Ciencias Tcnicas y Aplicadas

Artculo de investigacin

 

Compuestos bioactivos, perfil antioxidante y actividad antimicrobiana del aceite esencial de Tagetes erecta y Tagetes patula

 

Bioactive compounds, antioxidant profile and antimicrobial activity of the essential oil of Tagetes erecta and Tagetes patula

 

Compostos bioativos, perfil antioxidante e atividade antimicrobiana do leo essencial de Tagetes erecta e Tagetes patula

 

 

 

 

 

 

 

 


Correspondencia: [email protected]

 

 

 

 

*Recibido: 23 de julio 2021 *Aceptado: 30 de agosto de 2021 * Publicado: 09 de septiembre de 2021

 

       I.            Escuela Profesional de Ingeniera Agroindustrial, Universidad Nacional de Huancavelica, Av. Evitamiento este S/N, Acobamba, Per.

    II.            Escuela Profesional de Ingeniera Agroindustrial, Universidad Nacional de Huancavelica, Av. Evitamiento este S/N, Acobamba, Per.

III.            Escuela Profesional de Ingeniera Agroindustrial, Universidad Nacional de Huancavelica, Av. Evitamiento este S/N, Acobamba, Per.

IV.            Escuela Profesional de Ingeniera Agroindustrial, Universidad Nacional de Huancavelica, Av. Evitamiento este S/N, Acobamba, Per.

 

 

Resumen

Se determin los compuestos bioactivos, perfiles antioxidantes y actividad antimicrobiana del aceite esencial de Tagetes erecta y Tagetes patula. Los aceites esenciales fueron extrados por el mtodo de arrastre de vapor. La actividad antimicrobiana fue evaluada por el mtodo difusivo frente a Stapfylococcus aureus, Echerichia coli, la actividad antioxidante fue evaluada por el mtodo de DPPH. Se identificaron los componentes de los monoterpenos (61%) y sesquiterpenos (44%). Los bioactivos metablicos de ambos tagetes presentaron β-trans-Ocimeno (25,03 %), Trans-Tagetona (51,37%), β-Mirceno (2,78) y β-Cariofileno (1,17%). El flujo de destilacin fue de 20 segundos/ml. El rendimiento de extraccin present 0,05 y 0,044%, la densidad de 0,90 y 0,88 (g/ml) con un ndice de refraccin de 1,493 y 1,482 y una solubilidad (v/v) positiva entre ambas especies. Los halos en el extracto etanlico en las cepas de Escherichia coli (11,13 mm + 0,58), Staphyloccocus aureus (15,56 mm + 1,18). La actividad antioxidante en ambas especies revel entre 1,77 y 2,56 mg/mL para el DPPH y 21,02 a 41,06 mg/mL para BTS*+. Concluyendo que, los Tagetes erecta y Tagetes patula presentan potencialidades antimicrobianas y perfil antioxidante con fines de conservantes para la industria de los alimentos, medicinal, cosmtica por los compuestos bioactivos que fomentan.

Palabras claves: antimicrobiana; perfil antioxidante; conservantes; Stapfylococcus aureus; Echerichia coli.

 

Abstract

The bioactive compounds, antioxidant profiles and antimicrobial activity of the essential oil of Tagetes erecta and Tagetes patula were determined. The essential oils were extracted by the steam entrainment method. The antimicrobial activity was evaluated by the diffusive method against Stapfylococcus aureus, Echerichia coli, the antioxidant activity was evaluated by the DPPH method. The components of monoterpenes (61%) and sesquiterpenes (44%) were identified. The metabolic bioactives of both marigolds presented β-trans-Ocimeno (25.03%), Trans-Tagetone (51.37%), β-Myrcene (2.78) and β-Caryophyllene (1.17%). The distillation flow was 20 seconds/ml. The extraction yield presented 0.05 and 0.044%, the density of 0.90 and 0.88 (g/ml) with a refractive index of 1.493 and 1.482 and a positive solubility (v/v) between both species. The halos in the ethanolic extract in the strains of Escherichia coli (11.13 mm + 0.58), Staphyloccocus aureus (15.56 mm + 1.18). The antioxidant activity in both species revealed between 1.77 and 2.56 mg/mL for DPPH and 21.02 to 41.06 mg/mL for BTS * +. Concluding that, Tagetes erecta and Tagetes patula present antimicrobial potentialities and antioxidant profile for preservative purposes for the food, medicinal and cosmetic industries due to the bioactive compounds that they promote.

