Evaluación del contenido total de fenólicos y flavonoides, propiedades antioxidantes y rendimiento de hortalizas de hoja y frutas cultivadas de forma aeropónica y convencional: un estudio comparativo
Suman Chandra , 1, * Shabana Khan , 1, 2 Bharathi Avula , 1 Hemant Lata , 1 Min Hye Yang , 1 Mahmoud A. ElSohly , 1, 3 e Ikhlas A. Khan 1, 2
Resumen
Se realizó una comparación del rendimiento del producto, fenoles totales, flavonoides totales y propiedades antioxidantes en diferentes vegetales / hierbas de hoja (albahaca, acelga, perejil y col rizada) y cultivos de frutas (pimiento morrón, tomates cherry, pepino y calabaza). cultivado en sistemas de cultivo aeropónico (AG) y en el campo (FG). Se registró un aumento promedio de aproximadamente 19%, 8%, 65%, 21%, 53%, 35%, 7% y 50% en el rendimiento de albahaca, acelga, col rizada, perejil, pimiento morrón, tomates cherry, pepino y calabaza, respectivamente, cuando se cultivan en sistemas aeropónicos, en comparación con los cultivados en el suelo. Las propiedades antioxidantes de los cultivos AG y FG se evaluaron mediante ensayos de 2,2-difenil-1-picrilhidrazilo (DDPH) y antioxidantes celulares (CAA). En general, el estudio muestra que las plantas cultivadas en el sistema aeropónico tuvieron un mayor rendimiento y compuestos fenólicos, flavonoides,
1. Introducción
A lo largo de los años, la investigación sobre los antioxidantes, como agentes terapéuticos potenciales para prevenir el daño generado por los radicales libres en el cuerpo humano, ha ganado popularidad. Los antioxidantes de origen natural, en comparación con los antioxidantes sintéticos presentes en el mercado, han atraído una atención considerable por parte de consumidores e investigadores, ya que existe preocupación por el consumo de antioxidantes sintéticos debido a su inestabilidad y posible actividad como carcinógenos [ 1 - 3 ].
En los últimos años, se ha destacado el consumo de verduras y frutas en la dieta media por su contribución a la reducción de los riesgos de varias enfermedades potencialmente mortales como la enfermedad coronaria, el accidente cerebrovascular, la enfermedad pulmonar y diferentes tipos de cáncer [ 4 - 13 ]. . Los beneficios se deben a la presencia de polifenoles, flavonoides, carotenoides y vitaminas [ 14 - 16 ]. De estos fitoquímicos, los polifenoles son ampliamente reconocidos como agentes antiinflamatorios, antivirales, antimicrobianos y antioxidantes [ 14 ].
Las concentraciones de fenólicos y otros metabolitos secundarios en frutas y verduras están influenciadas por muchos factores, incluidos el suelo, el riego y las condiciones climáticas. El cultivo de cultivos en el suelo también puede dar lugar a una variabilidad de un año a otro en la composición de los fitoquímicos y en el rendimiento total [ 17 ]. Por lo tanto, existe un mayor interés en el cultivo hidropónico / aeropónico, que tiene varias ventajas sobre el cultivo tradicional del suelo, incluido un menor contacto con el suelo o el polvo (si se cultiva al aire libre). Por lo tanto, hay menos posibilidades de contaminación por plagas y patógenos transmitidos por el suelo [ 18 , 19]. Además, el cultivo interior hidropónico / aeropónico proporciona un mejor control de la calidad del producto en términos de metabolitos secundarios y rendimiento del cultivo a través de un control completo del suministro de nutrientes. El cultivo interior llevado a cabo bajo condiciones ambientales controladas y optimizadas puede maximizar aún más el rendimiento del producto y también eliminar los problemas relacionados con las fluctuaciones en las condiciones climáticas exteriores.
En el presente estudio, se ha intentado evaluar la diferencia, si la hubiera, en la calidad y cantidad de producto entre los cultivos cultivados en sistemas hidropónicos / aeropónicos y en suelo.
