Evaluación comparativa de la actividad antioxidante y contenido de fenoles totales de extractos etanólicos de Arthrospira platensis con captura CO2 obtenido en el proceso de elaboración del vino y de Indura

Abstract

Dentro de las cianobacterias, una de las especies mas conocidas es Arthrospira platensis, microalga cosmopolita cultivada esencialmente como alimento dadas sus notables propiedades nutricionales, sin embargo, en los últimos años se han indagado y estudiado sus propiedades farmacológicas, destacándose su actividad antioxidante, antiinflamatoria y antiviral. En la presente investigación se realizó un estudio comparativo en cuanto a crecimiento celular, producción de biomasa, rendimiento de extractos, perfil cromatográfico por cromatografía en capa fina y CLAEDAD, actividad antioxidante y cantidad de fenoles totales entre extractos etanólicos de Arthrospira platensis cultivada con gas de fermentación obtenido del proceso de elaboración del vino de la viña Miguel Torres y con CO2 obtenido comercialmente de Indura, siendo ambos gases aplicados en cuatro proporciones distintas; 0%, 2,5%, 5% y 7,5% de CO2. Se determinó que el crecimiento celular óptimo se logró al utilizar, en el caso de ambos gases, una concentración de 5% de CO2. Los extractos etanólicos fueron obtenidos agotando la biomasa resultante del proceso de cosecha, de manera secuencial con solventes de polaridad creciente, obteniéndose el mejor rendimiento de extracción en los cultivos con un aporte de 2,5% de CO2 tanto de indura como de la Viña Miguel Torres. Estos extractos fueron evaluados en su concentración de fenoles totales mediante el ensayo de Folin-Ciocalteu, resultando, para el caso de los cultivos con inyección de CO2 de Indura que el cultivo con 5% de este gas presentó los mejores valores (35,98 ± 1,397 mg ác. gálico/g extracto) y para el caso de los cultivos con captura de gas de fermentación, el valor óptimo fue de 2,5% de CO2 (22,135 ± 1,046 mg ác. gálico/g extracto). Posteriormente, se evaluó la capacidad antioxidante de los extractos etanólicos, para lo cual se realizó el ensayo FRAP, en este caso, los cultivos que presentaron los mejores valores de reducción de Fe+3 fueron los cultivos con un 7,5% de CO2 tanto de INDURA como de la Viña Miguel Torres, llegando a 1,2± 0,06 y 0,9± 0,02 (Mmol Fe+2/g de extracto), respectivamente. Finalmente, mediante CLAE-DAD, se determinó la ausencia de compuestos fenólicos descritos previamente para extractos de A. platensis, como: los ácidos gálico, cafeico y ferúlico en dichos extractos etanólicos. Estos resultados permiten establecer que las variaciones en la inyección de CO2 a cultivos de A. platensis afectan positivamente los parámetros analizados en este trabajo, lo que se tradujo en un mayor rendimiento de biomasa obtenida desde los cultivos, mayor rendimiento de los extractos etanólicos, mayor contenido de fenoles totales y mayor actividad antioxidante. Los cultivos con gas de fermentación presentaron resultados más bajos respecto de los parámetros evaluados en esta memoria que los cultivos con CO2 de Indura, sin embargo, presentaron mejores resultados que los cultivos control (sin inyección extra de CO2), lo que demuestra la factibilidad de utilizar gas de fermentación en el cultivo de A. platensis, lográndose un doble propósito; mejorar las características de esta microalga y disminuir la huella de carbono de la empresa Miguel Torres al utilizar el gas de fermentación que esta genera

In cyanobacteria, one of the best known species is Arthrospira platensis. This microalgae is cultivated essentially as food given its remarkable nutritional properties. However, in recent years its pharmacological properties have been investigated and studied, highlighting its antioxidant, anti-inflammatory and antiviral activities. In this investigation we performed a comparative study in terms of cell growth, biomass production, extracts’s yields, chromatographic profile by thin layer chromatography and HPLC-DAD, antioxidant activity and total phenol content between ethanolic extracts of Arthrospira platensis cultivated with fermentation gas obtained from the wine making process from Miguel Torres vineyard and CO2 obtained commercially from Indura, both gases were applied in four different proportions, 0%, 2.5%, 5% and 7.5% of CO2. It was determined that optimum cell growth was achieved, in the case of both gases, at a CO2 concentration of 5%. Ethanolic extracts were obtained exhausting the biomass obtained in the harvesting process, the extraction process was made sequentially with solvents of increasing polarity, the best extraction yield occured in the cultures with CO2 addition of 2.5%, in both gases. The ethanolic extracts were evaluated in its total phenols content using Folin - Ciocalteu test. The greatest phenolic concentration appeared in the cultures with CO2 (Indura) addition of 5% (35.98 ± 1.397 mg gallic acid/ g extract) and in the case of cultures with fermentation gas addition, the optimum value was obtained at a CO2 concentration of 2.5 % (22,135 ± 1,046 mg gallic acid/ g extract). Subsequently, antioxidant capacity was evaluated in the ethanolic extracts, for which FRAP assay was performed , in this case , the cultures that showed the best iron reducing values were cultures with a CO2 concentration of 7.5% in both cases, reaching 1.264 ± 0.060 and 0.992 ± 0.016 (mmol Fe+2 / g extract), respectively. Finally, the presence of major phenolic compounds described for A. platensis were determined by HPLC -DAD, ruling out the presence in ethanolic extracts of gallic, caffeic and ferulic acids. These results establish that changes in CO2 addition to A. platensis cultures affects positively the parameters analyzed in this study, which resulted in a higher yield of biomass obtained from cultures, higher yields of ethanol extracts, higher phenolic content and an increase of antioxidant activity. The cultures with fermentation gas addition showed lower scores on the evaluated parameters compared to cultures with addition of CO2 (Indura), however, they presented better results compared to control cultures (without CO2 addition), which demonstrates the feasibility of using fermentation gas in A. platensis cultures, achieving a dual purpose, to improve the characteristics of this microalgae and to reduce the carbon footprint of Miguel Torres vineyard by using the fermentation gas they generate