New analytical approaches to assess the phenolic composition of guava (Psidium guajava L.) leaves with anti-diabetic related risk factors bioactivity
- Autores: Elixabet Díaz de Cerio Alonso de Mezquía
- Directores de la Tesis: Antonio Segura Carretero (dir. tes.), Vito Verardo (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Granada ( España ) en 2017
- Idioma: inglés
- ISBN: 9788491632498
- Número de páginas: 340
- Tribunal Calificador de la Tesis: Eduardo Guerra Hernández (presid.), Monsalud del Olmo Iruela (secret.), Amani Taamalli (voc.), José Carlos Quintela Fernández (voc.), Giulia Tabanelli (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Química por la Universidad de Granada
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: DIGIBUG
- Resumen
- español
Esta memoria recoge nuevas herramientas analíticas para evaluar la composición fenólica de las hojas de guayabo (Psidium guajava L.) como una posible fuente como nutraceutico frente a la diabetes mellitus (DM), incluyendo la identificación, la cuantificación y la evaluación de la bioactividad, in vivo, de los compuestos fenólicos presentes en dichas hojas frente a la DM y alguno de los factores de riesgos asociados a la misma. La memoria está dividida en dos apartados principales; la primera de ellas es la INTRODUCCIÓN, la cual hace acopio de una breve explicación de la DM y de todo lo relacionado con la descripción y la importancia del guayabo, así como el valor nutricional del fruto y la composición y los métodos empleados para el análisis de los compuestos fenólicos en la hoja, útil para conocer el estado actual de la investigación analítica y focalizar estudios futuros.
La segunda parte incluye la PARTE EXPERIMENTAL, RESULTADOS Y DISCUSIÓN llevada a cabo durante el periodo predoctoral, y está subdividida a su vez en dos secciones. La Sección I contiene una extensa caracterización de los compuestos fenólicos presentes en las hojas de guayabo, empleando para ello diversas técnicas analíticas avanzadas. El Capítulo 1 recoge la optimización del remedio antiguo más común, la infusión, mediante la alteración de una variable, y es comparada con la extracción asistida por baño de ultrasonidos, en un primer intento de caracterizar los extractos de hoja de guayabo ricos en compuestos fenólicos mediante la identificación y cuantificación a través de la plataforma HPLC-DAD-ESI-Q-MS, así como la evaluación de su capacidad antioxidante a través de los ensayos con FRAP y ABTS.
El Capítulo 2 trata de la optimización de la extracción de los compuestos fenólicos de la hoja de guayabo asistida por baño de ultrasonidos, alterando una variable, así como la identificación de un gran número de compuestos, alguno de ellos identificados por primera vez en las hojas, mediante la plataforma HPLC-DAD-ESI-QTOF-MS. Además, incluye la comparación entre las variedades más comunes de hoja (pyrifera y pomífera), en función de su composición fenólica y de su capacidad antioxidante a través de los ensayos FRAP y ABTS.
El Capítulo 3 estudia la influencia de los diferentes estados oxidativos en la composición fenólica (determinada mediante la plataforma HPLC-DAD-ESI-QTOF-MS) y en la capacidad antioxidante de las hojas, siguiendo el método de extracción optimizado en el capítulo previo. En este caso se estudian los estados oxidativos en la variedad pyrifera. Además, la cianidina-3-O-glucósido ha sido identificada por primera vez.
Los Capítulos 4 y 5 han sido realizados en colaboración con el “Inter-departamental Center for Agri-Food Industrial Research” (CIRI Agrifood) y el Departamento “Agro-Food Sciences and Tachnologies” de la Universidad de Bolonia gracias a una beca de movilidad pre-doctoral del CEI-Biotic de 3 meses de duración. En el Capítulo 4 se lleva a cabo la optimización, mediante la metodología de la superficie respuesta con un diseño Box-Behnken, de la extracción asistida por baño de ultrasonidos de proantocianidinas de las hojas de guayabo variedad pyrifera. Se evalua la influencia de los factores tiempo, temperatura, porcentaje de disolvente y de ácido, en la respuesta de la suma de los compuestos de interés. La identificación y cuantificación de esta familia de compuestos bioactivos es llevada a cabo mediante NP-HPLC-FLD-ESI-Q-MS. Además, se evalua el efecto de los factores en la composición de las hojas en diferentes estados oxidativos, bajo las condiciones óptimas.
En el Capítulo 5 se evalúa la eficiencia de la extracción asistida por sonda de ultrasonidos, basándose en la metodología de la superficie de respuesta (diseño Box-Behnken), mediante el estudio de la respuesta de los factores (tiempo, porcentaje de disolvente y potencia del aparato) en la capacidad antioxidante (DPPH y ABTS) y las principales familias de compuestos bioactivos presentes en la hoja. La identificación y cuantificación de los compuestos es llevada a cabo mediante HPLC-ESI-QqQ-MS. Además, las condiciones optimizadas se emplean para comparaar las variedades pyrifera y pomífera.
La Sección II se centra en la bioactividad de las hojas de guayabo. En primer lugar, el Capítulo 6 ofrece una visión, a lo largo de la última década, de los efectos beneficiosos para la salud que ofrecen las hojas de guayabo, en el que se incluyen los estudios in vitro e in vivo, así como varias aplicaciones alimentarias. En segundo lugar, el Capítulo 7 ha sido realizado en colaboración con el Centro de Investigaciones Biomédicas (CIBM) y el Departamento de Farmacología (CIBER-EHD y CIBER-Enfermedades Cardiovasculares, respectivamente) pertenecientes a la Universidad de Granada (UGR). Siguiendo el mismo esquema analítico que el capítulo 2, se evalúa la bioactividad de un extracto de la variedad pyrifera en un modelo de obesidad inducida en ratones frente a factores de riesgos asociados a la diabetes mellitus.
