Optimising the Polyphenolic Content and Antioxidant Activity of Green Rooibos (Aspalathus linearis) Using Beta-Cyclodextrin Assisted Extraction

Abstract

Antioxidant activity associated with green rooibos infusions is attributed to the activity of polyphenols, particularly aspalathin and nothofagin. This study aimed to optimise β-cyclodextrin (β-CD)-assisted extraction of crude green rooibos (CGRE) via total polyphenolic content (TPC) and antioxidant activity assays. Response surface methodology (RSM) permitted optimisation of β-CD concentration (0–15 mM), temperature (40–90 °C) and time (15–60 min). Optimal extraction conditions were: 15 mM β-CD: 40 °C: 60 min with a desirability of 0.985 yielding TPC of 398.25 mg GAE·g−1, metal chelation (MTC) of 93%, 2,2′-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS) radical scavenging of 1689.7 µmol TE·g−1, ferric reducing antioxidant power (FRAP) of 2097.53 µmol AAE·g−1 and oxygen radical absorbance capacity (ORAC) of 11,162.82 TE·g−1. Aspalathin, hyperoside and orientin were the major flavonoids, with quercetin, luteolin and chrysoeriol detected in trace quantities. Differences (p < 0.05) between aqueous and β-CD assisted CGRE was only observed for aspalathin reporting the highest content of 172.25 mg·g−1 of dry matter for extracts produced at optimal extraction conditions. Positive, strong correlations between TPC and antioxidant assays were observed and exhibited regression coefficient (R2) between 0.929–0.978 at p < 0.001. These results demonstrated the capacity of β-CD in increasing polyphenol content of green rooibos.

Resumen: La actividad antioxidante asociada a las infusiones de rooibos verde se atribuye a la actividad de los polifenoles, en particular la aspalatina y la notofagina. Este estudio tuvo como objetivo optimizar la extracción asistida por β-ciclodextrina (β-CD) de rooibos verde crudo (CGRE) a través de ensayos de contenido polifenólico total (TPC) y actividad antioxidante. La metodología de superficie de respuesta (RSM) permitió optimizar la concentración de β-CD (0–15 mM), la temperatura (40–90 °C) y el tiempo (15–60 min). Las condiciones óptimas de extracción fueron: β-CD 15 mM: 40 °C: 60 min con una deseabilidad de 0,985 dando TPC de 398,25 mg GAE·g−1, quelación de metales (MTC) del 93 %, 2,2′-azino-bis (ácido 3-etilbenzotiazolina-6-sulfónico) (ABTS) captación de radicales de 1689,7 µmol TE·g−1, poder antioxidante reductor férrico (FRAP) de 2097,53 µmol AAE·g−1 y capacidad de absorción de radicales de oxígeno (ORAC) de 11.162,82 TE ·g−1. Aspalathin, hyperoside y orientin fueron los principales flavonoides, y se detectaron trazas de quercetina, luteolina y crisoeriol. Las diferencias (p < 0,05) entre el CGRE acuoso y asistido por β-CD solo se observaron para la aspalatina, que informó el contenido más alto de 172,25 mg·g−1 de materia seca para los extractos producidos en condiciones óptimas de extracción. Se observaron correlaciones fuertes y positivas entre TPC y los ensayos de antioxidantes y exhibieron un coeficiente de regresión (R2) entre 0,929 y 0,978 con una p < 0,001. Estos resultados demostraron la capacidad de la β-CD para aumentar el contenido de polifenoles del rooibos verde.