Keywords: antimicrobial; antioxidant profile; preservatives; Staphylococcus aureus; Escherichia coli.

 

Resumo

Foram determinados os compostos bioativos, perfis antioxidantes e atividade antimicrobiana do leo essencial de Tagetes erecta e Tagetes patula. Os leos essenciais foram extrados pelo mtodo de arrastamento a vapor. A atividade antimicrobiana foi avaliada pelo mtodo difusivo contra Stapfylococcus aureus, Echerichia coli, a atividade antioxidante foi avaliada pelo mtodo DPPH. Foram identificados os componentes dos monoterpenos (61%) e sesquiterpenos (44%). Os bioativos metablicos de ambos os malmequeres apresentaram β-trans-Ocimeno (25,03%), Trans-Tagetona (51,37%), β-Mirceno (2,78) e β-Cariofileno (1,17%). O fluxo de destilao foi de 20 segundos / ml. O rendimento de extrao apresentou 0,05 e 0,044%, densidade de 0,90 e 0,88 (g / ml) com ndice de refrao de 1,493 e 1,482 e solubilidade positiva (v / v) entre as duas espcies. Os halos no extrato etanlico nas cepas de Escherichia coli (11,13 mm + 0,58), Staphyloccocus aureus (15,56 mm + 1,18). A atividade antioxidante em ambas as espcies revelou entre 1,77 e 2,56 mg / mL para DPPH e 21,02 a 41,06 mg / mL para BTS * +. Concluindo que, Tagetes erecta e Tagetes patula apresentam potencialidades antimicrobianas e perfil antioxidante para fins conservantes para as indstrias alimentar, medicinal e cosmtica devido aos compostos bioativos que promovem.

Palavras-chave: antimicrobiano; perfil antioxidante; conservantes; Staphylococcus aureus; Escherichia coli..

 

Introduccin

Per es un pas con mega diversidad ecosistmica, y microclimas, muestra alrededor del 10% de flora mundial, siendo uno de los 12 pases con mayor variedad biolgica, estimada en 25000 especies, (Vsquez et al., 2018). Actualmente es una potencialidad creciente los biocompuestos y las propiedades antioxidantes naturales de origen vegetal que potencialmente pueden ser utilizadas en la industria alimentaria, mdica y cosmtica. Se sabe que las plantas aromticas y medicinales presentan aceites esenciales que poseen actividad biolgica descrito por Chrysargyris (2020), Jena (2020) y Tajkarimi, (2010).

Los aceites esenciales se encuentran en las vegetaciones de manera natural y presentan infinidad de propiedades antimicrobianas, ostentando una mezcla compleja (Ausama & Safar, 2020), muy importantes para la industria alimentaria, cosmtica, farmacutica y antibacterial (Olivera et al., 2020). Los Tagetes son originarios de Centro y Sudamrica, siendo un gnero caracterstico de la familia Asteraceae (Marotti & Piccaglia, 2004), aromtica, con una distribucin mundial debido a las actividades antrpicas (Ojeda et al., 2015). Las flores de la Tagetes patula se cosecha para extraer el aceite esencial, lo cual se utiliza en la industria de perfumes, tambin como repelente de insectos y hongos mezclado con aceite de sndalo por presentar compuestos medicinales, antioxidantes, as mismo como condimentos, t y bebidas refrescantes descritos por Jacobs et al., (1994) y Soule (1993). Es cultivada con fines comerciales para obtener un aceite esencial, exterioriza un sistema tipo monocultivo que est en funcin de los precios que compiten juntamente con la disposicin de mano de obra (Torres, 2011).

