Las frutas y vegetales son reconocidas como excelentes fuentes naturales de antioxidantes, incluyendo vitaminas, carotenoides, flavonoides y otros compuestos fenólicos. Estos antioxidantes desempeñan un papel crucial en diversas industrias, como la alimentaria, cosmética y farmacéutica. Son fundamentales porque pueden interactuar con los radicales libres, deteniendo las reacciones en cadena antes de que dañen moléculas vitales. La eficacia de este proceso depende en gran medida de las características químicas del alimento que los provee.
La Espinaca como Fuente de Antioxidantes
La espinaca (Spinacia oleracea) ha sido identificada como un alimento de gran valor antioxidante y es un producto natural de consumo cotidiano. Su alto contenido total de flavonoides (1.000 mg/kg), superior al de muchas otras verduras, le confiere numerosas propiedades farmacológicas, antioxidantes, antiinflamatorias, anti-mutagénicas y anticancerígenas.
Las hojas de espinaca son una fuente natural de compuestos beneficiosos como polifenoles, flavonoides, carotenoides (incluyendo luteína y β-caroteno), clorofilas, vitaminas y minerales, característicos de las partes verdes de las plantas. Tradicionalmente, la espinaca se ha considerado un fortificante, revitalizante y tonificante muscular, especialmente para los músculos cardíacos. La presencia de vitaminas (principalmente C y E), minerales y oligoelementos (como magnesio, hierro, calcio y potasio) la convierte en una excelente opción contra la fatiga general y los estados depresivos. Además, es utilizada tradicionalmente por sus propiedades antianémicas.
Beneficios para la Salud de los Compuestos Antioxidantes
Los compuestos polifenólicos, especialmente los flavonoides presentes en frutas y verduras, están asociados con hábitos dietéticos saludables. El consumo de estos alimentos reduce el riesgo de enfermedades degenerativas crónicas, como enfermedades cardiovasculares y cáncer. Estos beneficios se atribuyen a las propiedades antioxidantes de los alimentos, lo que ha impulsado la investigación para establecer un vínculo entre la ingesta de antioxidantes y la prevención del daño oxidativo celular, relacionado con la reducción del riesgo de enfermedades degenerativas.
La capacidad antioxidante de estos compuestos, en particular de los polifenoles, se debe a su habilidad para capturar e inactivar los radicales libres y las especies reactivas del oxígeno (ROS), que pueden ser producidos por el metabolismo celular o en respuesta a factores externos.
¿Cómo nos ayudan los antioxidantes?
Métodos de Evaluación y Preparación de Extractos de Espinaca
Para estudiar la capacidad antioxidante de extractos naturales de especies vegetales, se emplean diferentes métodos. Entre los más utilizados se encuentran los métodos electroquímicos, que surgieron en la década pasada y se basan en la capacidad de los antioxidantes para donar electrones. La voltamperometría cíclica (VC) es una técnica electroquímica ampliamente utilizada para evaluar la capacidad antioxidante total.
Proceso de Preparación del Extracto
Para la preparación de extractos de espinaca, se utilizan hojas frescas de Spinacia oleracea. Un ejemplo de procedimiento incluye:
- Pesar 2 g de hojas de espinaca.
- Macerar las hojas en un mortero durante 20 minutos, adicionando 10 mL de alcohol etílico al 96% durante el proceso.
- Tapar la mezcla con papel parafilm y someterla a ultrasonido durante 40 minutos.
- Realizar una filtración simple con papel filtro.
Las muestras de extracto preparado pueden preservarse, por ejemplo, por 7 y 15 días, refrigeradas a 5°C en viales herméticamente cerrados y protegidos de la luz con papel aluminio.
Evaluación Electroquímica y Cuantificación de Polifenoles
La evaluación de la capacidad antioxidante se realiza mediante técnicas como la voltamperometría cíclica y la cuantificación de polifenoles totales con el reactivo de Folin-Ciocalteu.
Voltamperometría Cíclica
Se utiliza un potenciostato conectado a una celda electroquímica con un sistema de tres electrodos: oro (electrodo de trabajo), platino (contra-electrodo) y Ag/AgCl/KCl 3M (electrodo de referencia). El barrido se realiza en un intervalo de potencial de -1,2 a 1,2 V y una velocidad de 100 mV/s. Antes de cada experimento, se burbujea Argón para desplazar el oxígeno, y el electrodo de oro es pulido. El voltamperograma de una solución amortiguadora (blanco) se toma como línea base, y luego se analiza el extracto fresco.
