Antioxidant capacity, total content in phenols
of bee honey harvested in different regions of Bolivia
Capacidad antioxidante y contenido fenólico
total de mieles de abeja cosechada en diferentes
regiones de Bolivia
]]> Marco L. Quino, Juan A. Alvarado*
ABSTRACT
Forty-five samples of Bolivian bee honey proceeding from the following eco-regions: Inter-Andean Dry Forest, Bolivian-Tucuman Forest, Chaco, Pre-Puna, Yungas, and sub-Andean Amazon Forest, were analyzed with respect to antioxidant properties and the Total Phenol Contents. The ABTS and FRAP methods were employed to establish the antioxidant indexes. The total phenolics content was achieved by applying the Folin Ciocalteu method. The FRAP highest total antioxidant activity was 247.54 - 690.68 μmol ET / 100g, corresponding to the Chaco region. The region of the inter-Andean dry forests showed the highest TAC (32.49 - 57.44 μmol ET / 100 g) by the ABTS method. The region with the highest total ash content was the Chaco region (115.04 - 190.56 mg EAG / 100g). An important correlation was also established between the FRAP method and the Total Phenol Content (r = 0.69), which indicates the influence of these compounds on the antioxidant activity of honey.
Keywords: Miel de abeja, Antioxidante, Fenoles Totales.
RESUMEN
]]> Se analizó el Contenido Total de Fenólicos (TPC), y la Capacidad Antioxidante Total (TAC) de cuarenta y cinco muestras de miel de abejas de diferentes regiones de Bolivia, correspondientes a los siguientes eco-sistemas: Bosque Seco Interandino, Bosque Boliviano-Tucumán, Chaco, Pre-Puna, Yungas y Bosque Amazónico subandino. Se emplearon los ensayos ABTS y FRAP para establecer la TAC. El TPC, contenido total de fenólicos se obtuvo aplicando el ensayo de Folin Ciocalteu. La mayor actividad antioxidante total del FRAP fue de 247,54 - 690,68 μmol ET / 100g, correspondiente a la región de Chaco. La región de los bosques secos interandinos presentó el TAC más alto (32,49 - 57,44 μmol ET / 100 g) según el método ABTS. La región con mayor contenido de Fenólicos Totales es la región de Chaco (115.04 - 190.56 mg EAG / 100g). También se estableció una correlación importante entre el método FRAP y el contenido total de fenólicos (r = 0,69), lo que indica la influencia de estos compuestos sobre la actividad antioxidante de la miel.
INTRODUCTION
La miel de abeja es producida en casi todos los países del mundo siendo un importante alimento energético. La miel de abeja es una mezcla compleja de carbohidratos y otros compuestos minoritarios. La miel de abejas no es un alimento completo según los estándares nutricionales humanos, sin embargoconstituye un importante suplemento dietético [1,2].
En América la miel de las abejas meliponas se ha colectado y consumido desde tiempos remotos, usándola en los rituales, en el consumo de la nobleza incaica y en la medicina callawaya para prevenir, curar y recuperarse de una o más enfermedades. Entre las principales propiedades terapéuticas atribuidas a la miel de abejas, se encuentran: la antibacteriana, cicatrizante, astringente, suavizante, conservadora y nutricional [3,4].
La composición química de la miel de abejas varía según su procedencia geográfica, e implica las diferentes condiciones climáticas y el parámetro altitudinal regional. Dependiendo de los tipos de flores polinizadas por las abejas las mieles pueden ser mono-florales o multi-florales [5].
En las mieles se han descrito flavonoides, ácidos fenólicos, enzimas como la catalasa o la peroxidasa, carotenoides y otras sustancias minoritarias como el ácido ascórbico o los tocoferoles. Muchos de estos compuestos son conocidos por sus propiedades antioxidantes [1,6]. También se atribuye a los compuestos fenólicos algunas de las cualidades sensoriales de la miel debido al uerpo que les da su amargor de éstos [1,6].
