Área de estudio

Los materiales vegetales utilizados fueron residuos de frutos de melón y sandias recolectados en el municipio de Tlahualilo, Durango, en la región denominada Comarca Lagunera. Las muestras de frutos fueron recolectadas en bolsas de plástico y se trasladaron al laboratorio de ingeniería Ambiental del Tecnológico Superior de Lerdo.

Preparación de muestra

Los frutos de sandía se separaron en pulpa, semilla y corteza; y los de melón en pulpa y semilla. Posteriormente, se pasaron por agua destilada para eliminar residuos que podrían contaminar, para luego procesarlas en una licuadora (Hamilton Beach) para colocar las muestras en tubos falcón y almacenarlos a 5 °C hasta su extracción.

Obtención de extractos por maceración

Se tomaron 1 000 mg de cada muestra almacenada y se le añadieron 10 mL de etanol al 70%. La mezcla se mantuvo a temperatura ambiente durante 24 h en movimiento constante en un agitador de tubos (Benchmark M2100). El resultado de la mezcla se centrifugó a 9 200 rpm durante 3 min. Después se recuperó el sobrenadante para posteriormente pasarlo por un filtro de jeringa de 45 µm de poro. Los extractos se almacenaron a -20 °C para hasta su análisis. Cada muestra se analizó por triplicado.

Obtención de extractos por ultrasonicador

La cantidad de solvente y muestra fue la misma empleada por el método de maceración. Cada preparación se llevó a sonicación (Ultrasonics®) durante 30 min a 20 KHz. Después se pasó a centrifugación (9 200 rpm) durante 3 minutos, se eliminó el sobrenadante de los tubos y se pasaron por un filtro de jeringa de 45 µm de poro (^{Mai et al. 2022}). Los extractos se almacenaron en tubos Eppendorf a -20 °C hasta su análisis. Cada muestra se analizó por triplicado.

Obtención de extractos por digestión

La cantidad de muestra y solvente fue la misma empleada por los métodos mencionados anteriormente, las muestras se sometieron a baño maría en tubos de ensayo durante 30 min, a temperatura entre 55 y 58 °C. Después la mezcla se centrifugó a 9 200 rpm durante 3 minutos, el sobrenadante se eliminó de los tubos y se filtró con un filtro de jeringa de 45 µm de poro (^{Velavan 2015}). Los extractos se almacenaron en tubos Eppendorf a -20 °C hasta su análisis. Cada muestra se analizó por triplicado.

Determinación de compuestos fenólicos totales

El contenido de compuestos fenólicos totales (CFT) se cuantificó mediante una modificación del método de Folin-Ciocalteu (^{Ainsworth y Gillespie 2007}). Para lo cual se mezclaron 50 μL de extracto con 3 mL de agua destilada en un tubo de ensayo. Después de eso, el reactivo de Folin-Ciocalteu (250 μL) fue agregado a la mezcla (Sigma-Aldrich, St. Louis MO, EE. UU.). La mezcla se agitó durante 10 segundos en vortex y se dejó reposar durante tres minutos para reacción. Luego se agregó carbonato de sodio (20% p/v) en proporción de 750 μL a cada tubo de muestra y se agitó durante 10 s, seguido de 950 μL de agua destilada para llevar a agitación nuevamente en vortex. Después las muestras se colocan durante 2 horas a temperatura ambiente y en un lugar oscuro para dejar reaccionar al reactivo. Pasado este tiempo las muestras fueron trasladadas a un espectrofotómetro 10 UV (Genesys, EE.UU.) para leer a una absorbancia a 765 nm. Los análisis se realizaron por triplicado. El total de compuestos fenólicos se calculó en base a una curva de calibración con ácido gálico como estándar. Los resultados se reportan en mg de ácido gálico por gramo de muestra (mg AGE g^-1).