La Tagetes erecta, conocido tambin como "flor del muerto", se identifica por sus inflorescencias de color anaranjado, amarillo y rojo; por su contenido de carotenoides; sus yemas poseen cuantiosas flores propias (60 a 400), algunos exhiben lgulas y/o ptalos. Mientras que en la Tagentes patula las divisiones tienen lgulas con el limbo elptico de 8 a18 mm de largo y de 6 a10 mm de ancho; las flores con forma de disco son de 12 a 40 mm (Delgado et al., 2000; Gliman & Howe 1999; Villareal & Villaseor (2004).

Los Tagetes son considerados como transcendentales por la presencia de aceite esencial en casi todos sus tejidos vegetales, excepto en el tallo (Singh et al., 2003). Cumplen diferentes actividades biolgicas como: antibacterianas, antivirales, antifngicas, antioxidantes, anticancerosas, acaricidas, nematicidas, insecticidas y alelopticas (Gakuubi et al., 2016). Actualmente se ve un creciente inters por parte de la industria alimentaria y la industria de los cosmticos; la perfumera esta contribuye a la investigacin en estos aceites esenciales (Swati et al., 2020).

Todos estos compuestos son susceptibles a las condiciones ambientales antes y despus de la cosecha, afectando, cualitativa y cuantitativamente, el perfil de fitonutrientes en estas hortalizas de hoja (Jin et al., 2009). A partir del 2010 se increment el inters por los compuestos fenlicos y flavonoides, ya que tienen actividades antioxidantes directas y captadoras de radicales libres. Tambin pueden inducir la expresin de varios genes que codifican enzimas metablicas, los cuales pueden reducir el peligro de diversas enfermedades y trastornos, como cncer, enfermedades cardiovasculares y disfunciones inmunitarias (Pasini et al., 2012). Adems del uso tradicional y su buena presencia de fitoqumicos que se encuentran en las plantas, tienen un potencial econmico creciente debido a su corto ciclo biolgico (30 a 60 das) (Bell et al., 2015).

El Perfil antioxidantes de las especies vegetales estn siendo ampliamente utilizados en la industria de alimentos y estudiados con el fin de caracterizar su composicin qumica y determinar su actividad y perfil antioxidante, sobre los aceites esenciales de las diversas especies; actualmente se investiga con ms inters sobre los antioxidantes naturales, por ser una tendencia mundial, por su composicin qumica, cosmtica y uso en la industria alimenticia, que est enmarcada en la preferencia del consumidor (Granados, 2012).

Debido a las cualidades que presenta los especies Tagetes erecta y Tagetes patula, tendra importancia y permitira ser utilizado como aditivos alimentarios e investigados con respecto a su diversidad gentica, composicin qumica.

El objetivo fue determinar los compuestos bioactivos, perfil antioxidante y la accin antimicrobiana de los aceites esenciales de extrados de ambas especies del gnero Tagetes; que crecen de manera silvestre, adaptndose de manera moderada a la altitud de la provincia de Acobamba del departamento de Huancavelica - Per.

 

Material y mtodos

Extraccin del aceite esencial

Para la extraccin de los aceites esenciales (AE), primero se seleccionaron las hojas frescas de Tagetes erecta y Tagetes patula; se utilizaron 2,5 kilogramos de hojas frescas de cada especie y la obtencin del aceite esencial se realiz por el mtodo de destilacin por arrastre con vapor con agua a una presin de 10 psi. Una vez destilado los aceites esenciales se aislaron por diferencia de densidades utilizando un decantador florentino graduado. Luego se desecaron sobre sulfato de sodio anhidro y se almacenaron a 4 C hasta el momento de realizar los respectivos anlisis, los rendimientos de cada aceite esencial extrado se evaluaron segn la ecuacin 1.

%P=(Masa final de aceite esencial (g))/(Masa inicial de muestra o follaje (g))*100 (1)

Determinacin de las propiedades fsicas del aceite esencial

De los aceites esenciales obtenidos de cada especie se determinaron: la densidad relativa a una temperatura de 20 C de acuerdo a la norma tcnica peruana: NTP 3129.081:1974; ndice de refraccin en refractmetro ABBE; rotacin ptica en polarmetro y solubilidad en etanol, para este ltimo se emple una solucin al 70% tomando 100 L de aceite esencial.


