Optimización de la extracción asistida por ultrasonido de los compuestos fenólicos de cedroncillo (Aloysia herrerae) y pampa muña (Hedeoma mandoniana)

Abstract

El cedroncillo (Aloysia herrerae) y la pampa muña (Hedeoma mandoniana) son plantas silvestres de los andes utilizadas en la medicina tradicional; sin embargo, no son valoradas como una buena fuente para obtener compuestos fenólicos. Dentro de las tecnologías verdes utilizadas para obtener los extractos se encuentra la extracción asistida por ultrasonido (EAU), la cual ofrece altos rendimientos de forma segura y económica. Por lo expuesto, la presente investigación tuvo como objetivo optimizar la extracción de compuestos fenólicos totales (CFT) y la capacidad antioxidante (ABTS y ORAC) de las hojas de cedroncillo y pampa muña mediante EAU, y caracterizar los extractos óptimos de cada planta a través de cromatografía UPLC-PDA y actividades biológicas. La optimización se llevó a cabo utilizando la metodología superficie de respuesta (MSR) basado en el diseño estadístico Box-Behnken. Se investigaron como variables independientes el tiempo (5-20 min), la temperatura (30-70 °C) y la concentración de etanol (30-80 por ciento). Los valores estimados para la pampa muña de CFT (51.4 mg AGE/g bs), ABTS (426.2 μmol TE/g bs) y ORAC (1,524.0 μmol TE/g bs) se determinaron en las condiciones óptimas de tiempo 5.1 min, temperatura 69.7 °C y concentración de etanol 44.9 por ciento; mientras los valores estimados para el cedroncillo de CFT (91.4 mg AGE/g bs), ABTS (632.4 μmol TE/g bs) y ORAC (2,643.1 μmol TE/g bs), se determinaron en las condiciones óptimas de tiempo 12.3 min, temperatura 61 °C y concentración de etanol 57.3 por ciento. Los resultados estimados coincidieron con los resultados experimentales obtenidos utilizando las condiciones de extracción óptimas, lo cual permitió validar los modelos matemáticos. Además, los extractos óptimos de hojas pampa muña y cedroncillo demostraron a través de la cromatografía UPLC-PDA que los compuestos principales fueron derivados de ácidos hidroxicinámicos así como flavonoides, y sugiriendo un buen potencial para inhibir enzimas como α-amilasa, α-glucosidasa, lipasa pancreática y enzima convertidora de angiotensina (ECA). Los extractos de pampa muña y cedroncillo se presentan como una alternativa viable para una variedad de aplicaciones en la industria alimentaria.

Cedroncillo (Aloysia herrerae) and pampa muña (Hedeoma mandoniana) are wild plants native to the Andes, which have been traditionally employed in traditional medicine. However, their potential as valuable sources of phenolic compounds has been underappreciated. This study explores the application of green technologies, specifically ultrasound-assisted extraction (UAE), known for its secure and economical high-yield extraction capabilities. The primary objective is to optimize the extraction of Total Phenolic Compounds (TPC) and antioxidant capacity (ABTS and ORAC) from cedroncillo and pampa muña leaves through UAE. Additionally, the optimal extracts are characterized using UPLC-PDA chromatography, and their biological activities are evaluated. The optimization process utilizes Response Surface Methodology (RSM) based on the Box Behnken statistical design. Independent variables investigated include time (5-20 min), temperature (30-70 °C), and ethanol concentration (30-80 percent). Estimated values for pampa muña indicate TPC (51.4 mg GAE/g dw), ABTS (426.2 μmol TE/g dw), and ORAC (1,524.0 μmol TE/g dw) under optimal conditions of 5.1 min time, 69.7 °C temperature, and 44.9 percent ethanol concentration. Correspondingly, cedroncillo estimates are TPC (91.4 mg GAE/g dw), ABTS (632.4 μmol TE/g dw), and ORAC (2,643.1 μmol TE/g dw) under optimal conditions of 12.3 min time, 61 °C temperature, and 57.3 percent ethanol concentration. The estimated results align with experimental outcomes, validating the mathematical models. Furthermore, optimal extracts from pampa muña and cedroncillo leaves were demonstrated through UPLC-PDA chromatography to contain predominant compounds derived from hydroxycinnamic acids and flavonoids, suggesting a promising potential for inhibiting enzymes such as α-amylase, α-glucosidase, pancreatic lipase, and angiotensin-converting enzyme (ACE). The pampa muña and cedroncillo extracts emerge as a promising alternative for various applications in the food industry.