2. Materiales y métodos
2.1. Material vegetal
Plántulas de diferentes hortalizas de hoja / hierbas (albahaca, Ocimum basilicum ; acelga, Beta vulgaris ; perejil, Brassica oleracea ; col rizada, Petroselinum crispum ) y cultivos frutales (pimiento, Capsicum annuum ; tomates cherry, Solanum lycopersicum ; pepino, Cucumis sativus ; calabaza, Cucurbita pepo) se cultivaron en macetas de 2 ”jiffy durante el mes de mayo de 2012. Se trasplantaron plántulas completamente desarrolladas de un mes de edad en la parcela de prueba y en los sistemas de cultivo aeropónico (Tower Garden de Juice Plus + sistema de cultivo aeropónico, Collierville, TN, EE. UU. ). Se plantaron setenta y dos plántulas de cada vegetal de hoja y veinticuatro plántulas de cada cultivo de frutas en 24 sistemas aeropónicos Tower Garden y en la parcela de prueba.
El sitio experimental estaba ubicado en las instalaciones de cultivo de campo del Centro Nacional de Investigación de Productos Naturales, Instituto de Investigación de Ciencias Farmacéuticas, Facultad de Farmacia, Universidad de Mississippi. Todos los jardines de la torre y la parcela de prueba se mantuvieron cerca uno del otro para proporcionar condiciones ambientales similares. La solución nutritiva se entregó a cada Tower Garden a mano 1-2 veces por semana según se requiera para mantener el volumen en el tanque entre 15 y 20 galones. La conductividad eléctrica y el pH de la solución nutritiva en Tower Garden se midieron todos los días y se mantuvieron dentro del rango durante todo el experimento. Las plantas se cosecharon cuando el producto comestible alcanzó la etapa de cosecha más temprana. Los productos de Tower Garden y los cultivos de campo se evaluaron y compararon en cuanto a rendimiento total, fenólicos, flavonoides,
2.2. Medición del rendimiento
Se midió el peso fresco de cada cosecha hasta la cosecha final y se calculó el rendimiento total al final de la temporada para cada cultivo. Con base en el rendimiento total, el número de plantas propagadas y el número de frutos producidos, el rendimiento medio por planta, el número medio de frutos por planta y el peso medio del fruto se calcularon para cada cultivo cultivado en los sistemas aeropónicos Tower Garden. y en el campo.
2.3. Colección de muestras
Se recolectaron dieciocho muestras (nueve de sistemas de cultivo aeropónico y nueve del campo, de 200 a 400 g cada una) de cada cultivo para el análisis de antioxidantes y la determinación del contenido total de fenólicos y flavonoides. El material vegetal recién cosechado se recogió y se colocó en el recipiente que contenía hielo seco. Inmediatamente después de la recolección, el material vegetal se llevó al laboratorio y se almacenó a -80 ° C hasta su posterior uso. A continuación, todas las muestras se liofilizaron y se trituraron utilizando un molino de bolas planetario (PM-400, Retsch, GmbH, Alemania) a baja temperatura. De nueve, se utilizaron tres muestras en polvo liofilizadas seleccionadas al azar de cada cultivo de Tower Garden y del campo para la extracción adicional.
2.4. Preparación de extractos para propiedades fenólicas, flavonoides y antioxidantes totales
Se utilizó material vegetal seco (10 g) de cada muestra para la preparación del extracto. Las muestras se extrajeron con 75 mL (95% v / v) de etanol a 40 ° C durante 10 min; el proceso de extracción se repitió tres veces. El disolvente se evaporó a 40 ° C a presión reducida. El extracto seco se usó para análisis adicionales.
2.5. Determinación del contenido total de fenólicos y flavonoides
2.5.1. Reactivos y químicos
El reactivo de Folin-Ciocalteu, el ácido gálico y los patrones de quercetina se obtuvieron de Sigma-Aldrich Co. (St Louis, MO, EE. UU.). Se obtuvieron cloruro de aluminio hexahidrato, metanol y carbonato de sodio de Fisher Scientific (Fair Lawn, NJ, EE. UU.). El agua se purificó usando un sistema Milli-Q (Millipore).
