Published November 15, 2021 | Version v1
Publication Open

Neuroprotective Potential of Tamarillo (Cyphomandra betacea) Epicarp Extracts Obtained by Sustainable Extraction Process

Creators

  • 1. Instituto de Investigación en Ciencias de la Alimentación
  • 2. University of Nariño
  • 3. Pontificia Universidad Javeriana
  • 4. Universidad Nacional de Colombia

Description

Tamarillo (Cyphomandra betacea (Cav.) Sendt.), or tree tomato, is a tropical fruit from the Andean region of South America; it is highly rich in vitamins, minerals, and polyphenolic compounds. In this study, extracts from tamarillo epicarp (TE) were obtained by pressurized liquid extraction (PLE), and their in-vitro neuroprotective potential was assessed. A central composite design with response surface methodology was performed to optimize PLE as a function of solvent composition and temperature. Selected response variables were extraction yield, total phenolic content (TPC), total flavonoid content (TFC), total carotenoid content (TCC), antioxidant (ABTS), and anti-inflammatory (LOX) activities, and anti-acetylcholinesterase (AChE) inhibitory capacity. According to the desirability function, the optimal conditions were 100% ethanol and 180°C with a 0.87 desirability value. Next, the anti-butyrylcholinesterase enzyme (BChE), reactive oxygen species (ROS), and reactive nitrogen species (RNS) inhibition as well as cytotoxicity in HK-2, THP-1 monocytes, and SH-5YSY neuroblastoma cell lines were studied for the TE extract obtained under optimized conditions. The optimum TE extract provided the following results: extraction yield (36.25%), TPC (92.09 mg GAE/g extract), TFC (4.4 mg QE/g extract), TCC (107.15 mg CE/g extract), antioxidant capacity (ABTS, IC50 = 6.33 mg/ml extract), LOX (IC50 = 48.3 mg/ml extract), and AChE (IC50 = 97.46 mg/ml extract), and showed no toxicity at concentration up to 120 μg/ml extract for all the tested cell lines. Finally, chemical characterization by liquid chromatography-tandem mass spectrometry (UHPLC-q-TOF-MS/MS) of the optimum TE extract exhibited an important presence of hydroxycinnamic acid derivatives and other phenolic acids as well as quercetin hexoside and rutin, as main metabolites responsible for the observed biological properties. All these results suggested that TE, which represents between 8 and 15% of the total fruit, could become a promising natural by-product with a potential "multitarget" activity against Alzheimer's disease.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

Tamarillo (Cyphomandra betacea (Cav.) Sendt.)، أو طماطم الأشجار، هي فاكهة استوائية من منطقة الأنديز في أمريكا الجنوبية ؛ وهي غنية للغاية بالفيتامينات والمعادن ومركبات البوليفينول. في هذه الدراسة، تم الحصول على مقتطفات من tamarillo epicarp (TE) عن طريق استخراج السائل المضغوط (PLE)، وتم تقييم إمكاناتها الوقائية العصبية في المختبر. تم إجراء تصميم مركب مركزي مع منهجية سطح الاستجابة لتحسين PLE كدالة لتكوين المذيب ودرجة الحرارة. كانت متغيرات الاستجابة المختارة هي ناتج الاستخراج، والمحتوى الفينولي الكلي (TPC)، ومحتوى الفلافونويد الكلي (TFC)، ومحتوى الكاروتينات الكلي (TCC)، ومضادات الأكسدة (ABTS)، والأنشطة المضادة للالتهابات (LOX)، والقدرة المثبطة لمضادات الأسيتيل كولينستراز (ACHE). وفقًا لوظيفة الرغبة، كانت الظروف المثلى هي 100 ٪ إيثانول و 180 درجة مئوية مع قيمة الرغبة 0.87. بعد ذلك، تمت دراسة إنزيم مضاد بوتيريل كولينستراز (BChE)، وأنواع الأكسجين التفاعلية (ROS)، وتثبيط أنواع النيتروجين التفاعلية (RNS) بالإضافة إلى السمية الخلوية في خلايا HK -2، و THP -1، وخطوط خلايا الورم الأرومي العصبي SH -5YSY لمستخلص TE الذي تم الحصول عليه في ظل ظروف محسنة. قدم مستخلص TE الأمثل النتائج التالية: ناتج الاستخراج (36.25 ٪)، TPC (92.09 مجم مستخلص GAE/g)، TFC (4.4 مجم مستخلص QE/g)، TCC (107.15 مجم مستخلص CE/g)، سعة مضادات الأكسدة (ABTS، IC50 = 6.33 مجم/مل مستخلص)، LOX (IC50 = 48.3 مجم/مل مستخلص)، و ACHE (IC50 = 97.46 مجم/مل مستخلص)، ولم تظهر أي سمية عند تركيز يصل إلى 120 ميكروغرام/مل مستخلص لجميع خطوط الخلايا المختبرة. أخيرًا، أظهر التوصيف الكيميائي بواسطة مطياف الكتلة اللوني الترادفي السائل (UHPLC - q - TOF - MS/MS) لمستخلص TE الأمثل وجودًا مهمًا لمشتقات حمض الهيدروكسيناميك والأحماض الفينولية الأخرى بالإضافة إلى كيرسيتين هيكسوزيد وروتين، كمستقلبات رئيسية مسؤولة عن الخصائص البيولوجية المرصودة. تشير كل هذه النتائج إلى أن TE، الذي يمثل ما بين 8 و 15 ٪ من إجمالي الفاكهة، يمكن أن يصبح منتجًا ثانويًا طبيعيًا واعدًا مع نشاط "متعدد الأهداف" محتمل ضد مرض الزهايمر.