Cuantificación de flavonoides totales

Se utilizó la técnica de ^{Baba y Malik (2015)} para determinar el contenido total de flavonoides (FVT), para lo cual se colocaron 50 µL de extracto obtenido de muestra en un tubo de ensayo, después se añadió etanol para obtener 1 mL de solución. Después las muestras se mezclaron con 4 mL de agua destilada y 0.3 mL de solución de NaNO₃ al 5% para continuar agregando 0.3 mL de solución de AlCl₃ al 10%. Las muestras se incubaron durante 5 min. Después de este tiempo se agregaron 2 mL de solución de NaOH al 1 M y se aforo a 10 mL con agua bidestilada. La mezcla se dejó en reacción durante 15 min. La cuantificación de flavonoides se realizó por espectrofotometría a una absorbancia de 510 nm. El contenido total de flavonoides se expresó en mg de equivalente de quercetina por gramo de muestra de (mg QE g^-1). Los análisis se realizaron por triplicado.

Actividad antioxidante total por ABTS

El análisis de la capacidad antioxidante se realizó siguiendo la modificación de la técnica propuesta por ^{Domínguez y Ordoñez (2013)} utilizando como radical ABTS (2,2'-azinobis [3-etilbenzotiazolina-6-ácido sulfónico]-sal de diamonio) (Sigma-Aldrich®, EE.UU.). Para las pruebas se utilizaron 10 μL de muestra y 990 μL del radical ajustado (ABTS). Después de 30 min de reacción, se leyó la absorbancia a 734 nm mediante espectrofotometría. La curva de calibración se realizó utilizando Trolox (ácido 6-hidroxi-2,5,7,8-tetrametilcroman-2-carboxílico) como agente antioxidante; el resultado se expresó como micromoles equivalentes en Trolox por gramo de muestra (μM equivalenteTrolox g^-1).

Actividad antioxidante total por DPPH

La actividad antioxidante se determinó mediante el método DPPH+ (2,2-Difenil-1-Picrilhidrazilo) in vitro (^{Brand y Berset 1995}). Para ello se preparó una solución de DPPH+ (Aldrich, St. Louis, Missouri, EE.UU.) en etanol, ajustando la absorbancia de la solución a 1 100 ± 0.010 a una longitud de onda de 515 nm. Para la determinación de la capacidad antioxidante se mezclaron 50 μL de muestra y 1 950 μL de solución DPPH+ ajustada, después de 30 min de reacción se leyó la absorbancia de la mezcla a 515 nm en un espectrofotómetro UV (Genesys 10). Las lecturas se tomaron por triplicado y se utilizó etanol como blanco. Se preparó una curva estándar con Trolox (Aldrich, St. Louis, Missouri, EE. UU.), y los resultados se expresan como capacidad antioxidante en µM equivalente de Trolox por g de muestra (μM Trolox g^-1).

Análisis estadístico

Se utilizó un diseño completamente al azar, con tres repeticiones. Las variables evaluadas fueron: compuestos fenólicos totales, contenido de flavonoides y capacidad antioxidante por dos métodos distintos (ABTS y DPPH). Los datos se analizaron estadísticamente mediante ANOVA para comparar las medias. Se utilizó la prueba LSD para verificar las diferencias estadísticamente significativas con un nivel de confianza del 95% (p < 0.05). Los datos fueron analizados utilizando el software Statistica 6.0®.

Compuestos fenólicos totales (CFT)

El contenido de CFT mostró un rango de 6.6 a 29.7 mg AGE g^-1 entre las muestras evaluadas (Figura 1). Los resultados indican que las cucurbitáceas contienen metabolitos secundarios de compuestos fenólicos en diferentes proporciones de acuerdo con la parte analizada. Los tres métodos de extracción destacan que en sandía las semillas son las que contienen mayor concentración de CFT en concentraciones de 21, 26.7 y 41.5 mg AGE g^-1 para los métodos de extracción de sonicador, calor y tiempo, respectivamente (Tabla 1). Para el melón la parte con mayor contenido de CFT fue la pulpa con extracción por calor de 48.15 mg AGE g^-1 (Figura 1). Para los métodos de extracción el mejor método de extracción de CFT fue por calor, con media de 24.9 mg AGE g^-1 (Figura 2). Todas las muestras evaluadas mostraron diferencias significativas (p < 0.05), entre el método de extracción y tipo de muestra. Según los resultados observados, las diferencias entre los métodos de extracción reflejan una eficiencia superior del 39 y 23% para los métodos por sonicador y tiempo, respectivamente.