2.5.2. Preparación de la muestra
Aproximadamente 10-50 mg del extracto se disolvieron en 5 ml de metanol y se sonicaron durante 45 minutos a 40 ° C seguido de centrifugación a 1000 × g durante 10 minutos. El sobrenadante transparente se recogió y se almacenó en una botella ámbar para su análisis.
2.5.3. Contenido fenólico total
Los fenólicos totales de los extractos se determinaron utilizando el reactivo de Folin y Ciocalteu, siguiendo el método descrito por Singleton y Rossi [ 20 ] con ligeras modificaciones. Las lecturas estándar y de la muestra se realizaron usando un espectrofotómetro (Espectrofotómetro Cary 50 Bio UV-Vis, Varian) a 765 nm contra el blanco de reactivo.
La muestra de prueba (0,2 mL) se mezcló con 0,6 mL de agua y 0,2 mL de reactivo fenólico de Folin-Ciocalteu (1: 1). Después de 5 min, se añadió a la mezcla 1 ml de solución saturada de carbonato de sodio (8% p / v en agua) y el volumen se completó hasta 3 ml con agua destilada. La reacción se mantuvo en la oscuridad durante 30 min y después de centrifugar se midió la absorbancia del color azul de diferentes muestras a 765 nm. El contenido fenólico se calculó como equivalentes de ácido gálico GAE / g de material vegetal seco sobre la base de una curva estándar de ácido gálico (5-500 mg / L, Y = 0,0027 x - 0,0055, R 2 = 0,9999). Todas las determinaciones se realizaron por triplicado.
2.5.4. Contenido total de flavonoides
Se utilizó el método colorimétrico de cloruro de aluminio para la determinación del contenido total de flavonoides de la muestra [ 21 - 24 ]. Para la determinación de flavonoides totales, se utilizó quercetina para hacer la curva de calibración estándar. La solución madre de quercetina se preparó disolviendo 5,0 mg de quercetina en 1,0 ml de metanol, luego las soluciones estándar de quercetina se prepararon mediante diluciones en serie con metanol (5–200 μg / mL). Se mezcló por separado una cantidad de 0,6 ml de soluciones o extractos de quercetina estándar diluidos con 0,6 ml de cloruro de aluminio al 2%. Después de mezclar, la solución se incubó durante 60 min a temperatura ambiente. Se midió la absorbancia de las mezclas de reacción frente al blanco a una longitud de onda de 420 nm con un espectrofotómetro Varian UV-Vis (Espectrofotómetro Cary 50 Bio UV-Vis, Varian). La concentración de contenido total de flavonoides en las muestras de prueba se calculó a partir de la gráfica de calibración ( Y = 0.0162 x + 0.0044, R 2 = 0.999) y se expresó como mg de equivalente de quercetina (QE) / g de material vegetal seco. Todas las determinaciones se realizaron por triplicado.
2.6. Determinación de la actividad antioxidante
Los extractos se disolvieron en dimetilsulfóxido (DMSO) para preparar una solución madre de 20 mg / ml. La actividad antioxidante de los extractos se midió a una concentración de 500 μ g / mL siguiendo dos métodos.
2.6.1. Ensayo de 2,2-difenil-1-picrilhidrazilo (DPPH)
La capacidad de los extractos de plantas (500 μ g / mL) para reaccionar directamente con los radicales libres y apagarlos se evaluó como se describió anteriormente [ 25 ]. Se preparó una solución madre de DPPH (200 µM ) en etanol. El ensayo se realizó en placas de 96 pocillos. La mezcla de reacción, que contiene 100 μ L de DPPH y 100 μ L de la muestra de prueba diluida, se incubó a 37 ° C durante 30 min. La absorbancia se midió a 515 nm. Se utilizó ácido gálico como control positivo. El porcentaje de actividad de eliminación de radicales DPPH se calculó de la siguiente manera:
El ácido gálico mostró una actividad de eliminación de radicales del 95% a 20 μ M.
2.6.2. Ensayo de actividad antioxidante celular (ensayo CAA)
La actividad antioxidante celular se midió en células HepG 2 como lo describieron Wolfe y Rui [ 26 ]. El método mide la capacidad de los fitoquímicos en los extractos de plantas para prevenir la generación intracelular de radicales peroxi en respuesta a ABAP (utilizado como generador de radicales peroxilo). El ensayo CAA es un método biológicamente más relevante que un ensayo químico porque representa la complejidad del sistema biológico y explica la captación celular, la biodisponibilidad y el metabolismo del agente antioxidante.
