Optimización del proceso de lixiviación de los compuestos bioactivos de las semillas de Bixa orellana L.(annato)

Abstract

RESUMEN: Introducción: Bixa orellana L. (annato) es un arbusto originario de Suramérica que se cultiva por el pigmento rojo-naranja proveniente de sus semillas utilizado en la industria alimentaria como colorante natural y al que se le ha atribuido propiedades funcionales como antioxidante y antimicrobiano. Objetivo: Optimizar el proceso de lixiviación de los compuestos bioactivos de las semillas de annato para evaluar sus propiedades antimicrobianas y antioxidantes, y el efecto del pH sobre las propiedades antioxidantes. Métodos: Para optimizar el proceso de lixiviación de los compuestos bioactivos de las semillas de annato se utilizó el método de superficies de respuesta y se aplicó un diseño factorial central compuesto en el cual se consideró el efecto de los factores: pH (3-10), relación semilla/solvente (Rss) (1:2-1:6) y la concentración de etanol (COH) (50%-96 %) sobre las variables respuestas: fenoles totales (Ft) y carotenos totales (Ct). Se evaluó la actividad antimicrobiana mediante el método colorimétrico de microdilución en caldo y la actividad antioxidante, mediante los métodos de la actividad reductora de hierro (FRAP) y ABTS. Resultados: Los valores de los factores que maximizaron el proceso de lixiviación fueron pH: 4,0; Rss: 1:5 y COH: 80,0 %. Se obtuvieron valores preestablecidos de 2,12 (gAG/5g semilla) para Ft y (313,68 mgCt/g extracto) para Ct, con sesgos relativos de -16,88 % y -4,64 %, respectivamente. La cinética de liberación máxima de los compuestos bioactivos en condiciones óptimas de extracción se alcanzó entre los 240 y 270 min. Las concentraciones mínimas inhibitorias del extracto optimizado fueron 2 048 μg/mg contra Listeria monocytogenes, 1 024 μg/mg contra Escherichia coli, 64 μg/mg contra Staphylococcus aureus y 8 μg/mg contra Bacillus cereus. Se observó que el pH tiene efecto estadísticamente significativo sobre la actividad antioxidante del extracto optimizado. Conclusiones: Se optimizó el proceso de lixiviación con los siguientes valores: pH: 4.0, Rss: 1:5 y COH: 80,0 %, se comprobó la actividad antimicrobiana in vitro y el efecto estadísticamente significativo del pH sobre la actividad antioxidante del extracto.

ABSTRACT: Introduction: Bixa orellana L (achiote) is a shrub native to South America. It is grown for the orange-red pigment extracted from its seeds (annatto), very much used in the food industry as a natural colorant. Annatto has been attributed effective antioxidant and antimicrobial properties. Objectives: Optimize the process of leaching of the bioactive compounds contained in achiote seeds to evaluate its antimicrobial and antioxidant properties, and the effect of pH on antioxidant properties. Methods: Leaching of the bioactive compounds contained in achiote seeds was optimized by response surface methodology. A central composite factorial design was applied that bore in mind the effect of pH (3-10), seed / solvent ratio (Rss) (1:2-1:6), and ethanol concentration (COH) (50 %-96 %) on response variables total phenols (Ft) and total carotenes (Ct). Antimicrobial activity was evaluated by colorimetric broth microdilution assay and antioxidant activity by FRPA (ferric reducing ability of plasma) and ABTS (cationic radical 2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6- sulphonic acid) testing. Results: The values for factors maximizing the leaching process were pH: 4.0, Rss: 1:5 and COH: 80.0 %. Preset values of 2.12 (gAG/5g seed) were obtained for Ft and 313.68 (mgCt/g extract) for Ct with relative biases of -16.88 % and -4.64 %, respectively. Maximum release kinetics of bioactive compounds in optimal extraction conditions was reached between 240 and 270 min. The minimum inhibitory concentrations for the optimized extract were 2 048 μg/mg against Listeria monocytogenes, 1 024 μg/mg against Escherichia coli, 64 μg/mg against Staphylococcus aureus and 8 μg/mg against Bacillus cereus. The pH was found to have a statistically significant relationship to the antioxidant activity of the optimized extract. Conclusions: The leaching process was optimized with the following values: pH: 4.0, Rss: 1:5 and COH: 80.0 %. It was found that the extract displays antimicrobial activity in vitro, and that the pH has a statistically significant effect on antioxidant activity.