Los antioxidantes son un conjunto heterogéneo de sustancias formado por vitaminas A, E y C, minerales de cobre, hierro, manganeso, selenio y zinc, pigmentos naturales como flavonoides, carotenoides y polifenoles, coenzimas Q, catalasas y oxidasas, compuestos nitrogenados [7,8] y otros como el ácido lipoico, que bloquean los efectos dañinos de los radicales libres que pueden producir alteraciones genéticas en el genoma de las células, contribuyendo a reducir el riesgo de cáncer por mutaciones genómicas y por la aparición de enfermedades asociadas con el proceso de envejecimiento tales como el Alzheimer, trastornos cardiovasculares, cataratas y otras alteraciones. Por ello la importancia del estudio de la capacidad antioxidante de los alimentos. Mieles de flores de soya, girasol, tréboles y tupelo poseen una capacidad antioxidante razonablemente elevada [9,10]. Las mieles más oscuras generalmente tienen contenidos más altos en antioxidantes que las mieles más claras. Se ha demostrado que la capacidad antioxidante de las mieles es similar a la de las frutas y vegetales [11,12].
]]> EXPERIMENTAL
Muestra
Bajo el criterio de construir un universo maestral que nos dé una visión de respuesta a la calidad de mieles correspondiente a las regiones aledañas al arco sub-andino de Bolivia, cuarenta y cinco muestras fueron colectadas de diferente origen floral y diferentes regiones de Bolivia: 5 de los Bosque seco interandino, 5 de los Bosque boliviano-tucumano, 5 del Chaco, 11 de la Pre-puna, 14 de los Yungas, 5 de los Bosque amazónico sub-andino; como se observa en la imagen 1; estas muestras fueron almacenadas en el Instituto de Investigaciones Químicas – Área Química de Alimentos.
Determinación de la capacidad antioxidante total (TAC)
Ensayo ABTS
Se tomó una cantidad de muestra suficiente para obtener una evaluación con 100 μL de solución de miel (50 % m/v), triple por triplicado. El radical ABTS•+ se obtiene tras la reacción de ABTS (7mM) con persulfato potásico (2,42 mmol) incubados a temperatura ambiente y en la oscuridad por 12 - 16 h. El reactivo se mantiene estable por 2 a 3 días almacenada en la oscuridad. El día de análisis el radical ABTS•+ se diluye con etanol hasta obtener un valor de absorbancia comprendida entre 0,70 (± 0,02) a 734 nm. Después de la adición de 1.0 mL de la solución ABTS•+ a 100 μL de solución de miel (50 % m/v), se homogeniza durante 30 s y se registra la absorbancia por 6 min. La disminución de la coloración se expresa como el porcentaje de inhibición de ABTS, la cual es comparada con una curva estándar del antioxidante sintético de referencia, trolox (20-200 μmol/L). Los resultados se expresan como μmol de trolox equivalente por gramo de muestra fresca [9,13]. Como es usual en el ensayo ABTS, la concentración de los antioxidantes en la muestra se calcula determinando la inhibición y se utiliza la pendiente de la curva de calibración obtenida previamente e introduciendo esos datos en la ecuación de balance del ensayo. La espectroscopia de este ensayo fue establecida por Pellegrini [16].
Ensayo FRAP
Se tomó una cantidad de muestra suficiente para obtener una evaluación con 30 μL de solución de miel (30 % m/v), triple por triplicado. El complejo amarillo de FeABTS3+-TPTZ se reduce al complejo azul de Fe2+-TPTZ por medio de donaciones de electrones bajo condiciones ácidas. El reactivo FRAP es una mezcla de 0,1 mol/L Tampón de acetato sódico (pH 3,6), TPTZ 10 mmol/L y cloruro férrico 20 mmol/L (10:1:1, v/v/v), una vez mezclados; 900 mL de reactivo, 90 mL de agua y 30 mL de solución de miel (30 % m/V) se realizan las lecturas de absorbancia a 593 nm por 10 min. La absorbancia final de cada muestra se comparó con la curva de calibración de trolox (100-1000 μmol/L). Los datos se expresaron como μmol equivalentes de trolox por gramo de materia fresca [13]. Como es usual en el ensayo FRAP, la concentración de los antioxidantes en la muestra se calcula determinando la absorbancia y se utiliza la pendiente de la curva de calibración obtenida previamente e introduciendo esos datos en la ecuación de balance del ensayo. La espectroscopia de este ensayo fue establecida por Benzie y Strain [17].