Figura 1 Compuestos fenólicos totales presentes en muestras de sandía y melón. *CS: Cascara de sandía, SS: Semilla de sandía, PS: Pulpa de sandía, PM: Pulpa de melón, SM: Semilla de melón. ^{a - c} Diferentes laterales en la misma columna indican diferencias estadísticas (p < 0.05) para cada muestra. 

Figura 2 Métodos de extracción utilizados para Compuestos Fenólicos totales (CFT) y Flavonoides totales (FVT). ^{a - c} Diferentes laterales en la misma columna indican diferencias estadísticas (p < 0.05) para cada muestra. 

Las frutas son importantes debido a su contenido en fitoquímicos, antioxidantes, vitaminas, minerales y fibra dietética (^{Septembre-Malaterre et al. 2018}). Estos compuestos conocidos como metabolitos secundarios se encargan de reducir el riesgo de desarrollo de problemas de salud como ciertos tipos de cáncer, enfermedades relacionadas con el corazón, diabetes, obesidad, entre otras (^{Reyes-Munguía et al. 2016}). Desde hace años en la Comarca Lagunera se cultiva sandía y melón debido a que son cultivos adaptados a la región que son parte de la economía de los productores. De la sandía y el melón suele consumirse solo la pulpa, desechando otras partes como cáscara, corteza y semillas. Se ha descubierto que estas partes, a menudo descuidadas, poseen beneficios para la salud; por ejemplo, se sabe que la cascara de la sandía posee efecto vasodilatador (^{Rimando y Perkins-Veazie 2005}); y las semilla regulan el azúcar en la sangre al desencadenar la liberación de insulina de las células β del islote de Langerhans (^{Omigie y Agoreyo 2014}), mientras que la cáscara tienen actividades analgésicas (^{Kumari et al. 2013}). Estas características se deben al contenido de metabolitos presentes en las distintas partes del melón y sandía. Los CFT son uno de los constituyentes principales de las plantas y frutos, los cuales han despertado un gran interés en las industrias alimentarias, principalmente por su capacidad antioxidante y propiedades para la salud humana. De acuerdo con los datos obtenidos para los CFT la mayor concentración fue encontrada en las semillas de sandía y en la pulpa de melón (Figura 1). Estos resultados se pueden comparar con los reportes de compuestos fenólicos totales de 2 473.45 mg equivalente de ácido gálico (GAE) 100 g^-1, para cáscara de sandía (^{Feizy et al. 2020}). Valor numérico menor a los CFT encontrados en semilla y pulpa de sandía y melón. En otro estudio realizado por ^{Naguib y Tantawy (2019)} investigaron el efecto anticancérigeno de alcaloides, taninos, saponinas, esteroides, cianuro glicosídico, fitato, fenólicos y flavonoides de cáscaras de frutas, con valores de CFT para la cáscara de sandía de 120.83 ± 0.038 μg g^-1 de peso seco, los cuales son menores que los encontrados en este estudio. Esto puede deberse al tipo de método de extracción ya que ellos solo realizaron extracción por tiempo con una mezcla de agua destilada - etanol (70% v/v) como solvente.

Flavonoides totales (FVT)

Los resultados mostraron variación en la parte de fruto analizada (Tabla 1). La mayor concentración de flavonoides se tuvo en las semillas de sandía con máximo de 213.3 y mínimo de 3.5 mg QE g^-1, seguido del contenido de las semillas de melón con valores máximos de 170. 5 mg QE g^-1 (Figura 3). La evaluación entre métodos para la extracción de FVT reveló mayor eficiencia con el método de calor, mientras que para la extracción de flavonoides por tipo de método no se detectaron valores en las muestras analizadas. Mientras que las diferencias entre el método de extracción por calor y por sonicador varían en un 12% de eficiencia (Figura 2).