HepG 2 células (adquiridas de American Type Culture Collection, ATTC, Rockville, MD) se cultivaron en DMEM suplementado con 10% de FBS y antibióticos (penicilina 50 unidades / ml y 50 μ g / ml de estreptomicina). Para el ensayo, las células se sembraron en los pocillos de una placa de 96 pocillos a una densidad de 60.000 células / pocillo y se incubaron durante 24 horas. El medio se retiró y las células se lavaron con PBS antes de tratar con la muestra de ensayo (500 μ g / ml) diluido en el medio que contiene 25 μ M DCFH-DA durante 1 h. Después de retirar el medio, las células se trataron con 600 μM ABAP y la placa se colocaron inmediatamente en un lector de placas SpectraMax para la medición cinética cada 5 min durante 1 hora (37 ° C, emisión a 538 y excitación a 485 nm). Se utilizó quercetina como control positivo. La actividad antioxidante se expresó en términos de unidades CAA. El área bajo la curva (AUC) de la gráfica de fluorescencia frente al tiempo se utilizó para calcular las unidades de CAA como lo describen Wolfe y Rui [ 26 ]:
La quercetina mostró una unidad CAA de 60 a 16 μ M. Esto indica que la quercetina (a 16 μ M) provocó una inhibición del 60% de la generación celular de radicales peroxilo en las células HepG 2 .
2.7. Análisis estadístico
Todos los experimentos para la determinación de fenoles totales, flavonoides totales y propiedades antioxidantes utilizando DPPH y ensayo de antioxidantes celulares (CAA) se realizaron por triplicado. Los valores se expresan como media ± desviación estándar (DE). El rendimiento medio de los cultivos se calculó dividiendo el rendimiento total por el número de plantas cultivadas. El análisis estadístico de los resultados se realizó mediante el módulo agricolae utilizando el paquete de software estadístico R versión 2.2.1 ( base R para la computación estadística, Viena, Austria) [ 27 ]. El análisis de la varianza y la significación de la diferencia entre las medias se probaron mediante ANOVA de una vía y la diferencia mínima significativa (LSD) en los valores medios. Coeficientes de correlación ( r ) y coeficientes de determinación ( r 2 ) se calcularon con Microsoft Excel 2007.
3. Resultados
3.1. Rendimiento de cultivos
tabla 1muestra la comparación en el rendimiento promedio de cultivo por planta, peso promedio de fruto y número promedio de frutos por planta en diferentes cultivos cultivados en sistemas de cultivo aeropónico (AG) y en campo (FG). El rendimiento medio de los cultivos por planta (y el rendimiento total) fue mayor en los cultivos cultivados en sistemas aeropónicos en comparación con los cultivados en el campo. Se registró un aumento promedio de aproximadamente 19%, 8%, 65% y 21% en el rendimiento de albahaca, acelga, col rizada y perejil (vegetales de hoja) cuando se cultivaron en sistemas aeropónicos. De manera similar, se registró un aumento promedio de aproximadamente 53%, 35%, 7% y 50% en el rendimiento en pimiento morrón, tomates cherry, pepino y calabaza (cultivos de frutas), respectivamente, cuando se cultivaron en sistemas aeropónicos en comparación con los plantas cultivadas en el suelo. El peso promedio de los pepinos fue mayor en las plantas cultivadas en el campo, mientras que el peso promedio de zapallo y pimiento morrón fue mayor en las plantas cultivadas en sistemas aeropónicos. Se observó un peso de fruto promedio comparable (21,78 g en FG y 20,61 g en AG) para los tomates cherry cultivados en los dos tipos de sistemas de cultivo. Por otro lado, el número medio de frutos producidos por planta fue mayor en todos los cultivos frutales cultivados en los sistemas aeropónicos Tower Garden en comparación con los cultivados en suelo.