Cuantificación de Polifenoles Totales
Para cuantificar los polifenoles totales, se prepara una solución madre de ácido gálico y una solución de Na₂CO₃. Se elaboran patrones de ácido gálico para una curva de calibración. A cada patrón y muestra se le adiciona agua destilada y el reactivo Folin-Ciocalteu, se agita, se incuba, se añade carbonato de sodio, se agita nuevamente y se incuba en baño María. Finalmente, se realiza la lectura en un espectrofotómetro a una longitud de onda de 765 nm. Para asegurar la reproducibilidad, se realizan varias réplicas de los procedimientos.
Resultados y Observaciones sobre la Capacidad Antioxidante
Los voltamperogramas cíclicos de los extractos etanólicos de espinaca en solución amortiguadora evidencian potenciales característicos de compuestos antioxidantes. El potencial de oxidación de un extracto fresco sugiere la presencia de reacciones redox típicas de compuestos fenólicos.
Aunque los extractos de espinaca no siempre tienen un potencial de oxidación idéntico al de la vitamina C, sus valores se encuentran dentro de un rango que los clasifica con excelente actividad antioxidante. Se ha observado que con el tiempo de almacenamiento, los picos del potencial de oxidación de los extractos de espinaca se desplazan hacia valores más negativos. Esto sugiere que, durante el almacenamiento, los compuestos antioxidantes de menor potencial se oxidan, cumpliendo su función preservadora. El mayor área bajo la curva del potencial de oxidación, que indica una mayor capacidad antioxidante, se presenta en el extracto fresco.
Los estudios demuestran que la concentración de polifenoles, principales responsables de la actividad antioxidante de la espinaca, disminuye exponencialmente con una cinética de primer orden a medida que el extracto envejece. Esta observación es coherente con los análisis voltamperométricos. La velocidad de degradación de los polifenoles es ligeramente superior a la velocidad de degradación total de los antioxidantes, lo que podría indicar que los polifenoles son más propensos a ejercer su función antioxidante que otros compuestos presentes en los extractos.
Los perfiles voltamperográficos de los diferentes extractos de espinaca muestran potenciales de oxidación entre -0,252 V y -0,149 V, lo que confirma la presencia de al menos un compuesto antioxidante. La comparación con el voltamperograma de la vitamina C revela una actividad antioxidante muy cercana al patrón de referencia.
Efecto del Procesamiento y Almacenamiento
Para evaluar la estabilidad de los compuestos de interés, se ha valorado la capacidad antioxidante y el contenido de fenoles totales en la espinaca y otras verduras después de procesos convencionales de cocción (hervor, vapor o microondas). Los resultados indican que procesos moderados de cocción no eliminan significativamente la capacidad antioxidante ni los fenoles totales de los extractos. La preservación también es un factor crucial para la disposición de los vegetales.
Extracto de Espinaca Concentrado y Purificado: Una Novedosa Aproximación
Un novedoso procedimiento busca la preparación de extractos polifenólicos concentrados y purificados a partir de hojas de espinaca. Este extracto, bajo la forma líquida o deshidratada, tiene un título de polifenoles superior o igual al 50%. El proceso incluye una etapa de purificación del extracto bruto mediante una técnica de extracción líquido-líquido con un aceite comestible.
Procedimiento Detallado de Extracción y Purificación
El extracto bruto de espinaca se obtiene a partir de la planta completa (fresca o congelada) en presencia de un solvente como agua, etanol, o una mezcla de ambos. Una vez obtenido el extracto bruto líquido, se procede a su purificación y concentración:
- Extracción con Aceite Comestible: El extracto bruto líquido se mezcla con un aceite comestible (como aceite de oliva, girasol, semillas de uva o pescado) en proporciones de 1/1 a 1/1000.
- Concentración a Vacío: La mezcla se somete a concentración a vacío y agitación, utilizando equipos como un evapo-concentrador. Esta etapa reduce el volumen del producto y elimina el alcohol si se usó una mezcla hidroalcohólica.
- Separación de Fases: Se obtiene una mezcla bifásica:
- Una fase aceitosa sobrenadante que contiene pigmentos clorofilianos y carotenoides, protegidos de la oxidación.