En último lugar, el anexo ha sido realizado en colaboración con el grupo de investigación “Advanced NMR methods and metal-based catalysis” pertenenciente a la Universidad de Almería (UAL). Este apartado incluye la huella dactilar de la hoja de guayabo (variedad pyrifera) realizada mediante la técnica espectroscópica de Resonancia Magnética Nuclear. La estructura de este trabajo no tiene la misma apariencia que el resto de capítulos ya que no se ha concluido el trabajo. No obstante, ha sido incluído en la tesis ya que se ha realizado durante dicho periodo.
- English
The present doctoral dissertation encompasses new analytical approaches to assess the phenolic composition of Psidium guajava L. leaves as a possible source as nutraceutical against diabetes mellitus (DM), compiling the identification, quantification, and also the evaluation of in vivo bioactivity of the phenolic composition of the leaves towards DM and some of its risk factors. It is divided into two main parts; the first one is the INTRODUCTION, which encompasses a brief explanation of DM disease, and an overview of the description and importance of guava tree, the nutritional value of the fruit, and the composition and the methods most used for the analysis of the phenolic compounds of the leaves, useful to know the analytical research that had been previously done with the leaves and to properly focus on further studies.
The second part includes the “EXPERIMENTAL PART. RESULTS AND DISCUSSION” carried out in the current PhD thesis and is sub-divided into two sections. Section I provides an extend characterization of the phenolic composition of guava leaves by using several advanced analytical techniques. Chapter 1 concerns the optimization of the most common ancient remedy, the infusion, and it is compared with the bath-ultrasound assisted extraction, by one-variable-at-a-time method. It is a first attempt to characterize extracts rich in phenolic compounds from P. guajava L. leaves by means of identification and quantification of the compounds by high-performance liquid chromatography coupled to diode array detection and quadrupole mas spectrometer (HPLC-DAD-ESI-Q-MS), as well as the evaluation of their antioxidant capacity by FRAP and ABTS assays.
Chapter 2 deals with the optimization of the extraction of phenolic compounds by bath-ultrasound assisted extraction and one-variable-at-a-time method, as well as the accurate identification of several compounds (some of them for the first time) by high-performance liquid chromatography coupled to diode array detection and quadrupole time of flight spectrometry (HPLC-DAD-ESI-QTOF-MS). Besides, it includes the comparison between the main varieties of guava leaves (pyrifera and pomifera vars.) according to the phenolic composition and the antioxidant capacity by FRAP and ABTS assays.
Chapter 3 studies the influence that the different oxidative states have on the phenolic composition of guava leaves var pyrifera by high-performance liquid chromatography coupled to diode array detection and quadrupole time of flight spectrometry (HPLC-DAD-ESI-QTOF-MS), and on antioxidant capacity (FRAP and ABTS), following the extraction method optimized in the previous chapter. Moreover, cyaniding-3-O-glucoside has been identified for the first time.
Chapters 4 and 5 were prepared in collaboration with the Inter-Departmental Centre for Agri-Food Industrial Research (CIRI Agrifood) and the Department of Agro-Food Sciences and Technologies from the University of Bologna (Italy) during a pre-doctoral stay founded by CEI-Biotic mobility fellowship (3 months). In Chapter 4, the optimization, by means of response surface methodology (Box-Behnken design (BBD)), of proanthocyanidins extraction from guava leaves var. pyrifera is carried out assisted by bath-ultrasound. The influence of the factors (time, temperature, solvent ratio and acid ratio) is evaluated in the response of the sum of the target compounds. Identification and quantification of this family of bioactive compounds is done by normal phase high-performance liquid chromatography coupled to fluorescence detection and quadrupole mass spectrometer (NP-HPLC-FLD-ESI-Q-MS). Also, the composition of guava leaves at different oxidative states is evaluated under the optimal conditions.
In Chapter 5, the sonotrode-ultrasound assisted extraction efficiency is evaluated at laboratory scale. Based on response surface methodology (BBD), the response of the factors (time, solvent ratio, and ultrasound power) is studied in the antioxidant capacity (DPPH and TEAC) and the main families of bioactive compounds present in guava leaves. Identification and quantification is carried out by high-performance liquid chromatography coupled to triple quadrupole mass spectrometer (HPLC-ESI-QqQ-MS). Besides, the best process conditions are applied to pyrifera and pomifera vars.
The Section II focuses on the bioactivity of guava leaves. Chapter 6 provides a view over the last decade of the health benefits, in vitro and in vivo, as well as some food applications reported with guava leaves. Chapter 7 was prepared in collaboration with the Center for Biomedical Research (CIBM) and the Department of Pharmacology (CIBER-EHD and CIBER-Enfermedades Cardiovasculares, respectively) from the University of Granada. Following the same analytical scheme as chapter 2, here, is assessed the bioactivity of guava leaves var. pyrifera in mice with diet-induced obesity towards the DM related risk factors.
Lastly, the annex section was prepared in collaboration with “Advanced NMR methods and metal-based catalysts” research group from the University of Almeria. This appendix includes the fingerprint of guava leaf var. pyrifera by nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy. The structure of this work has not the same appearance as the chapters, since it has not been concluded yet. Nevertheless, it has been included because it has been achieved during this period.
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