Ensayo de Fenoles Totales (TPC)
]]> Se tomó una cantidad de muestra suficiente para obtener una evaluación con 50 μL de solución de miel (10 % m/v), triple por triplicado. Se determinaron los compuestos fenólicos totales (TPC) utilizando el reactivo de Folin-Ciocalteu que oxida los compuestos fenólicos a fenolatos a pH alcalino (8, 13) en una solución saturada de carbonato sódico que da como resultado un complejo de azul de molibdeno-tungsteno. El reactivo de Folin-Ciocalteu es diluido diez veces (2,5 mL) y 2 mL de carbonato de sodio saturado (75 g/L) y 50 μL de solución de miel (10 % m/v), se mezclaron durante 10 s y se calienta durante 30 min a 45ºC. Se leyó la absorbancia a 765 nm después de enfriar a temperatura ambiente. Se comparó la absorbancia de cada muestra con la curva de calibración de ácido gálico (40-200 mg/L). Los datos se expresaron como mMol equivalentes de ácido gálico (GAE) por gramo de materia seca [8, 13, 14]. Como es usual en el ensayo TPC, la concentración de los antioxidantes en la muestra se calcula determinando la absorbancia y se utiliza la pendiente de la curva de calibración obtenida previamente e introduciendo esos datos en la ecuación de balance del ensayo. La espectroscopia de este ensayo fue establecida por Singleton y Rossi , [18].Se realizó el proceso estadístico de los datos utilizando los programas de IBM SPSS statistics ver. 20 y XLSTAT 2016.02.
RESULTADOS Y DISCUSION
A las 45 muestras de miel se aplicó los tres métodos obteniendo los siguientes resultados . Para ABTS los valores obtenidos están comprendidos en un rango de dispersión muestral entre7,70 ± 0,68 y 57,44 ± 3,10 μmol ET/100g semejante al rango reportado para mieles peruanas en [10]; o sea, entre 28,75 y 68,45 μmol ET/100g. Para FRAP, el rango de dispersión de los valores obtenidos está comprendido entre 61,27 ± 5,07 y 690,68 ± 33,33 y μmol ET/100g semejante al rngo reportado para mieles argentinas [12] entre 60 – 730 μmolET/100g miel.
El contenido de fenoles totales nos permite determinar un tipo de compuestos fenólicos, que también comprende a los que tienen una posible capacidad donante de electrones (antioxidante), mostrando un rango de valores entre 55,86 ± 2,98 y 267,51 ± 14,78 mg EAG/100g superior al rango reportado para mieles chilenas [9] y semejante al rango reportado para mieles checas [4] comprendidas entre 28,3 - 44,0 mg EAG/100g y 43,55 - 290,35 mg EAG/100g respectivamente; como se observa en la tabla 1.
Los valores más altos para la capacidad antioxidante por el ensayo ABTS según el diagrama de caja y bigotes, mostrados en la gráfica 1 corresponden a la región de los Bosques Secos Interandinos (BSI) con un valormin de 32,49 ± 0,50 μmol ET/100g (Sucre), un valormax de 57,44 ±3,10 μmol ET/100g (Aiquile) y una mediana de 37,53 ± 0,34 μmol ET/100g (Mizque). En la gráfica 2 para el ensayo FRAP, los valores más altos pertenecen a la región del Chaco con un valormin de 247,54 ± 4,96 μmol ET/100g (Yacuiba), un valormax de 690,68 ± 33,33 μmol ET/100g (Macharetí) y una mediana de 426,24 ± 42,58 μmol ET/100g (Muyupampa). Los valores para el contenido de fenoles totales más altos mostrados en la Grafica 3 corresponden a la región del Chaco con un valormin de 115,04 ± 8,57 mg EAG/100g (Villa Montes), un valormax de 190,56 ± 19,80 mg EAG/100g (Camiri) y una mediana de 142,58 ± 4,17 mg EAG/100g (Yacuiba).