Figura 3 Flavonoides totales presentes en muestras de sandía y melón. *CS: Cascara de sandía, SS: Semilla de sandía, PS: Pulpa de sandía, PM: Pulpa de melón, SM: Semilla de melón. ^{a - c} Diferentes laterales en la misma columna indican diferencias estadísticas (p < 0.05) para cada muestra. 

En el estudio desarrollado por ^{Rolim et al. (2018)} determinaron el contenido de CFT de la cáscara y la semilla de melón. El contenido de CFT del extracto hidroetanólico (70:30 v/v) utilizado por ellos reporto 203.1 ± 7.17 mg GAE/100 g de extracto seco los cuales son menores en comparación con los datos obtenidos, donde se puede visualizar que, a pesar de deshidratar las muestras para concentrar los compuestos activos, los resultados en fresco presentaron mayor concentración. Por lo que concluyeron que la diferencia entre sus resultados con los de otros investigadores, se debía a diferencias en el método de análisis y la variedad de melón (^{Feizy et al. 2020}). Por lo que el método de extracción es otro de los factores que han generado diferencias significativas entre los resultados obtenidos para cada una de las variables analizadas.

Los flavonoides son los fitoquímicos más comunes entre los compuestos fenólicos de las plantas. Son muy buenos atrapadores de radicales libres debido a la presencia de grupos hidroxilo (^{Dhiman et al. 2018}). Según ^{Bouaziz et al. (2020)} los FVT extraídos de semillas de melón tienen un valor menor de 1 mg QE g^-1, lo cual coincide con los resultados obtenidos en este estudio. Sin embargo, este valor solo fue reportado cuando el método de extracción fue por tiempo, ya que en los métodos por calor y sonicador el valor de flavonoides aumento considerablemente en todas las muestras analizadas. Mientras que, otro estudio del contenido de FVT contenidos en semillas de distintas cucurbitáceas, reporta que las semillas de calabaza de fresno tenían el mayor contenido de flavonoides (159.16 mg QE 100 g^-1) en comparación con el melón (148.57 mg QE 100 g^-1) y la calabaza (142.82 mg QE 100 g^-1), mientras que las semillas de sandía contenían el contenido más bajo de flavonoides (140.12 mg QE 100 g^-1) entre todas las muestras de semillas (^{Gade et al. 2022}). Los valores previamente mencionados sobrepasan los resultados obtenidos cuando se comparan exclusivamente con el método de extracción por maceración. No obstante, al contrastar los resultados de ^{Gade et al. (2022)} con los métodos de extracción por digestión y ultrasonicador utilizados en el presente estudio se reportaron significativamente por debajo de los valores obtenidos en esta investigación. En tanto, que un estudio realizado para el contenido de CFT y FVT, reporto valores en el melón de 0.90 mg GAE g^-1 y la melaza de 0.96 mg GAE g^-1 en extractos metanólicos (^{Ganji et al. 2019}). De manera semejante, ^{Rolim et al. (2018)} reportaron valores en extractos acuosos de cáscara de melón de 110.7 mg GAE 100 g^-1, los cuales son menores que los obtenidos en el presente estudio. En contraste con lo antes mencionado, los datos reportados por ^{Zia et al. (2023)} oscilaron entre 3.5 mg GAE g^-1 y 3.9 mg QE g^-1 para CFT y FVT respectivamente en residuos de sandía los cuales son similares a los obtenidos en esta investigación. Cabe destacar que los valores que representan una mayor concentración se han reportado cuando los métodos de extracción son distintos al método tradicional por maceración.