(1)

Determinacin de compuestos qumicos mediante cromatografa de gases acoplada a espectrometra de masas (GC-MS)

Los anlisis de la composicin qumica de los aceites esenciales fueron identificados mediante Cromatografa de gases acoplada a espectrometra de masas (GC-MS) en el centro de investigacin de productos naturales de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos, en Lima Per.

 

Evaluacin del perfil de antioxidante de los aceites esenciales

Se evalu los perfiles de la actividad antioxidante de los aceites esenciales de las especies del gnero tagetes por dos mtodos, el DPPH y el ABTS*:

 

Mtodo del radical DPPH

Se utiliz el mtodo de Brand-Williams et al., (1995) con ciertas modificaciones, preparando diluciones en etanol acuoso de extractos hidroalcohlicos hasta obtener concentraciones de 0,0 a 150,0 g/mL. Se combinaron 1,0 mL de cada dilucin con 0,5 mL de una solucin de 0,3 mM de DPPH en etanol dejndose reaccionar a temperatura ambiente por 30 minutos, posteriormente se llev a medir la absorbancia de las mezclas a 517 nM en el equipo de espectrofotometra.

 

Mtodo del radical BTS*+

Se emple el mtodo de Re et al., (1999) con ligeras modificaciones. Se reaccion 3,5 mM de ABTS con 1,25 mM de persulfato de potasio. Las muestras se incubaron a temperaturas de 2-8 C durante 16-24 horas en oscuridad. El radical BTS*+ formado se diluy con etanol hasta obtener una absorbancia de 0,7+-0,05 a 734 nM. A un volumen de 190 L de dilucin del radical BTS*+ se agreg 10 L de la muestra de aceite esencial y se incubo a temperatura ambiente durante 5 minutos. Pasado el tiempo se llev a determinar mediante el equipo espectrofotmetro a 734 nM en el lector de microplacas Themoscientific.

 

Actividad antibacteriana

El potencial antimicrobiano del aceite esencial de ambas muestras se determin de manera individual y en combinacin con dos antibiticos convencionales (fluconazol y ciprofloxacino) contra algunos microorganismos resistentes y patgenos.

 

Anlisis estadstico

Se utiliz el diseo completamente al azar (DCA); el anlisis de varianza se trabaj con 0,05 de significancia; as mismo se los anlisis se trabajaron por triplicado, al encontrar diferencia significativa se procedi a realizar la prueba de comparaciones de medias de Fisher (LSD) a un nivel de α=0,05. Los datos fueron procesados con la ayuda de los programas estadsticos Centurin XVII y la hoja de clculo Microsoft Excel 2019.

 

Resultados y discusin

Rendimiento y propiedades fsicas de los aceites esenciales

La determinacin de las propiedades fsico-qumicas permiten conocer la calidad y el control de pureza en los aceites esenciales. De acuerdo a la Tabla 1 se muestra el porcentaje de rendimiento de extraccin y las propiedades fsicas de los aceites esenciales de ambas especies del gnero Tagetes.

 

Tabla 1. Rendimiento y propiedades fsicas de los aceites esenciales de Tagetes erecta y Tagetes patula.

Anlisis

Tagetes erecta

Tagetes patula

Rendimiento

0,05 0,002a

0,048 0,001a

Densidad(g/ml) a 24 C

0,900 0,0004a

0,882 0,0043b

ndice de refraccin a 24 C

1,493 0,05a

1,482 0,04a

Solubilidad EtOH 70% (v/v)

Positiva

Positiva

Gravedad especfica a 20 C

0,872 0,01 a

0,945 0,034b

 