- Una fase acuosa que comprende compuestos hidrosolubles (glúcidos, prótidos, compuestos fenólicos simples o complejos).
- Recuperación y Lavado de la Fase Aceitosa: La fase aceitosa se recupera y se somete a una o varias etapas de lavado con agua para aumentar la recuperación de compuestos hidrosolubles emulsionados. Esta fase aceitosa puede valorizarse como colorante verde alimentario natural, e incluso biológico. Puede deshidratarse por atomización con soportes como caseinatos, maltodextrinas o lecitinas para obtener un polvo colorante hidrodispersable.
- Tratamiento de la Fase Acuosa: La fase acuosa, rica en polifenoles, puede deshidratarse directamente para obtener un extracto concentrado seco, o bien someterse a una segunda refinación.
- Purificación Adicional (Opcional): Para una mayor purificación, la fase acuosa puede pasar por resinas adsorbentes con elución de alcohol, o por extracción líquido-líquido con solventes no miscibles con agua (acetato de etilo, butanol). Las resinas cromatográficas pueden ser de intercambio iónico o de adsorción/desorción (copolímeros de divinilbenceno/estireno, poliestirénicos o polimetacrílicos).
- Concentración Final y Deshidratación: Los extractos purificados pueden ser concentrados adicionalmente mediante evaporación a vacío o nanofiltración, obteniendo un concentrado con 15-70% de materiales secos. Este concentrado se deshidrata mediante secadores atomizadores, liofilizadores o secadores a vacío, resultando en un extracto concentrado purificado en forma seca.
Composición del Extracto Concentrado
Los extractos concentrados obtenidos mediante este procedimiento se caracterizan por un título de polifenoles totales superior o igual al 50%, preferentemente entre 60% y 100%, e incluso de 90% a 100%. Comprenden mayoritariamente compuestos polifenólicos (al menos 70% en peso del extracto total), principalmente de la familia de los flavonoides y, en particular, de los flavonoles.
Entre los principales representantes polifenólicos presentes se encuentran: patuletina, espinacetina, jaceidina y espinatósido (en forma simple o glucosilada), así como metilendioxiflavon-4'-glucurónido. También se encuentran ácidos fenólicos como el ácido o-cumárico, ferúlico, p-cumárico y glucurónico. Además, los ecdiesteroides, comúnmente denominados fitoecdesteroides (principalmente 20-hidroxiecdiona), están presentes en estos extractos.
Dosificación de Polifenoles por HPLC
La dosificación de los polifenoles totales se realiza mediante espectrofotometría y Cromatografía Líquida de Alta Resolución (HPLC). Un sistema cromatográfico de la marca Agilent Technologie, serie 1100, se emplea para separar los polifenoles usando una columna Kromasil C18 con una pre-columna. Los solventes incluyen agua ultra-pura, acetonitrilo, metanol, ácido ortofosfórico al 85% y ácido acético glacial. Como estándares analíticos se utilizan ácido gálico, catequina, epicatequina, galato de epicatequina, procianidina B1 y procianidina B2.
Aplicaciones del Extracto de Espinaca
El extracto concentrado de espinaca tiene diversas aplicaciones potenciales, especialmente en el ámbito de la salud y el rendimiento físico. Puede utilizarse en:
- Composiciones farmacéuticas: En asociación con un vehículo farmacéuticamente aceptable.
- Complementos alimenticios: Combinado con un vehículo aceptable para la suplementación nutricional.
Mejora del Funcionamiento Muscular
Los extractos de espinaca están destinados principalmente a la mejora del funcionamiento de los músculos estriados en humanos y animales. Su consumo permite reducir los compuestos derivados del metabolismo oxidativo muscular y los metabolitos que alteran la función muscular, acortando los tiempos de recuperación.
Estas preparaciones, en diferentes formas galénicas, pueden administrarse a humanos o animales como medicamentos, complementos alimenticios o productos dietéticos. Son de interés para diversas poblaciones:
- Deportistas experimentados: Para optimizar el rendimiento y la recuperación.
- Deportistas ocasionales: Como auxiliar para la recuperación después del esfuerzo.
- Personas de edad avanzada: Para facilitar la recuperación tras la actividad física.
- Animales de carreras o ancianos: Para mejorar su condición muscular y capacidad de recuperación.
Además, estos extractos de espinaca se investigan para el tratamiento y la prevención de trastornos musculoesqueléticos y problemas musculares posteriores al esfuerzo.