Translated Description (French)

Tamarillo (Cyphomandra betacea (Cav.) Sendt.), ou tomate arborée, est un fruit tropical de la région andine d'Amérique du Sud ; il est très riche en vitamines, minéraux et composés polyphénoliques. Dans cette étude, des extraits de tamarillo epicarp (TE) ont été obtenus par extraction liquide sous pression (PLE), et leur potentiel neuroprotecteur in vitro a été évalué. Une conception composite centrale avec une méthodologie de surface de réponse a été réalisée pour optimiser la PLE en fonction de la composition du solvant et de la température. Les variables de réponse sélectionnées étaient le rendement d'extraction, la teneur phénolique totale (TPC), la teneur totale en flavonoïdes (TFC), la teneur totale en caroténoïdes (TCC), les activités antioxydantes (ABTS) et anti-inflammatoires (LOX) et la capacité inhibitrice de l'antiacétylcholinestérase (AChE). Selon la fonction de désirabilité, les conditions optimales étaient 100% éthanol et 180°C avec une valeur de désirabilité de 0,87. Ensuite, l'inhibition de l'enzyme anti-butyrylcholinestérase (BChE), des espèces réactives de l'oxygène (ROS) et des espèces réactives de l'azote (RNS) ainsi que la cytotoxicité dans les lignées cellulaires de neuroblastome HK-2, THP-1 et SH-5YSY ont été étudiées pour l'extrait de TE obtenu dans des conditions optimisées. L'extrait optimal de TE a fourni les résultats suivants : rendement d'extraction (36,25 %), TPC (92,09 mg GAE/g extrait), TFC (4,4 mg QE/g extrait), TCC (107,15 mg CE/g extrait), capacité antioxydante (ABTS, IC50 = 6,33 mg/ml extrait), LOX (IC50 = 48,3 mg/ml extrait) et AChE (IC50 = 97,46 mg/ml extrait), et n'a montré aucune toxicité à une concentration allant jusqu'à 120 μg/ml extrait pour toutes les lignées cellulaires testées. Enfin, la caractérisation chimique par chromatographie liquide et spectrométrie de masse en tandem (UHPLC-q-TOF-MS/MS) de l'extrait optimal d'ET a montré une présence importante de dérivés de l'acide hydroxycinnamique et d'autres acides phénoliques ainsi que de l'hexoside de quercétine et de la rutine, en tant que principaux métabolites responsables des propriétés biologiques observées. Tous ces résultats suggèrent que l'ET, qui représente entre 8 et 15% du fruit total, pourrait devenir un sous-produit naturel prometteur avec une activité potentielle « multi-cible » contre la maladie d'Alzheimer.

Translated Description (Spanish)

Tamarillo (Cyphomandra betacea (Cav.) Sendt.), o tomate de árbol, es una fruta tropical de la región andina de América del Sur; es altamente rica en vitaminas, minerales y compuestos polifenólicos. En este estudio, se obtuvieron extractos de epicarpio de tamarillo (TE) mediante extracción líquida presurizada (PLE), y se evaluó su potencial neuroprotector in vitro. Se realizó un diseño compuesto central con metodología de superficie de respuesta para optimizar el PLE en función de la composición del disolvente y la temperatura. Las variables de respuesta seleccionadas fueron el rendimiento de extracción, el contenido fenólico total (TPC), el contenido total de flavonoides (TFc), el contenido total de carotenoides (TCC), las actividades antioxidantes (ABTS) y antiinflamatorias (LOX) y la capacidad inhibidora anti-acetilcolinesterasa (AChE). De acuerdo con la función de deseabilidad, las condiciones óptimas fueron 100% de etanol y 180 °C con un valor de deseabilidad de 0,87. A continuación, se estudió la inhibición de la enzima anti-butirilcolinesterasa (BChE), las especies reactivas de oxígeno (ROS) y las especies reactivas de nitrógeno (RNS), así como la citotoxicidad en las líneas celulares de neuroblastoma HK-2, THP-1 y SH-5YSY para el extracto TE obtenido en condiciones optimizadas. El extracto TE óptimo proporcionó los siguientes resultados: rendimiento de extracción (36.25%), TPC (92.09 mg GAE/g extracto), TFc (4.4 mg QE/g extracto), TCC (107.15 mg CE/g extracto), capacidad antioxidante (ABTS, IC50 = 6.33 mg/ml extracto), LOX (IC50 = 48.3 mg/ml extracto) y AChE (IC50 = 97.46 mg/ml extracto), y no mostró toxicidad a una concentración de hasta 120 μg/ml extracto para todas las líneas celulares analizadas. Finalmente, la caracterización química por cromatografía líquida-espectrometría de masas en tándem (UHPLC-q-TOF-MS/MS) del extracto de TE óptimo mostró una presencia importante de derivados de ácido hidroxicinámico y otros ácidos fenólicos, así como hexósido de quercetina y rutina, como principales metabolitos responsables de las propiedades biológicas observadas. Todos estos resultados sugieren que el TE, que representa entre el 8 y el 15% del total de la fruta, podría convertirse en un subproducto natural prometedor con una potencial actividad "multiobjetivo" contra la enfermedad de Alzheimer.

