Capítulo de livro CBQNAT

Capítulo de livro publicado no Congresso Brasileiro de Química dos Produtos Naturais. Para acessa-lo clique aqui.

Este trabalho foi escrito por:

Clara Suprani Marques ^1,2*; Amanda Camilo Graciano ¹; Márcia Teixeira Bittencourt ^1,2; Tarsila Rodrigues Arruda ²; Kamilla Soares de Mendonça ¹; Rafaela Corrêa Pereira ¹; Taíla Veloso de Oliveira ²  

¹Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Minas Gerais – IFMG Campus Bambuí; ²Universidade Federal de Viçosa – UFV; *Autora correspondente (Corresponding author) – [email protected]

Resumo: Carnes e seus derivados são produtos muito perecíveis devido a sua composição e características. Dentre os métodos de conservação empregados para garantir uma maior vida de prateleira e segurança microbiológica, destacam-se os aditivos conservantes e antioxidantes. Nitrito, nitrato e antioxidantes sintéticos são aprovados por órgãos regulamentadores e usados em uma grande variedade de produtos. No entanto, tais compostos têm sido associados a possíveis problemas de saúde. Dessa forma, existe uma demanda crescente dos consumidores pela substituição desses aditivos por outros mais naturais e menos prejudiciais à saúde. Nesse sentido, óleos essenciais (OEs) têm sido estudados como substitutos em potencial dos aditivos sintéticos devido ao seu apelo natural e propriedades bioativas. Uma forma promissora de aplicação de OEs como conservantes nesses alimentos é como embalagem ativa, em que o OE não é adicionado diretamente na matriz alimentícia, mas sim na embalagem que entrará em contato com o produto, difundindo-se aos poucos para atuar como conservante no alimento. À vista disso, essa breve revisão tem por objetivo apresentar ao leitor conceitos gerais em relação aos OEs e embalagens ativas, bem como fazer um apanhado das pesquisas mais recentes publicadas sobre o assunto, buscando assim discutir os resultados positivos alcançados e os desafios detectados pelos pesquisadores da área. 

Palavras–chave: atividade antimicrobiana, atividade antioxidante, compostos bioativos, conservação de alimentos, embalagens de alimentos

Abstract: Meat and meat products are very perishable items due to their composition and characteristics. Among the conservation methods used to ensure a longer shelf life and microbiological safety, preservative and antioxidant additives stand out. Nitrite, nitrate, and synthetic antioxidants are approved by regulatory agencies and used in a variety of products. However, such compounds have been linked to possible health problems. Thus, there is a growing demand from consumers to replace these additives with compounds more natural and less harmful to health. In this sense, essential oils (EOs) have been studied as potential substitutes for synthetic additives due to their natural appeal and bioactive properties. A promising way of applying EOs as preservatives in these foods is as active packaging, in which the EO is not added directly to the food matrix, but to the packaging that will come into contact with the product, gradually migrating to act as a preservative in the food. In view of such information, this brief review aims to present the reader with general concepts regarding EOs and active packaging, as well as to make an overview of the most recent researches published on the subject, thus seeking to discuss the positive results achieved and the challenges detected by researchers of the area.

Key Word: antimicrobial activity, antioxidant activity, bioactive compounds, food preservation, food packaging

INTRODUÇÃO

O uso de aditivos conservantes e antioxidantes em alimentos visando estender a vida de prateleira do produto e garantir sua segurança microbiológica não é algo recente, mas cuja prática está documentada ao longo da História (1). Quando falamos de carnes e produtos cárneos, conservantes como nitrito e nitrato (popularmente conhecidos como sais de cura), ácidos fracos e seus sais, e antioxidantes sintéticos, como o galato de propila e o butil hidroxianisol (BHA), aparecem com frequência em formulações de produtos diversos, desde peças curadas até embutidos. No entanto, embora tais compostos assegurem que esses produtos se mantenham comercializáveis por mais tempo, bem como garantem ao consumidor segurança frente a microrganismos patogênicos, tais como o Clostridium botulinum, pesquisas indicam que sua presença em alimentos pode ter consequências prejudiciais em relação à saúde dos consumidores (1-3).

O consumo de alimentos naturais é uma tendência observada no mercado consumidor há alguns anos e que apresenta crescimento. Maior saudabilidade, bem-estar e equilíbrio norteiam esse novo comportamento de consumo, o que resulta em uma maior preferência por ingredientes mais naturais em relação aos sintéticos. Além disso, percebe-se maior interesse dos consumidores pela origem dos produtos e preocupação com a incidência de doenças, como o câncer, hipertensão, obesidade e diabetes (3,4). Com o objetivo de atender a essa nova e crescente demanda, a indústria de alimentos busca substitutos naturais adequados, tanto do ponto de vista sensorial quanto microbiológico, aos aditivos comumente utilizados, bem como novas tecnologias de conservação (4,5).