3.2. Determinación del contenido fenólico total
Figura 1muestra el contenido fenólico total en las muestras de diferentes cultivos de frutas y hortalizas de hoja cultivadas en sistemas aeropónicos Tower Garden y en el suelo. Entre las verduras de hoja, el contenido fenólico más alto se encontró en la acelga (57.73 mg GAE / g peso seco, en FG y 53.45 GAE / g peso seco en AG) seguido de la albahaca, la col rizada y el perejil. El contenido fenólico fue ligeramente mayor en la albahaca, acelga y perejil cuando se cultivaron en el suelo en comparación con los cultivados en sistemas aeropónicos, mientras que el contenido fenólico fue ligeramente mayor en la col rizada cultivada aeropónicamente en comparación con los cultivados en el suelo. Sin embargo, las diferencias en el contenido fenólico no fueron estadísticamente significativas para todas las verduras de hoja (albahaca, LSD = 32.50, P <0.05; acelga, LSD = 41.15, P <0.05; perejil, LSD = 18.00,P <0,05; col rizada, LSD = 22.79, P <0.05) mientras se cultiva en dos tipos de sistemas de cultivo. De manera similar, las diferencias en el contenido fenólico en cultivos de frutas cultivados en campo y aeropónicamente pimiento morrón (LSD = 11.10, P <0.05), tomates cherry (LSD = 13.51, P <0.05), pepino (LSD = 8.86, P <0.05) y calabaza (LSD = 3.94, P <0.05) también se observó que eran estadísticamente insignificantes. Las hortalizas de hoja, en general, han mostrado un mayor contenido fenólico en comparación con los cultivos de frutas, independientemente de los sistemas de cultivo.
3.3. Determinación del contenido de flavonoides
El contenido total de flavonoides en diferentes cultivos en sistemas aeropónicos y en campo se muestra en Figura 2. Entre las verduras de hoja, la mayor cantidad de contenido de flavonoides se encontró en el perejil (14,35 mg de equivalente ácido de quercetina (QE) / g de peso seco en FG y 13,00 QE / g de peso seco en AG) seguido de acelgas (11,08 mg QE / g seco en FG y 12,41 QE / g de peso seco en AG), albahaca (12,27 mg QE / g en FG y 9,91 QE / g de peso seco en AG) y col rizada (6,57 mg QE / g de peso seco en FG y 10,69 QE / g peso seco en AG), mientras que en cultivos frutales, el contenido de flavonoides fue el más alto en pimiento morrón (4,11 mg QE / g peso seco en FG y 3,70 QE / g peso seco en AG) seguido por pepino, tomate y calabaza. Las diferencias en el contenido de flavonoides en cultivos aeropónicos y cultivados en el campo, albahaca (LSD = 8.35, P <0.05), acelgas (LSD = 11.19, P <0.05), perejil (LSD = 13.04, P <0.05), col rizada (LSD = 9,63, P<0.05), pimiento morrón (LSD = 2.56, P <0.05), tomates cherry (LSD = 0.88, P <0.05), pepino (LSD = 1.60, P <0.05) y calabaza (LSD = 0.76, P <0.05) se observó que eran estadísticamente insignificantes. Similar al contenido fenólico, las verduras de hoja tenían un mayor contenido de flavonoides en comparación con los cultivos de frutas.
3.4. Determinación de la actividad antioxidante
3.4.1. Ensayo de 2,2-difenil-1-picrilhidrazilo (DPPH)
Las propiedades antioxidantes de los cultivos AG y FG utilizando el ensayo de 2,2-difenil-1-picrilhidrazilo (DDPH) se muestran en figura 3. Entre las verduras de hoja, la actividad antioxidante en términos de actividad captadora de radicales, utilizando el ensayo DPPH, osciló entre 63,88 y 28,80% en los cultivos de campo, mientras que osciló entre 75,22 y 22,91% en las plantas cultivadas en sistemas aeropónicos. La máxima actividad antioxidante se observó en la albahaca y la mínima en el perejil entre las verduras de hoja. En general, los valores de la actividad de eliminación de radicales fueron más bajos en los cultivos de frutas en comparación con los de las hortalizas de hoja. Entre los cultivos de frutas, la actividad osciló entre 48,47 y 13,93% en cultivos de campo, mientras que osciló entre 47,70 y 16,01% en los cultivos en sistemas aeropónicos. La actividad máxima se encontró en tomates cherry y la actividad mínima se observó en calabaza entre cultivos de frutas. Se encontró que la actividad de eliminación de radicales de los cultivos cultivados aeropónicamente es comparable a los cultivados en el campo. Sin embargo, las diferencias menores en la actividad de eliminación de radicales entre cultivos cultivados aeropónicamente y aquellos cultivados en el suelo fueron estadísticamente insignificantes (albahaca, LSD = 25.28; acelga, LSD = 22.92; perejil, LSD = 8.69; col rizada, LSD = 16.06; bellota). pimienta, LSD = 17.15; tomates cherry, LSD = 12.65; pepino, LSD = 5.51; calabaza, LSD = 6.63) (P <0,05).
