Quantification of the Antioxidant Activity of Plant Extracts: Analysis of Sensitivity and Hierarchization Based on the Method Used

Abstract

Las plantas tienen una gran cantidad de compuestos bioactivos con alta actividad antioxidante. Los estudios para la determinación de la actividad antioxidante de diferentes especies de plantas podrían contribuir a revelar el valor de estas especies como fuente de nuevos compuestos antioxidantes. Existe una gran variedad de métodos in vitro para cuantificar la actividad antioxidante, y es importante seleccionar el método adecuado para determinar qué especies tienen la mayor actividad antioxidante. El objetivo de este trabajo fue verificar si diferentes métodos muestran la misma sensibilidad y/o capacidad para discriminar la actividad antioxidante del extracto de diferentes especies de plantas. Para ello, seleccionamos 12 especies con diferente contenido de compuestos fenólicos. Sus extractos fueron analizados utilizando los siguientes métodos: ensayo de capacidad de eliminación de radicales 2,2-difenil-1-picrilhidracilo (DPPH), ensayo de reducción férrica (FRAP), ensayo de capacidad antioxidante equivalente a Trolox (ABTS) y ensayo de poder reductor (RP). Los cuatro métodos seleccionados pudieron cuantificar la capacidad antioxidante de las 12 especies estudiadas, aunque hubo diferencias entre ellos. Los valores de actividad antioxidante cuantificados mediante DPPH y RP fueron más altos que los obtenidos por ABTS y FRAP, y estos valores variaron entre especies. Así, la jerarquización o categorización de estas especies fue diferente según el método utilizado. Otra diferencia establecida entre estos métodos fue la sensibilidad obtenida con cada uno de ellos. Un clúster reveló que RP estableció el mayor número de grupos a la distancia más corta desde la raíz. Por lo tanto, como mostró la mejor discriminación de diferencias y/o similitudes entre especies, RP se considera en este estudio como el de mayor sensibilidad entre los cuatro métodos estudiados. Por otro lado, ABTS mostró la menor sensibilidad. Estos resultados muestran la importancia de seleccionar el método adecuado de cuantificación de la actividad antioxidante para establecer una clasificación de especies basada en este parámetro.

Plants have a large number of bioactive compounds with high antioxidant activity. Studies for the determination of the antioxidant activity of different plant species could contribute to revealing the value of these species as a source of new antioxidant compounds. There is a large variety of in vitro methods to quantify antioxidant activity, and it is important to select the proper method to determine which species have the highest antioxidant activity. The aim of this work was to verify whether different methods show the same sensitivity and/or capacity to discriminate the antioxidant activity of the extract of different plant species. To that end, we selected 12 species with different content of phenolic compounds. Their extracts were analyzed using the following methods: 2,2-di-phenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) radical scavenging capacity assay, ferric reducing (FRAP) assay, Trolox equivalent antioxidant capacity (ABTS) assay, and reducing power (RP) assay. The four methods selected could quantify the antioxidant capacity of the 12 study species, although there were differences between them. The antioxidant activity values quantified through DPPH and RP were higher than the ones obtained by ABTS and FRAP, and these values varied among species. Thus, the hierarchization or categorization of these species was different depending on the method used. Another difference established between these methods was the sensitivity obtained with each of them. A cluster revealed that RP established the largest number of groups at the shortest distance from the root. Therefore, as it showed the best discrimination of differences and/or similarities between species, RP is considered in this study as the one with the highest sensitivity among the four studied methods. On the other hand, ABTS showed the lowest sensitivity. These results show the importance of selecting the proper antioxidant activity quantification method for establishing a ranking of species based on this parameter.