Los aceites esenciales de Tagetes erecta y Tagetes patula, no presentaron diferencias significativas en el porcentaje de rendimiento. El rendimiento del aceite esencial depende de la planta y el distrito donde se cultiva (Preedy, 2016). De acuerdo a los resultados de propiedades fsicas del aceite esencial, la densidad mostro una variacin para ambas especies del gnero Tagetes, sin embargo, el ndice de refraccin no mostro una variacin entre ambas especies. La presencia de un valor menor del ndice de refraccin y densidad est relacionada con una cantidad de fenoles (Husnu y Baser, 2007). El ndice de refraccin de ambas especies present valores elevados, los valores elevados indican presencia de compuestos de alto peso molecular tales como sesquiterpenos y diterpenos y eventualmente oleorresinas en concentraciones altas (Simard & Hachey, 1988) as mismo, siendo un indicativo de aceites esenciales de mayor calidad y pureza. De acuerdo a los resultados de gravedad especifica de los aceites esenciales de ambas especies se encontr diferencias significativas con presencia a mayor calidad (0,945 0,034) en el aceite esencial de Tagetes patula, encontrndose valores obtenidos similares segn reportes en estudios (Chalchat & Garry, 1995).

Composicin qumica de los aceites esenciales de dos especies del gnero Tagetes

Los componentes mayoritarios de los aceites esenciales de ambas especies del gnero Tagetes se muestra en la Tabla 2.

 

Tabla 2. Componentes mayoritarios detectados en los aceites esenciales de Tagetes erecta y Tagetes patula.

Compuesto

% de abundancia relativa, (TR%)

Tagetes erecta

Tagetes patula

β-trans-Ocimeno

21, 07 (25,03)

16,5 (11,45)

β-Mirceno

NP

15,01 (2,78)

β-Linalol

NP

18,56 (1,18)

Cis-Tagetona

25,6 (3,5)

20 (16, 27)

m-tert-butil-fenol

NP

22,6 (1,44)

Trans-Tagetona

25,94 (51,37)

20,22 (10,25)

β-Cariofileno

36,39 (0,48)

28,21 (1,17)

Guaiol

41,96 (1,25)

NP

Apiol

42,45 (3,28)

33,41 (0,43)

α-Bisabolol

44,29 (1,1)

NP

 

Tiempo de retencin (TR) y abundancia relativa (%) de los aceites esenciales, No present (NP). En el anlisis de la composicin qumica se detectaron y cuantificaron un total 26 compuestos qumicos en el aceite esencial de Tagetes erecta con fraccin principal en monoterpenos en (61,00%) y 16 compuestos qumicos para el aceite esencial de Tagetes patula encontrndose como fraccin principal a los monoterpenos (50,0%), entre ambas especies se obtuvo una desviacin estndar por debajo del 5% entre los porcentajes de cada analito en ambas columnas utilizadas. Se identificaron como metabolitos bioactivos en los aceites esenciales en las especies del gnero Tagetes al β-trans-Ocimeno, Trans-Tagetona, Cis-Tagetona, β-Mirceno y β-Cariofileno. El anlisis de los componentes qumicos en los aceites esenciales de las especies Tagetes erecta y Tagetes patula, mostraron mayormente la presencia de los siguientes compuestos: Trans-Tagetona, β-trans-Ocimeno, Cis-Tagetona, β-Cariofileno y Apiol. Los aceites esenciales de la especie Tagetes spp. son ricos en hidrucarburos monoterpenicos (Ocimenos, limoneno, terpineno, mirceno y cetonas monoterpenicas aciclicas (tagetona, dihidrotagetona, y tagetenona) que son los odorates primarios adems de cantidades menores de hidrocarburos sesquiterpenicos compuestos oxigenados (Salehi et al., 2018). En cuanto a sus bioactividades de la familia de especies del gnero Tagetes se encontr una actividad antibacteriana de fuerte a leve contra cepas de bacterias gran-positivas y gran-negativas probadas en el estudio (Asuma & Safar, 2020).

 

Perfil de la actividad antioxidante del aceite esencial de Tagetes erecta y Tagetes patula

En la tabla 3. Se muestra los resultados de actividad antioxidante en los aceites esenciales de ambas especies del gnero Tagetes, mediante los mtodos de DPPH y ABTS

 

Tabla 3. Perfil de actividad antioxidante mediante mtodos DPPH y ABTS.