3.4.2. Ensayo de antioxidantes celulares (CAA)
Las actividades antioxidantes de los cultivos AG y FG utilizando el ensayo de antioxidantes celulares (CAA) se muestran en Figura 4. Similar al ensayo DPPH, la actividad antioxidante máxima, entre las verduras de hoja, se encontró en albahaca (69.18 unidades CAA en FG y 73.52 unidades CAA en AG) y la mínima fue en perejil (24.51 unidades CAA en FG y 23.33 unidades CAA en AG) , mientras que entre los cultivos de frutas, la actividad máxima fue en tomates cherry cultivados en el campo (33.11 unidades CAA) y la mínima en calabazas cultivadas en el campo (14.38 unidades CAA). A excepción de los tomates y las acelgas, todos los demás cultivos tuvieron una actividad antioxidante comparable ( P <0,05) según lo determinado por el ensayo CAA. La actividad de los tomates (LSD = 10.63, P <0.05 y LSD = 15.46, P <0.01) y acelgas (LSD = 6.37, P <0.05 y LSD = 9.05, P <0.01) fue mayor en plantas cultivadas en el campo en comparación con aquellas cultivadas en sistemas aeropónicos.
4. Discusión
Las plantas son fuentes potenciales de antioxidantes naturales. Se ha demostrado en estudios epidemiológicos que las frutas y verduras en la dieta protegen contra varias enfermedades crónicas asociadas con el envejecimiento, como el cáncer, las enfermedades cardiovasculares, las cataratas y la disfunción cerebral e inmunológica [ 28 - 30 ]. Estos efectos protectores naturales se han atribuido a varios componentes como los carotenoides, las vitaminas C y E, y los compuestos fenólicos y tiol (SH) [ 31 ]. Muchos estudios se han centrado en las actividades biológicas de los fenólicos, que son potentes antioxidantes y captadores de radicales libres [ 32 - 34]. La actividad antioxidante de los fenólicos se debe principalmente a sus propiedades redox, que les permiten actuar como agentes reductores, donantes de hidrógeno y extintores de oxígeno singlete [ 33 , 35 , 36 ]. Por tanto, está aumentando el interés por los compuestos fenólicos derivados de las verduras y sus funciones en la nutrición [ 32 , 37 ]. También se sabe que los compuestos fenólicos desempeñan un papel importante en la estabilización de los lípidos contra la peroxidación y en la inhibición de varios tipos de enzimas oxidantes [ 38 , 39 ]. Las diferencias en las estructuras de los flavonoides y sus sustituciones influyen en la estabilidad del radical fenoxilo, afectando así las propiedades antioxidantes de los flavonoides [ 40]. En el presente estudio, se encontró que el contenido de fenoles y flavonoides de los cultivos cultivados aeropónicamente era comparable a los que se cultivan en el suelo. Sin embargo, el rendimiento total del producto fue mayor en los cultivos de cultivo aeropónico. En un estudio similar, Miller et al. (1989) [ 41 ] han informado de una mayor acumulación de materia seca en el maíz ( Zea mays L.) en el sistema hidropónico que en suelos franco-arenosos bien fertilizados e irrigados cuando el patrón de siembra y la densidad eran los mismos. En otro estudio, Sgherri et al. (2010) [ 42 ] mientras se cultivan en hidroponía en comparación con las que se cultivan en el suelo.