]]>
Los datos de ABTS y FRAP no son directamente proporcionales, porque miden la capacidad antioxidante con indicadores de espectroscopia química diferentes. El ensayo ABTS mide la inhibición de la absorbancia óptica generada por el antioxidante. En el ensayo FRAP se mide la capacidad férrica reductora del plasma en forma directamente proporcional a la capacidad antioxidante.
El análisis de correlación entre el ensayo ABTS – FRAP con r = 0,14 y ABTS – TPC con r = 0,25 dio correlaciones que no fueron significativas, por otra parte la correlación entre los ensayos FRAP - TPC con r = 0,69 es más alta.
Los datos obtenidos mediante estos tres ensayos parecieran descartar al ensayo ABTS como suficientemente apropiado para el ensayo de la TAC en mieles. En cambio, la correlación entre los ensayos FRAP y TPC los muestra como indicadores más convenientes de la TAC.
También realizamos una correlación con la biodiversidad de la flora [15]: La Tabla 2 presenta los resultados obtenidos con los tres diferentes métodos y los valores de la biodiversidad [13] y permite obtener una correlación de ABTS – Biodiversidad inversa con r = -0,34 que no resultó significativa; siendo las correlaciones inversas entre FRAP – Biodiversidad con r = -0,54 y TPC – Biodiversidad con r = -0,71 más altas. Los datos obtenidos para la biodiversidad de la flora parecen haber sido proporcionados por los ecólogos (15) en forma de apreciación aproximativa.
CONCLUSIONES
La capacidad antioxidante total (ABTS - FRAP) y análisis de contenido de fenoles totales mostró una gran variabilidad entre los valores promedios de las distintas regiones estudiadas, pero semejantes a datos reportados en diferentes países; la miel producida localmente en Bolivia responde a niveles internacionales de la región y el mundo.
En la correlación de la biodiversidad – TPC y biodiversidad – FRAP se puede observar una correlación inversa, indicando un decrecimiento de valor del contenido de fenoles y capacidad antioxidante mientras se incrementa la biodiversidad. Una mayor biodiversidad de la flora conlleva un ambiente favorable para estos, por lo que disminuye el estrés que sufren las plantas y genera una menor capacidad antioxidante y contenido de fenoles.
]]> Debido a la variada composición de la miel, la capacidad antioxidante total viene dada por la actividad y la interacción combinada de una gran cantidad de compuestos fenólicos los cuales tienen una moderada correlación con los antioxidantes; ácidos orgánicos, péptidos y otros componentes minoritarios.
RECOMENDACIONES
Se recomienda una mayor producción de miel de abeja a nivel Bolivia, ya que el número de colmenas por apicultor y más aún por región se encuentra por debajo de los niveles de rentabilidad. También se debe implementar la asistencia técnica profesional especializada y aumentar los créditos de fomento para incrementar colmenas.
Se recomienda promover la producción de las mieles del Chaco boliviano como centros productores de mieles con gran capacidad antioxidante comprobada.
Se recomienda aprovechar los parques nacionales como el: Amboro, Iñao, Aguarague, Cotapata, KaaIya, Pilón Lajas, TIPNIS y el Madidi entre otros para la producción de miel y aprovechamiento de sus bondades antioxidantes y beneficiosas para la salud.
RECONOCIMIENTOS
Los autores agradecen el apoyo financiero dado por la Agencia Sueca de Cooperación Internacional para el Desarrollo (ASDI) mediante el Convenio UMSA-ASDI durante el desarrollo de este trabajo de investigación.
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