Aceite esencial

Mtodos

DPPH IC50 (mg/mL)

ABTS IC50 (mg/mL)

Tagetes erecta

1,77 0,02

21,02 0,14

Tagetes patula

2,56 0,12

41,06 0,23

 

Se encontr diferencias significativas en la actividad antioxidante de ambas muestras de Tagetes como se muestra en la tabla 3. De acuerdo a la metodologa de DPPH el IC50 vari de 1,77 mg/mL a 2,56 mg/mL, sin embargo, el IC50 de BTS*+ vari de 21,02 a 41,06 mg/mL, encontrndose una actividad antioxidante ms alto el valor de IC50 41,06 mg/mL. El aceite esencial de Tagetes erecta presento una IC50 ms bajo 1,77 mg/mL, respectivamente exhibi una considerable actividad de eliminacin de radicales DPPH en comparacin con el mtodo de BTS*+. La diferencia en la actividad antioxidante entre ambas muestras podra atribuirse a la presencia de los monoterpenos en sus compuestos polifenlicos, los monoterpenos oxigenados conducen a actividades antioxidantes, antibacterianas y antifngicas ms altas (Rostaei, 2018; Deba, 2008 y Tohidi, 2017). Una investigacin donde se evalu la efectividad antioxidante del aceite esencial de organo mexicano (Lippia berlandieri Schauer) al ser utilizado como antioxidante natural en dos sistemas alimenticios, una efectividad en la reduccin de la oxidacin reflejada en sus valores de perxido, especialmente en el aceite de oliva (Guzmn, 2006 y vila, 2010). Actividad similar a la del aceite esencial de Lippia chequen (Carhuapoma, 2006). Evalan las caractersticas antioxidantes del aceite crudo de Schinus molle L. (molle, aguaribay), se atribuy esta actividad al Terpinen-4-ol, un alcohol no saturado con un doble enlace que lo califica como un potencial secuestrante de radcales libres y al Germacreno-D que es altamente reactivo y capturador de radicales libres, compuesto presente en el aceite esencial de M. mollis (Guala, 2009).

 

Capacidad antibacteriana

Los halos en el extracto etanlico en las cepas de Escherichia coli (11,13 mm + 0,58), Staphyloccocus aureus (15,56 mm + 1,18) y Pseudomonas aeruginosa (12 mm + 1,0) as mismo la cepa Aspergillus niger (12,47 mm + 0,58).

 

Tabla 4. Capacidad antibacteriana de inhibicin

Concentracin (ug/mL)

Promedio de absorbancias a 517nm

% Inhibicin

15

0,540 + 0,005

13,60 + 0,692 (a)

25

0,481 + 0,004

22,21 + 0,675 (b)

50

0,313 + 0,002

38,80 + 0,405 (c)

 

El potencial antimicrobiano de los aceites esenciales posiblemente se debe a la resistencia, el efecto bacteriosttico y no bactericida en algunas especies bacterianas como Pseudomonas aeruginosa y Porphyromonas gingivalis ante la presencia de aceites esenciales derivados de ctricos (Hussain et al, 2015). Especies bacterianas como Streptococcus mutans, E. Coli e involucrados en periodonto patolgicos han mostrado ser sensibles ante los efectos de los aceites esenciales de Citrus sinensis (Shetty et al., 2016).

 

Conclusiones

En la presente investigacin se logr determinar los compuestos bioactivos, perfiles antioxidantes y antimicrobiana de los aceites esenciales de las especies de Tagetes erecta y Tagetes patula, encontrndose en mayor significativo de los antibactericida y los efectos significativos como antioxidantes. La abundancia en monoterpenos conducen a actividades antioxidantes, encontrndose en el estudio mayor presencia de antioxidantes en la especie de Tagetes patula. Las propiedades fsicas de ambas especies del gnero Tagetes se encontr en los rangos de calidad para aceites esenciales con fines de conservantes para la industria de los alimentos, medicinal, cosmtica por los compuestos bioactivos que fomentan.

 

Referencias

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