Caracterización de compuestos fenólicos libres, conjugados y ligados de tomate (Solanum lycopersicum) y de un subproducto industrial de tomate y evaluación de su bioactividad

Abstract

RESUMEN: El estrés oxidativo es un desequilibrio entre la producción de radicales libres y metabolitos reactivos, y su eliminación mediante mecanismos protectores denominados sistemas antioxidantes de la célula, lo que conlleva daño a biomoléculas, disfunciones fisiológicas, envejecimiento, muerte celular o patologías como el cáncer. Los radicales libres se forman de manera constante en la célula por fuentes endógenas y exógenas, entre las que destacan radiaciones UV, toxinas y plaguicidas. Dentro de los compuestos capaces de contrarrestar los efectos nocivos de los radicales libres destacan los compuestos fenólicos, los cuales pueden encontrarse de forma libre, conjugada o ligada en las células vegetales. En este trabajo se evaluó el contenido de compuestos fenólicos libres, conjugados (ácido-hidrolizables y alcalino-hidrolizables) y ligados de diferentes variedades de tomate y un subproducto industrial de tomate y se determinó su potencial bioactivo. Se determinó que las variedades de tomate analizadas, así como el subproducto industrial son buena fuente de compuestos fenólicos en sus diferentes formas (en un rango de 7.33 a 91.47 mg eq. de ácido gálico/mg extracto seco). Además, se determinó el perfil de compuestos fenólicos mediante HPLC detectándose cinco ácidos fenólicos (-cumárico, caféico, ferúlico, gálico y clorogénico), siendo el ácido caféico el más abundante; así mismo, se detectaron cinco flavonoides (catequina, quercetina, naringenina, kaempferol y rutina), siendo naringenina el más abundante. Se observó interesante actividad antioxidante, determinada por los métodos DPPH (25.79-252.35 mol eq. Trolox/g extracto seco) y ORAC (64.09-1005.19 mol eq. Trolox/g extracto seco). Adicionalmente, se evaluó la capacidad antiproliferativa de las diferentes fracciones de compuestos fenólicos en la línea celular de cáncer de mama MCF-7. Los compuestos fenólicos alcalino-hidrolizables de tomate saladette (IC50=2.839 μg de extracto seco/mL) y los ácido-hidrolizables (IC50=3.014 μg de extracto seco/mL) del subproducto mostraron actividad antiproliferativa muy fuerte. Además, se buscó establecer un modelo celular para la evaluación del efecto inductor de estrés oxidativo de plagucidas en eritrocitos humanos y determinar el efecto protector de compuestos fenólicos; sin embargo, y en contraste con lo previamente reportado en la literatura, el plaguicida seleccionado a las concentraciones probadas no alteró los indicadores de estrés oxidativo evaluados (enzimas antioxidantes). A partir de los resultados obtenidos en este estudio, es posible concluir que las variedades de tomate saladette y grape y el subproducto industrial de tomate son fuentes ricas en compuestos fenólicos con una alta actividad antioxidante y efecto anti-proliferativo en líneas celulares de cáncer de mama. Además, la valorización del subproducto industrial de tomate, mediante el empleo de sus diferentes fracciones de compuestos fenólicos antioxidantes en la industria alimentaria, cosmética o farmacéutica, podría generar ingresos adicionales para la industria procesadora de tomate y reducir el problema de eliminación de desechos.

ABSTRACT: Oxidative stress is an imbalance between production of free radicals and reactive metabolites, and their removal by antioxidant systems, which leads to damage to biomolecules, physiological dysfunctions, aging, cell death or pathologies such as cancer. Free radicals are formed constantly in the cell by endogenous and exogenous sources, such as UV radiation, toxins and pesticides. Phenolic compounds can decrease the damage of free radicals in the cell and they can be found free, conjugated and bound in plant cells. In this work, the concentrations of free, conjugates (acid-hydrolyzable and alkaline-hydrolyzable) and bound phenolic compounds from different tomato varieties and an industrial tomato by-product extracts were evaluated and their bioactive potential was determined. It was determined that the tomato varieties analyzed, as well as the industrial by-product, are a good source of phenolic compounds in their different forms (7.33-91.47 mg eq of gallic acid/mg dry extract). In addition, the phenolic compound profile was determined by HPLC. Five phenolic acids were detected (ρ-coumaric, caffeic, ferulic, gallic and chlorogenic); caffeic acid was the most abundant phenolic acid and it was found mainly in its conjugated. Five flavonoids were detected (catechin, quercetin, naringenin, kaempferol and rutin). Naringenin was the most abundant flavonoid and it was mainly detected in bound form. Good antioxidant activity determined by DPPH (25.79 -252.35 mol Trolox eq./g dry extract) and ORAC (64.09-1005.19 μmol Trolox eq./g dry extract) methods was observed. Additionally, the anti-proliferative capacity of different fractions of phenolic compounds in the MCF-7 breast cancer cell line was evaluated. The alkaline-hydrolysable phenolic compounds from saladette tomato (IC50=2.839 μg of dry extract/mL) and the acid-hydrolyzables from by-product (IC50=3.014 μg dry extract/mL) showed very strong anti-proliferative activity. In addition, we sought to establish a cellular model for the evaluation of the oxidative stress inducing effect by plagucides in human erythrocytes and to determine the protective effect of phenolic compounds, however, and in contrast with previously reported, the selected pesticide at the tested concentrations did not change the indicators of oxidative stress evaluated (antioxidant enzymes). From the results we can conclude that saladette and grape tomato and industrial tomato by-product are rich sources of phenolic compounds with high antioxidant activity and strong anti-proliferative effect in a breast cancer cell line. In addition, the valorization of industrial tomato by-product, through the use of its different fractions of antioxidant phenolic compounds in food, cosmetic or pharmaceutical industry, could generate additional income for the tomato processing industry and to reduce the waste disposal problem. .