Files

pdf.pdf

Files (2.1 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:38ecb529964c4a2d3f386e4dda528675
2.1 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
إمكانات الحماية العصبية لمستخلصات التاماريلو (Cyphomandra betacea) Epicarp التي تم الحصول عليها من خلال عملية الاستخراج المستدامة
Translated title (French)
Potentiel neuroprotecteur des extraits d'épicarpe de Tamarillo (Cyphomandra betacea) obtenus par un processus d'extraction durable
Translated title (Spanish)
Potencial neuroprotector de los extractos de epicarpios de tamarillo (Cyphomandra betacea) obtenidos mediante un proceso de extracción sostenible

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3214539295
DOI
10.3389/fnut.2021.769617

Is supplement to
https://openalex.org/W4243528320 (Other)
https://openalex.org/W3217345044 (Other)
https://openalex.org/W3106873016 (Other)
https://openalex.org/W2776013959 (Other)
https://openalex.org/W2460062919 (Other)
https://openalex.org/W2319557544 (Other)
https://openalex.org/W2055788347 (Other)
https://openalex.org/W2051068796 (Other)
https://openalex.org/W1991066817 (Other)
https://openalex.org/W1963508769 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Colombia

References

  • https://openalex.org/W1012762088
  • https://openalex.org/W1044855239
  • https://openalex.org/W1492702375
  • https://openalex.org/W1501270773
  • https://openalex.org/W1779708896
  • https://openalex.org/W1834170129
  • https://openalex.org/W1913376786
  • https://openalex.org/W1953004135
  • https://openalex.org/W1973733191
  • https://openalex.org/W1975388184
  • https://openalex.org/W1978055866
  • https://openalex.org/W1994136848
  • https://openalex.org/W2004231785
  • https://openalex.org/W2009714379
  • https://openalex.org/W2012991711
  • https://openalex.org/W2014270766
  • https://openalex.org/W2017688417
  • https://openalex.org/W2020718847
  • https://openalex.org/W2027585862
  • https://openalex.org/W2031690762
  • https://openalex.org/W2035272016
  • https://openalex.org/W2035581834
  • https://openalex.org/W2042748189
  • https://openalex.org/W2058851810
  • https://openalex.org/W2062142236
  • https://openalex.org/W2080686378
  • https://openalex.org/W2082019550
  • https://openalex.org/W2082137621
  • https://openalex.org/W2086609307
  • https://openalex.org/W2093979148
  • https://openalex.org/W2103433158
  • https://openalex.org/W2114918609
  • https://openalex.org/W2136821741
  • https://openalex.org/W2144868623
  • https://openalex.org/W2147425799
  • https://openalex.org/W2155243730
  • https://openalex.org/W2156540613
  • https://openalex.org/W2171250381
  • https://openalex.org/W2183482284
  • https://openalex.org/W2230921923
  • https://openalex.org/W2323211369
  • https://openalex.org/W2478585647
  • https://openalex.org/W2481522540
  • https://openalex.org/W2520896177
  • https://openalex.org/W2578656048
  • https://openalex.org/W2605230107
  • https://openalex.org/W2626557653
  • https://openalex.org/W2770772023
  • https://openalex.org/W2783618618
  • https://openalex.org/W2791566602
  • https://openalex.org/W2800459845
  • https://openalex.org/W2811282751
  • https://openalex.org/W2893930979
  • https://openalex.org/W2908315843
  • https://openalex.org/W2913393051
  • https://openalex.org/W2918600417
  • https://openalex.org/W2943149722
  • https://openalex.org/W2949476401
  • https://openalex.org/W2955845124
  • https://openalex.org/W2985317453
  • https://openalex.org/W3000209574
  • https://openalex.org/W3016171372
  • https://openalex.org/W3033770038
  • https://openalex.org/W3035031769
  • https://openalex.org/W3047177634
  • https://openalex.org/W3086995957
  • https://openalex.org/W3092837826
  • https://openalex.org/W3093644859
  • https://openalex.org/W3095197320
  • https://openalex.org/W3109809922
  • https://openalex.org/W3123007245
  • https://openalex.org/W3124564098
  • https://openalex.org/W3129080188
  • https://openalex.org/W3154686775
  • https://openalex.org/W3157068542
  • https://openalex.org/W3162316875
  • https://openalex.org/W3171525239
  • https://openalex.org/W3175011347
  • https://openalex.org/W3177452019
  • https://openalex.org/W4210523483