Capacidad antioxidante total por ABTS y DPPH

La actividad antioxidante total promedio de muestras de sandía y melón por medio de la técnica de ABTS oscilo entre 26 147.6 y 9 302.3 μM Trolox g^-1 y para la técnica por DPPH la mayor actividad antioxidante fue de 18 989.5 μM Trolox g^-1 para pulpa de melón por el método de ultrasonicador (Tabla 1). A diferencia de las técnicas anteriores la actividad antioxidante total reporta todo tipo de metabolitos secundarios antioxidantes que las muestras puedan contener. Para estas técnicas la pulpa de melón presentó la mayor actividad en los tres diferentes métodos de extracción (Tabla 1). Para los métodos de extracción se detectaron diferencias significativas (p < 0.05). Las extracciones por el método de sonicador y calor fueron 6 y 28% menos eficientes que el método por calor para la técnica de ABTS, mientras que para la técnica de DPPH solo hubo diferencia en el método por tiempo, ya que los métodos de calor y sonicador no presentan diferencia significativa (Figura 4).

Figura 4 Métodos de extracción utilizados para ABTS y DPPH. ^{a - c} Diferentes laterales en la misma columna indican diferencias estadísticas en p < 0.05 para cada muestra. 

El ensayo DPPH se ha utilizado para detectar la actividad antioxidante, ya que es lo suficientemente sensible como para detectar compuestos activos en concentraciones bajas (^{Sreedhar et al. 2010}). De igual manera el método por ABTS también es sensible en un amplio rango, ya que detecta antioxidantes altamente potentes hasta antioxidantes muy débiles, estos últimos que pueden no ser detectados por DPPH (^{Nenadis y Tsimidou 2002}).

Un estudio realizado en sandía para determinar actividad antioxidante por ABTS y DPPH, reportó que la corteza y la cáscara tenían una actividad eliminadora superior al 90% comparada con el resto de las partes de la sandía (^{Neglo et al. 2021}). Por otro lado ^{Tan-Mei-Chin et al. (2021)} reportan valores entre 167 - 840 mg TEAC 100 g^-1 por DPPH, los cuales coinciden con los obtenidos en este estudio por el método de extracción por ultrasonicador. Estos mismos autores reportaron valores entre 73.2 - 386 mg TEAC 100 g^-1 para la técnica de ABTS los cuales son menores a los obtenidos en el presente estudio. La diferencia entre los valores reportados en literatura y los obtenidos en esta investigación pueden deberse al tipo de solvente utilizado para la extracción o al método de extracción.

La mayor actividad antioxidante se tuvo en la pulpa de melón y en las semillas de sandía. Los cuales se correlacionan con los niveles de compuestos fenólicos y flavonoides, ya que la presencia de mayores cantidades de CFT y FVT en las semillas sugiere mayor actividad antioxidante en las técnicas de ABTS y DPPH. Estas técnicas coinciden en identificar las muestras con mayor actividad antioxidante. Pero la sensibilidad superior de la técnica de ABTS en la detección de compuestos antioxidantes se refleja en las disparidades numéricas entre ambas técnicas.

El método de extracción por sonicador es más efectivo para extraer compuestos fenólicos de la pulpa de sandía en comparación con los métodos convencionales utilizados tradicionalmente (^{Tenase et al. 2019}). Pero los compuestos fenólicos de materiales vegetales se obtienen por métodos de extracción convencionales como la agitación, maceración, prensado en frío, exprimido e hidrodestilación. En contraste, la extracción por sonicador opera mediante un mecanismo de cavitación que induce la formación, expansión y rápido colapso de microburbujas en el solvente de extracción sobre la muestra (^{Panda y Manickam 2019}). Este proceso coincide con los resultados reportados, donde las variables medidas exhibieron valores superiores cuando se utilizó el método de extracción mediante ultrasonicador y digestión.

Entre las distintas partes analizadas de la fruta de sandía y melón, las semillas de sandía y melón exhibieron mayores valores de actividad antioxidante y flavonoides totales. En contraste, tanto la pulpa de sandía como la cáscara de sandía mostraron valores bajos en todas las variables evaluadas. Todas las variables analizadas tuvieron valores superiores cuando se utilizó el método de extracción por digestión en comparación con los métodos de maceración y ultrasonicador. Las cáscaras y las semillas no solo presentaron efectos antioxidantes, sino que también mostraron niveles significativos de fenólicos totales, compuestos responsables de propiedades medicinales en los frutos y plantas