Nesse contexto, o estudo de ervas aromáticas e condimentos para a conservação de carnes e seus derivados tem sido impulsionado pela característica natural e às interessantes propriedades biológicas que esses compostos apresentam. Por exemplo, óleos essenciais (OEs) extraídos de plantas diversas, principalmente de ervas e condimentos há muito tempo utilizados em alimentos, tais como orégano, alho, alecrim e manjericão, possuem compostos responsáveis não apenas em conferir aroma e contribuir com o sabor do produto, mas também mostram interessante ação antimicrobiana e antioxidante. Dessa forma, pesquisadores da área de Ciência de Alimentos veem neles potencialidade como substitutos de alguns aditivos convencionais (1-3,6).

A tecnologia de embalagens ativas é outro tópico que merece destaque nesse assunto. Diferentemente das embalagens convencionais, que são passivas, ou seja, não interagem com o produto que contêm, as embalagens ativas são projetadas de forma que sua interação com o produto não é apenas desejável, mas necessária. Podem atuar de diversas formas, removendo compostos indesejáveis do alimento ou do headspace da embalagem, como oxigênio e exsudados líquidos, ou transferindo compostos presentes na própria embalagem para o alimento e que irão exercer atividade antimicrobiana, antioxidante e/ou aromática (7). Nesse sentido, estuda-se a incorporação de aditivos na matriz polimérica da embalagem ou em elementos que compõem a embalagem (por exemplo sachês, almofadas e etiquetas) de forma a transformar uma embalagem convencional em uma embalagem ativa. Uma das vantagens de tal tecnologia consiste justamente em reduzir ou evitar a adição de aditivos diretamente na formulação do alimento, uma vez que serão incorporados na embalagem e irão difundir gradativamente para o produto. Devido ao seu forte apelo natural e atividades biológicas, os OEs destacam-se entre as substâncias estudadas como possíveis aditivos em embalagens ativas (8,9).

No contexto apresentado, essa breve revisão visa atualizar o leitor quanto às pesquisas mais recentes no que concerne o estudo de embalagens ativas elaboradas com OEs na conservação de carnes e seus derivados, visto que compreendem um grupo alimentício de grande importância econômica no Brasil. Serão apresentados os conceitos gerais de OEs e embalagens ativas, obstáculos verificados para a implementação da tecnologia e estratégias avaliadas para contornar as adversidades detectadas. Além disso, resultados positivos e negativos encontrados pelas pesquisas serão apresentados e discutidos. 

ÓLEOS ESSENCIAIS: CONCEPÇÕES GERAIS

Óleos essenciais são misturas complexas de compostos de natureza hidrofóbica que podem ser extraídos de diversas partes vegetais, tais como folhas, flores, cascas, rizomas e sementes. Embora denominados óleos e extraídos de plantas, tais substâncias não podem ser confundidas com os óleos vegetais, como óleo de soja e canola. Ao passo que óleos vegetais são constituídos majoritariamente por glicerídeos, os OEs contêm terpenos, compostos fenólicos, polissulfetos, dentre outras moléculas voláteis e de baixa massa molecular em sua composição (10,11).

Atualmente, são estudados diferentes métodos de extração de OEs, cada um com suas vantagens e desvantagens. Hidrodestilação é um dos principais métodos aplicados tanto em pesquisas quanto comercialmente, e pode ser associado a outras técnicas, como ultrassom e micro-ondas, de forma a aumentar o rendimento do processo (12). É um método relativamente simples e de baixo custo, no entanto, por envolver altas temperaturas, pode ter como consequência a degradação de alguns componentes. O método de prensagem a frio é bastante usado para extração de OEs de cascas de frutas cítricas e sua grande vantagem é o fato de não utilizar temperaturas elevadas. A extração por fluido supercrítico é uma abordagem mais recente que também não utiliza elevadas temperaturas. Permite a regulagem de parâmetros, como temperatura, pressão e fluxo de fluido, de forma a otimizar o sistema em termos de rendimento ou de extração de algum componente de interesse específico. Apesar do alto custo de investimento, tanto em maquinário quanto em mão de obra especializada, também é uma tecnologia já utilizada comercialmente (12). Quando objetivamos extrair OEs para uso alimentício, esses três métodos são preferencialmente utilizados por não envolverem o uso de solventes orgânicos, tais como éter e hexano, que apresentam elevada toxicidade e são nocivos ao meio ambiente.

Independentemente do tipo e da parte do vegetal, da forma de extração e da composição, os OEs são substâncias voláteis, aromáticas, de odor forte e característico, de baixa solubilidade em água e de elevada instabilidade frente a fatores externos como temperatura, oxigênio e luz, degradando-se com facilidade (13,14). Além disso, a depender da sua composição, podem apresentar atividade biológica de interesse para diferentes setores da indústria. Na área médica e farmacêutica, propriedades anti-inflamatórias, anticancerígenas e antimicrobianas são largamente investigadas. Na área de cosméticos, o interesse maior é no aroma desses compostos para a produção de óleos corporais, hidratantes, sabonetes, dentre outros produtos. Na área de Ciência de Alimentos, as propriedades aromáticas, antimicrobianas e antioxidantes dos OEs têm sido exploradas pela indústria com o intuito de usar essas substâncias como substitutos naturais dos aditivos artificiais, atendendo a uma demanda crescente dos consumidores em relação à maior naturalidade dos produtos (1,3,4,15).

CARACTERÍSTICAS E CONSERVAÇÃO DE CARNES E PRODUTOS CÁRNEOS

Carnes e seus derivados compreendem um grupo alimentício de grande importância para a economia nacional. Além do consumo interno, o Brasil destaca-se no mercado internacional como exportador de carne bovina, suína e de aves. De acordo com dados do Centro de Inteligência da Carne Bovina (CiCarne), apesar da incerteza decorrente da pandemia de Covid-19 e da crise econômica que se sucedeu, é esperado, entre 2021 e 2025, um crescimento – embora discreto – a nível mundial no consumo de proteína de origem animal (16).

Independentemente do animal que lhe deu origem, a carne é um alimento extremamente perecível devido à sua composição e suas características. Seu levado teor proteico, alta atividade de água e pH próximo a neutralidade fazem desse alimento um meio rico para a proliferação de microrganismos diversos, patogênicos ou deterioradores. Além disso, a presença de lipídeos possibilita a ocorrência de reações oxidativas, resultando em perdas sensoriais, nutricionais e, consequentemente, econômicas (3,5,17). Dentre os métodos de conservação aplicados, o uso de aditivos conservantes e/ou antioxidantes, bem como o uso de um eficiente sistema de embalagens, mostram sucesso na conservação desse tipo de produto, estendendo sua vida de prateleira.

O uso de nitrito e nitrato como conservante em produtos cárneos é uma prática centenária. Devido a sua ação frente a patógenos alimentares, principalmente C. botulinum, esses aditivos são considerados obrigatórios pela legislação brasileira em uma série de produtos, respeitando-se o limite máximo em cada caso (18,19). Além disso, sua contribuição para as características sensoriais dos produtos, com produção do pigmento rósea nitroso hemocromo, é imprescindível para a aceitação desses alimentos pelos consumidores (19). No entanto, a presença de nitrito/nitrato em derivados cárneos tem sido associada a formação de compostos potencialmente carcinogênicos, as nitrosaminas, aumentando a rejeição desses produtos por uma parcela dos consumidores (20). Nesse sentido, são investigadas alternativas para a substituição total ou parcial desses compostos. No entanto, encontrar uma tecnologia ou um conjunto de tecnologias capaz de atuar tanto na segurança microbiológica quanto na qualidade sensorial tem se mostrado um desafio.

Em se tratando de antioxidantes, a legislação brasileira permite uma série de aditivos em derivados cárneos, tais como ácidos fracos e seus sais, bem como antioxidantes sintéticos (galato de propila, BHA e butil hidroxitolueno (BHT)) (18). A ocorrência de oxidação em carnes e derivados depende de uma série de fatores: espécie do animal, tipo de corte, composição de ácidos graxos, presença de agentes pró-oxidantes (como ferro, por exemplo), assim como parâmetros externos relacionados ao armazenamento do produto (luminosidade, temperatura, contato com oxigênio) (3,5). O uso de antioxidantes é importante pois retarda a ocorrência de rancificação e, consequentemente, o aparecimento de alterações indesejáveis na cor, textura, sabor, odor e parâmetros nutricionais. Dessa forma, tais aditivos contribuem para uma maior vida de prateleira do alimento. No entanto, embora autorizados pelos órgãos regulamentadores para uso em alimentos, estudos indicam que o consumo exagerado de produtos contendo antioxidantes sintéticos ou a adição desses aditivos em concentrações superiores às estabelecidas podem ter consequências danosas para o organismo humano (3). Portanto, o estudo de possíveis substitutos naturais para os antioxidantes sintéticos é relevante para a conservação dos alimentos sem comprometimento à saúde do consumidor.

Nesse contexto, alguns OEs destacam-se devido ao apelo natural, ao status “geralmente reconhecido como seguro” (GRAS) e ao potencial bioativo, podendo apresentar, concomitantemente, atividade antioxidante e antimicrobiana. Compostos majoritários extraídos de diferentes OEs, tais como eugenol (cravo, pimenta da Jamaica), cinamaldeído (canela), carvacrol (orégano), alil isotiocianato (mostarda) e polissulfetos (alho) são descritos na literatura como agentes antimicrobianos, atuando frente um amplo espectro de microrganismos, e antioxidantes (4,6,8,11,13,21-24). Ademais, sua associação com embalagens para obtenção de embalagens ativas pode apresentar maiores vantagens do que a adição direta do OE na matriz alimentícia (25). 

ESTRATÉGIAS PARA INCORPORAÇÃO DE ÓLEOS ESSENCIAIS EM EMBALAGENS

Nos últimos anos, o setor de embalagens de alimentos tem sofrido uma série de transformações amparadas por inovações tecnológicas. Uma dessas inovações consiste na reformulação do clássico conceito de embalagem como um material passivo e inerte, fazendo dele um material com características ativas em que é desejável sua interação com o alimento contido. Essa interação embalagem-alimento resulta em benefícios para o produto, para o consumidor e para a indústria, como o aumento da vida de prateleira do alimento, a manutenção ou a melhoria de características sensoriais e maior segurança microbiológica (25).

As embalagens que possuem essa característica de interagir positivamente com o produto, com conseguinte melhoria para a qualidade do produto, são chamadas embalagens ativas. Nesse contexto, OEs extraídos de plantas diversas são considerados como potenciais aditivos em embalagens, atuando como agentes conservantes, aromatizantes e/ou antioxidantes (7). Na literatura, resultados promissores têm sido divulgados quanto à incorporação de OEs em embalagens ativas. Tal incorporação pode se dar por meio da simples adição do OE diretamente à dispersão filmogênica. Dessa forma, após a evaporação do solvente via casting ou polimerização, o material terá os componentes do OE espacialmente arranjados entre as cadeias poliméricas (21,26). Outra forma de promover a incorporação de OEs e/ou seus componentes ativos é via extrusão, revestimento (coating) ou enxertia (grafting) (27-29). Na Figura 1, é possível observar um exemplo de filme polimérico ativo antimicrobiano obtido via casting com OE diretamente adicionado à dispersão filmogênica.

No entanto, é importante ressaltar que, embora sejam considerados como potenciais aditivos naturais em alimentos, a instabilidade dos OEs frente a fatores externos é um grande limitante da sua aplicação em embalagens, principalmente ao considerarmos o processo de produção de embalagens, que envolve o uso de temperaturas elevadas em algumas etapas, como a extrusão, por exemplo. Além disso, a própria exposição da embalagem confeccionada ao ambiente externo, por si só, já pode ser suficiente para iniciar a degradação de alguns componentes, afetando negativamente a atividade do material.

De forma a contornar esses obstáculos, são propostas algumas estratégias. A encapsulação de OEs e posterior incorporação das cápsulas na matriz polimérica da embalagem, por exemplo, é uma abordagem interessante e que tem mostrado resultados promissores no que tange a proteção dos componentes dos OEs de fatores externos (12,13). Ademais, permite a liberação controlada do OE da cápsula, ou seja, os componentes bioativos são liberados gradativamente para o alimento, o que prolonga seu tempo de ação (22,23,30). A encapsulação pode ser realizada de inúmeras maneiras, dando origem a vesículas lipossomais, micro- ou nanocápsulas de materiais poliméricos (polissacarídeos ou proteínas), emulsões e nanofibras (12-14,22,24,31,32). A complexação de OEs em ciclodextrinas também é uma técnica bastante investigada e que apresenta vantagens semelhantes ao encapsulamento (33,34). De forma geral, todas essas tecnologias visam fornecer proteção ao OE, garantindo que seus compostos permaneçam ativos por mais tempo. A produção de partículas nanométricas, por sua vez, traz outras vantagens, como o aumento da biodisponibilidade dos OEs e também da sua atividade, por garantir uma maior área superficial (32).      

EMBALAGENS ATIVAS: EXTENSÃO DA VIDA DE PRATELEIRA

A extensão da vida de prateleira de carnes e seus derivados é um dos grandes objetivos da conservação de alimentos a fim de reduzir desperdícios e permitir que o produto permaneça comercializável por um período de tempo maior. Nesse sentido, a aplicação de embalagens ativas com OEs pode contribuir com esse propósito. Na Tabela 1, encontram-se listados resultados interessantes obtidos em pesquisas realizadas nos últimos anos com embalagens ativas aplicadas em produtos cárneos diversos.

Conforme dito anteriormente, é possível que o OE seja adicionado à matriz polimérica da embalagem em sua forma pura ou previamente encapsulado, cada técnica apresentando vantagens e desvantagens, devendo-se, portanto, estudar caso a caso. Marques et al. (41), por exemplo, desenvolveram filmes de acetato de celulose e zeína incorporados com OE de alho em sua forma pura ou complexada em β-ciclodextrina. Os autores verificaram que os filmes elaborados com OE em sua forma pura apresentaram maior atividade in vitro do que os filmes contendo OE complexado. Tal fato pode ter ocorrido devido à taxa de liberação do OE do complexo, que possivelmente foi inferior à taxa de crescimento dos microrganismos testados. Por outro lado, Esmaeili et al. (38) desenvolveram filmes comestíveis de quitosana e proteína de soro de leite contendo OE de alho puro ou encapsulado em nanolipossomas. A maior atividade antimicrobiana foi verificada em filmes elaborados com as nanolipossomas. Os autores avaliaram a qualidade de salsichas embaladas a vácuo ao longo de um período de 50 dias e concluíram que os filmes desenvolvidos com as nanolipossomas de OE de alho contribuíram para a extensão da vida de prateleira do produto. Além disso, outro resultado positivo verificado foi em relação às características sensoriais: de acordo com os participantes, a presença do OE não prejudicou os parâmetros sensoriais, principalmente aroma e sabor.

É importante ter em mente também que OEs distintos apresentarão bioatividades distintas a depender, dentre outros fatores, da sua composição. Nesse contexto, Wrona et al. (8) compararam filmes incorporados com OEs extraídos de gengibre e de sementes de rosas quando aplicados na conservação de carne fresca. Filmes elaborados com OE de gengibre apresentaram resultados positivos em relação à extensão de vida de prateleira do produto, ao passo que filmes com OE de sementes de rosas não contribuíram com a conservação da carne. De forma semelhante, Tornuk et al. (27) elaboraram e compararam a atividade de filmes de polietileno linear de baixa densidade incorporados com nanopartículas elaboradas com três componentes majoritários de OEs: timol, eugenol e carvacrol. Os filmes foram testados em linguiça fermentada e em carne fresca. Os autores verificaram que filmes elaborados com timol e carvacrol se sobressaíram quanto a atividades antimicrobiana e antioxidante em comparação ao filme contendo eugenol.

Embalagens ativas podem também ser usadas em conjunto com outras tecnologias promovendo melhorias na qualidade do alimento. Pavli et al. (39), por exemplo, combinaram a tecnologia de embalagens ativas com a aplicação de alta pressão hidrostática visando a conservação de presunto fatiado. Os autores observaram que, a utilização em conjunto de filme ativo de alginato de sódio incorporado com OE de orégano e alta pressão teve efeito positivo nas características sensoriais do produto quando comparado com a aplicação de cada tecnologia sozinha. Seguindo essa linha de estudo de combinação de tecnologias, Dini et al. (42) investigaram a aplicação concomitante de embalagem ativa com irradiação na conservação de carne bovina refrigerada e armazenada por 21 dias. Os autores verificaram que a utilização de irradiação junto com embalagem de quitosana incorporada com nanoemulsão de OE de cominho reduziu a contaminação microbiana do produto e retardou a ocorrência de alterações físico-químicas, estendendo a vida de prateleira do alimento.

EMBALAGENS ATIVAS: AÇÃO FRENTE PATÓGENOS ALIMENTARES

Garantir a segurança dos consumidores é outro objetivo de grande relevância em conservação de alimentos. De acordo com o Centro de Controle e Prevenção de Doenças dos Estados Unidos (CDC), carnes e derivados são um dos grupos de alimentos mais envolvidos em surtos alimentares nos últimos anos (43). Dentre os microrganismos patogênicos responsáveis pelos surtos, destacam-se Listeria monocytogenes, Escherichia coli O157:H7 e Salmonella. Outros microrganismos causadores de intoxicações e infecções alimentares são Staphylococcus aureus, Bacillus cereus e Campylobacter jejuni. Portanto, é de grande importância investigar o efeito das embalagens ativas desenvolvidas frente a essas bactérias. Na Tabela 2, estão apresentadas algumas embalagens ativas desenvolvidas com OEs bem como as bactérias contra as quais os materiais apresentaram ação antimicrobiana.

Além do perigo que representa aos consumidores, a presença de microrganismos patogênicos acarreta grandes prejuízos para a indústria devido a obrigatoriedade de recolhimento do produto do mercado, pagamento de indenização às vítimas, resposta a processos e possível perda de confiança na marca pelos consumidores. No ano de 2022, por exemplo, pouco mais de 40 toneladas de produtos cárneos da marca Behrmann Meat and Processing Inc. foram retiradas do mercado norte americano devido à suspeita de contaminação por L. monocytogenes (46). Em 2021, a empresa italiana Fratelli Beretta anunciou um recall, em âmbito mundial, de aproximadamente 430 toneladas de salame italiano fatiado por estarem relacionados a um surto de Salmonella que culminou em 12 hospitalizações apenas nos Estados Unidos (47,48). Nesse cenário, as embalagens ativas antimicrobianas podem ser importantes aliadas no processamento de alimentos, sendo aplicadas sempre em conjunto com as Boas Práticas de Fabricação e sistemas de qualidade a fim de garantir ao consumidor um produto inócuo.  

DESAFIOS

Embora embalagens ativas com OEs apresentem potencialidade como tecnologia de conservação de carnes e produtos cárneos, sua implementação com sucesso no mercado enfrenta alguns obstáculos, apresentados de forma resumida na Figura 2.

Um grande desafio com o qual pesquisadores se deparam é o forte odor característico dos OEs, o que pode afetar negativamente a aceitação dos consumidores (8,49). O encapsulamento e complexação desses componentes são frequentemente considerados como estratégias com potencial para atenuar o forte odor dos OEs, bem como proteger os componentes dos OEs de fatores externos (luz, temperatura e oxigênio). No entanto, é importante estudar com cautela a incorporação dessas partículas na matriz polimérica, uma vez que alterações na rugosidade do material de embalagem e em suas propriedades mecânicas são geralmente verificadas (23,34,37,41). Uma maior rugosidade e menor uniformidade do material pode ter consequências contraproducentes, como favorecimento de adesão microbiana, surgimento de rasgos e furos, comprometimento da barreira a gases e vapor de água e menor resistência mecânica.

Divergências entre resultados in vitro e quando testados na matriz alimentícia é outro problema verificado. É comum a embalagem desenvolvida apresentar atividade antimicrobiana ou antioxidante quando testada in vitro, contudo, apresentar uma atividade inferior ao ser aplicada no sistema alimentício (21,26,33,49). Tal divergência é usualmente relacionada a composição do alimento, principalmente presença de gordura, que pode exercer um efeito protetor sobre os microrganismos (21,50). Além disso, é possível que os componentes dos OEs interajam com componentes da própria carne, ficando indisponíveis para atuar frente os microrganismos ou como antioxidantes. As ligações bissulfídicas entre os compostos de enxofre presentes em ambos produtos cárneos e alguns OEs, por exemplo, são tipos de interações que podem desfavorecer a ação antimicrobiana dos OEs no alimento (51). Os nutrientes da carne também são um fator relevante, pois podem favorecer a recuperação de microrganismos que sofreram injúria pela ação do OE, tendo o seu crescimento retomado (52). Dessa forma, é proposto aumentar a concentração dos OEs na embalagem a fim de aumentar sua atividade, no entanto, esse aumento na concentração traria desvantagens como um maior custo da embalagem e impacto negativo sobre os parâmetros sensoriais do alimento, principalmente aroma e sabor.    

Esses desafios em conjunto com outros problemas verificados no desenvolvimento de novas embalagens e novas tecnologias de embalagens, como a atual dificuldade de produção contínua e de padronização do material, bem como alto custo de algumas matérias-primas, impossibilitam o escalonamento, ou seja, a adaptação da tecnologia de escala laboratorial para a industrial, que seria o próximo passo para a comercialização das embalagens ativas incorporadas com OEs (53,54).  

CONCLUSÕES

Embalagens ativas incorporadas com OEs são uma tecnologia interessante na conservação de carnes e seus derivados. Podem ser elaboradas a partir de polímeros diversos (sustentáveis ou sintéticos) e com OEs extraídos de diferentes tipos de plantas. Embora sua implementação no mercado enfrente limitações e alguns obstáculos técnicos, muitas pesquisas reportam resultados positivos em uma série de produtos. Além disso, sugere-se a aplicação da tecnologia em conjunto com outros métodos de conservação, obtendo, dessa forma, um produto com qualidade sensorial, nutricional e microbiológica.

AGRADECIMENTOS

Os autores são gratos ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) (processo nº 151071/2022-5) e à Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) (código 001).

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Capítulo de livro publicado no Congresso Brasileiro de Química dos Produtos Naturais. Para acessa-lo clique aqui.

Este trabalho foi escrito por:

Bárbara Maria Ribeiro Guimarães ^*; Felipe Augusto Nascimento Alves  ; Josy Anteveli Osajima Furtini ; José Benedito Guimarães Junior ;  Ramon Raudel Peña Garcia ; Marcelo Barbosa Furtini  Franscisco Murilo Tavares de Luna  

*Bárbara Maria Ribeiro Guimarães (Corresponding author) – [email protected]

Resumo: Compósitos que utilizam fibras naturais como reforço têm despertado grande interesse na comunidade industrial e científica devido à necessidade de materiais que apresentem responsabilidade ambiental e sejam economicamente viáveis. Desta forma o presente trabalho teve como objetivo avaliar a produção de painéis OSB (Oriented strand board) utilizando como matéria prima o Bambu afim de alcançar propriedades similares ou melhores daqueles painéis produzidos a partir de madeira. Para tanto o bambu foi cortado, seccionado e transformado em partícula “strand”. Para encolar as partículas de bambu utilizou a resina fenol-formaldeído (FF), em quantidade de 6% de sólidos em relação ao peso seco das partículas. Os painéis foram prensados à pressão específica de 40 kgf/cm², temperatura de 180ºC e tempo de 8 minutos. Os painéis foram produzidos com densidade nominal de 0,70 g/cm³. Os painéis apresentaram umidade de 5,30% e densidade aparente de 0,66g/cm³, sendo classificado como painéis de média densidade. Os painéis apresentaram absorção de água (AA24h) e inchamento em espessura (IE 24h) após 24 horas de 71,38% e 30,70%. Ficando acima das normativas para essas propriedades. Deste modo, outros parâmetros de produção de painéis utilizando bambu, tais como: variação na densidade, teor de adesivo, além de tratamento nas fibras, deve ser investigados a fim de verificar se a utilização do bambu na produção de painéis OSB é vantajosa.

Palavras–chave: bambu, caracterização, painel.

Abstract: Composites that use natural fibers as reinforcement have aroused great interest in the industrial and scientific community due to the need for materials that are environmentally responsible and economically viable. In this way, the present work had as objective to evaluate the production of OSB panels (Oriented strand board) using Bamboo as raw material in order to achieve similar or better properties of those panels produced from wood. For this purpose, the bamboo was cut, sectioned and transformed into a “strand” particle. To glue the bamboo particles, phenol-formaldehyde resin (PF) was used, in an amount of 6% of solids in relation to the dry weight of the particles. The panels were pressed at a specific pressure of 40 kgf/cm², temperature of 180ºC and time of 8 minutes. The panels were produced with a nominal density of 0.70 g/cm³. The panels had a humidity of 5.30% and an apparent density of 0.66g/cm³, being classified as medium density panels. The panels showed water absorption (AA24h) and thickness swelling (IE 24h) after 24 hours of 71.38% and 30.70%. Staying above the regulations for these properties. Thus, other parameters for the production of panels using bamboo, such as: variation in density, adhesive content, in addition to fiber treatment, should be investigated in order to verify whether the use of bamboo in the production of OSB panels is advantageous.

Key Word: bamboo, characterization, panel.

INTRODUÇÃO

Recentemente, as aplicações de painéis à base de madeira se expandiram e se tornaram cada vez mais competitivos, especialmente nas indústrias do setor de móveis e da construção civil (1).

Segundo Iwakiri et al. (2), na produção destes painéis pode-se utilizar misturas de espécies de madeira na composição, além da possibilidade de utilização de resíduos agroindustriais ou madeireiros. Sendo uma forma de aperfeiçoar suas características além de diminuir desperdícios.

Dentre essas novas alternativas de matéria prima para a produção de painéis têm-se o bambu. Quando comparado à madeira, o bambu apresenta uma rápida taxa de crescimento, com ciclo curto, abundante sendo uma espécie adaptável à maioria dos tipos de solo, apresentando resistência à tração próxima a madeira, e devido a essa característica o bambu vem sendo bastante explorado na indústria da construção civil, móveis, equipamentos domésticos e artesanato (3).

Em busca de novas alternativas em substituição a madeira o objetivo deste estudo foi produzir e avaliar painéis OSB (Oriented strand board)a partir do bambu.

MATERIAL E MÉTODOS

Obtenção da matéria prima

Foi utilizada como matéria-prima fibras de bambu imperial (Bambusa vulgaris vittata). Esse material foi coletado na Universidade Federal de Lavras na cidade de Lavras/MG. Onde foi cortado, posteriormente seccionado visando a manufatura de painéis OSB. Essa etapa é descrita na figura 1(a/b).

Produção e caracterização dos painéis

Antes da etapa da retirada dos corpos de prova de bambu, esse material ficou disposto em posição vertical por um período de 15 dias, para retirada do amido presente em sua estrutura. Posteriormente, esse material foi seccionado em peças de 85 mm de largura, aos quais definiram o comprimento das partículas do tipo “strand” produzidas. Logo após essa etapa, esses corpos de prova foram deixados em água fria por 2 dias para seu amolecimento e facilitar o seu corte.

 As partículas foram geradas utilizando um picador de disco, cujas facas foram ajustadas para gerarem partículas com espessuras em torno de 0,60 mm obtendo-se assim partículas “strand” com as dimensões de 25 x 85 x 0,60 mm (largura x comprimento x espessura, respectivamente). A figura 2 descreve a etapa de geração das partículas “strand” dos painéis.

Em seguida, essas partículas foram secas até o conteúdo de umidade de 3-4%, base massa seca, utilizando uma estufa de laboratório, com circulação forçada de ar (Figura 3) e em seguida passadas em uma peneira vibratória com abertura de 24 x 24 mm para a realização da retirada dos rejeitos finos. O adesivo (Fenol-formaldeído) foi aplicado por meio de aspersão, em uma encoladeira do tipo tambor giratório em quantidade de 6% de sólidos em relação ao peso seco das partículas.

Para cada tratamento foram produzidos três painéis com densidade nominal de 0,70 g.cm^-3. Depois de impregnadas, as partículas foram distribuídas em uma caixa formadora de colchão, apresentando dimensões de 48 cm x 48 cm, para a realização da orientação das partículas e formação das camadas dos painéis na proporção face: miolo: face de 25: 50: 25. Em seguida, o colchão formado passou por uma pré-prensagem realizada em uma prensa manual, e em sequência esse colchão formado foi levado a uma prensagem a quente 8 minutos a temperatura de 180ºC e pressão de 4 MPa.

 As dimensões dos corpos de prova e os procedimentos de ensaio empregados na avaliação das propriedades absorção de água (AA) inchamento em espessura (IE) após vinte e quatro horas de imersão, foram realizados com base na “American Society for Testing and Materials” – ASTM D1037 (4).

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os painéis apresentaram densidade aparente média de 0,66g/cm³ e de acordo com a ANSI A208.1-1999 (5), o valor especificado para painéis de partículas de média densidade é de 0,64 a 0,8 g/cm³. Portanto, para essas normas, os painéis se encaixam como de média densidade.

 Em todos os tratamentos foi observado que a densidade aparente foi inferior a densidade nominal (0,70 g/cm³). Provavelmente, esse fato pode ser explicado devido as perdas de material durante o processo de produção dos painéis em laboratório, principalmente, nas etapas de aplicação do adesivo, formação do colchão e prensagem dos painéis (6)

Os resultados para os valores obtidos na determinação de absorção de água e inchamento em espessura durante 24h juntamente com as média e desvios padrões e coeficiente de variação estão apresentados na Tabela 1.

Os painéis apresentaram umidade média de 5,30%. A norma NBR 14.810 (7) estabelece valores de teor de umidade entre 5% e 11%. Desta forma os painéis avaliados ficaram dentro dos requisitos estipulados por essa norma.

Foi observado valores de absorção e inchamento em espessura após 24 horas de imersão de 71,38% e 30,70%, respectivamente.

Barbirato et al. (8), produziram painéis OSB de bambu (Dendrocalamus asper) de média densidade (650 kg/m³) utilizando (8%) resina, observaram valores de 49,07% absorção de água e 20,43% inchamentos em espessura após 24 horas de imersão.

A redução de absorção de água em painéis de OSB destinados para fins estruturais é altamente desejada. Se há menor absorção de água no painel, consequente a degradação das ligações amino-metilênicas do polímero que ocorrem devido a presença de água, ocorrerão em menor quantidade também. Isto confere melhor qualidade do painel para possível utilização em ambientes externos ou úmidos, por exemplo.

 A norma europeia de comercialização EN 300 (9) estipula 25% como valor máximo de inchamento em espessura após 24 h de imersão em água, para painéis OSB do tipo 1, utilizados em ambiente sem contato com a umidade. Assim, nenhum dos painéis produzidos atenderam ao mínimo exigido pela Norma.

Quando comparado a CSA 0437-0 (10) que estabelece valor máximo de 10% para inchamento em espessura após 24 horas de imersão em água, nenhum dos painéis atenderam os valores máximos estipulados pela norma.

Já a NBR 14.810-2 (7) apresenta o valor até 18% para o inchamento em espessura durante 24h para um painel de uso não estrutural em ambientes secos. Não se enquadrando também a essa norma.

Desta forma, novos estudos devem ser realizados em termos de variação na densidade, teor de adesivo e tratamento nas fibras, a fim de verificar se os painéis produzidos a partir de bambu se adequam as normativas de comercialização.

CONCLUSÕES

Os painéis apresentaram densidade aparente média de 0,66g/cm³ sendo classificados como painéis de média densidade e umidade média de 5,30%, ficando dentro do intervalo estipulado pela norma NBR 14.810 (7)

Em relação a absorção de água e inchamento em espessura após 24 horas de imersão, os painéis produzidos não atenderam a nenhuma norma para avaliação desta propriedade.

Novos parâmetros de produção de painéis devem ser investigados tais como: variação na densidade, teor de adesivo, além da avaliação de diferentes tratamentos nas fibras a fim de verificar se a utilização do bambu na produção de painéis OSB é vantajosa em comparação a madeira.

AGRADECIMENTOS

Agradecemos o apoio da Fundação Cearense de Amparo ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico (FUNCAP) e ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e a Universidade Federal do Ceará. Este trabalho foi financiado pelo FUNCAP/CNPq sob Concessão (processo n° DCT-0182-00141.01.00/21 e 05803349/2022, edital FUNCAP/CNPq Nº 03/2021).

Agradecemos também a Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG) e a Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Piauí (FAPEPI).

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9. European Committee for Standardization. EN 300: Oriented Strand Boards (OSB) – definitions, classification and specifications. Bruxelas: 2006.
10. Canadian Strandards Association. OSB and waferboard. CSA 0437-0:1993: 118.

Capítulo de livro publicado no Congresso Brasileiro de Química dos Produtos Naturais. