Antioxidant properties of extracts from selected plant materials (Caesalpinia spinosa, Perilla frutescens, Artemisia annua and Viola wittrockiana) in vitro and in model food systems

Abstract

Phenolic compounds, ubiquitous in plants, are of considerable interest and are increasingly becoming a subject of intensive research due to their bioactive properties such as antioxidant, antimicrobial, anti-mutagenic, anti-viral and anti-inflammatory activity. The objective of this research was to determine the antioxidant activity of extracts from selected plant materials, namely Caesalpinia spinosa, Perilla frutescens, Artemisia annua and Viola wittrockiana Gams. Plant material extracts were studied by in vitro methods, such as Total Phenolic Content, the measurement of scavenging capacity against ABTS cation and AAPH radicals, and the ferric reducing antioxidant power (FRAP). Many in vitro methods, such as ABTS, ORAC or FRAP assay, have been developed to evaluate antioxidant activity. Unfortunately, these methods often correlate poorly with the ability to inhibit oxidative deterioration of foods because the in vitro assays do not account for factors such as the physical location of the antioxidant, its interaction with other food components, and environmental conditions. To evaluate accurately the potential of antioxidants in foods, models must be developed that resemble conditions expected in food products. This study outlines model systems for the evaluation of natural antioxidants in two types of food: oil-in-water emulsions and meat model systems. In addition, in all analyzed samples the content of the main phenolic compounds were determine using techniques such as high performance liquid chromatography (HPLC) or liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS). The extract of Caesalpinia spinosa was tested for its antimicrobial effect against some common microorganisms and for growth promoting properties with respect to probiotic Lactobacillus plantarum strain. The results of this research indicate that extracts from the plants studied may be suitable for use as natural food additives.

Los compuestos fenólicos de las plantas son, cada vez más, un tema de intensa investigación, debido a sus propiedades bioactivas como antioxidante, antimicrobiana, anti-mutagénico, anti-viral e incluso actividad anti-inflamatoria. El objetivo de este trabajo es determinar la actividad antioxidante de los extractos de plantas seleccionadas, como Caesalpinia spinosa, Perilla frutescens, Artemisia annua y Viola wittrockiana Gams. Se optimizó el método de extracción a través de combinaciones de disolventes orgánicos con agua. Todos extractos obtenidos se estudiaron por métodos in vitro: contenido de polifelones totales o determinación de la actividad antioxidante frente a radicales libres como el radical catiónico ABTS, el radical APPH y el comportamiento frente al catión Fe (II) (FRAP). Estos métodos, que dan una idea inicial del comportamiento del extracto y de los compuestos que hay en él, no siempre se correlacionan con la capacidad de inhibir el deterioro oxidativo de los lípidos en los alimentos, debido a que los ensayos in vitro no tienen en cuenta factores como la ubicación física del antioxidante, su interacción con la matriz del alimento o las condiciones ambientales. Por ese motivo, se han desarrollado modelos que permiten reproducir las condiciones esperadas en los productos alimenticios y evaluar con precisión el potencial antioxidante protector de la degradación de los lípidos en los alimentos. En esta línea se han analizado dos sistemas: uno llamado "sistema modelo" emulsión de aceite (exento de sus antioxidantes naturales) en agua y un sistema cárnico. Además, se analizó la composición química de cada uno de los extractos usando técnicas tales como cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) o espectrometría de cromatografía-masa líquida (LC-MS). En el extracto de Caesalpinia spinosa se evaluó su efecto antimicrobiano frente algunos microorganismos comunes y el mayor desarrollo de una cepa probiótica Lactobacillus plantarum. Los resultados de esta investigación indican que los extractos de las plantas estudiadas pueden ser adecuados para su uso como aditivos naturales en alimentos