La capacidad antioxidante de frutas y verduras se puede probar utilizando una amplia variedad de métodos. En el presente estudio, la actividad antioxidante de los productos frescos se evaluó en términos de su capacidad de eliminación de radicales libres mediante el ensayo DPPH. Su actividad contra el estrés oxidativo intracelular se determinó mediante el ensayo CAA. Los investigadores han utilizado con frecuencia estos ensayos para evaluar la capacidad antioxidante de diferentes productos alimenticios [ 43 - 45 ]. Nuestros resultados muestran que la actividad de eliminación de radicales de los cultivos cultivados aeropónicamente era muy comparable a los cultivados en el campo. Sgherri y col. (2010), utilizando métodos similares, han informado de una actividad antioxidante mejorada de los extractos acuosos y lipídicos de las hojas de albahaca en el cultivo hidropónico en comparación con los que se cultivan en el suelo.
La relación entre el contenido fenólico total y la actividad antioxidante usando el ensayo DPPH y la actividad flavonoide y antioxidante total usando el ensayo antioxidante celular en diferentes cultivos cultivados en sistemas aeropónicos y en el campo se muestra en las Figuras.
Figuras55 y y6,6, respectivamente. Después del ensayo DPPH, el análisis de regresión muestra que los compuestos fenólicos contribuyen a aproximadamente el 75% ( r 2 = 0,746, P <0,05) y el 61% ( r 2 = 0,605, P <0,05) de las propiedades de eliminación de radicales en los cultivos cultivados en el campo y en Tower Garden, respectivamente (Figura 5). De manera similar, los flavonoides contribuyen a aproximadamente el 30% ( r 2 = 0.299, P <0.05) y el 32% ( r 2 = 0.324, P <0.05) de la actividad antioxidante en los cultivos cultivados en el campo y en Tower Garden, respectivamente (Figura 6). Evidentemente, el resto de la proporción de actividad antioxidante proviene de compuestos no fenólicos como las vitaminas y los carotenoides [ 46 ]. Los fenólicos y flavonoides, en general, constituyen un grupo importante de compuestos, que actúan como antioxidantes primarios [ 47 ], y se sabe que reaccionan con radicales hidroxilo [ 48 ], radicales aniónicos superóxido [ 49 ] y radicales lípidos peroxi [ 50 ]. También se sabe que protegen el ADN del daño oxidativo, inhiben el crecimiento de células tumorales y poseen propiedades antiinflamatorias y antimicrobianas. Del mismo modo, Yao et al. 2010 [ 51] informó una correlación positiva significativa entre la actividad antioxidante y el contenido de flavonoides totales y fenoles totales en el apio. La mayor proporción de actividad antioxidante de los compuestos fenólicos en las especies cultivadas en sistemas aeropónicos y en el suelo en nuestro estudio puede usarse como una fuente accesible de antioxidantes naturales. Nuestros datos sugieren que, a pesar de algunas variaciones, las actividades antioxidantes de los cultivos de cultivo aeropónico fueron muy comparables a las que se cultivan en el suelo. Dado que las concentraciones de vitaminas y compuestos fenólicos en los productos agrícolas pueden verse influenciadas por la distribución desigual de nutrientes en el suelo, los sistemas hidropónico / aeropónico proporcionan un mayor nivel de reproducibilidad, que es un requisito previo si el producto se utiliza en la alimentación o nutracéutica. industria.
En conclusión, el estudio revela que las plantas cultivadas en sistemas aeropónicos muestran un mayor rendimiento de producto y propiedades antioxidantes comparables (utilizando DPPH y ensayos basados en células) a las cultivadas en el suelo.
Expresiones de gratitud
Esta investigación fue financiada parcialmente por el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos, Servicio de Investigación Agrícola (USDA-ARS), Acuerdo Cooperativo Específico no. 58-6408-6-067, y con una subvención de Juice Plus +, Collierville, TN, EE. UU. La Sra. Katherine Martin es reconocida por el excelente apoyo técnico en la realización de bioensayos.
Conflicto de intereses
Los autores declaran que no existe ningún conflicto de intereses con respecto a la publicación de este artículo.
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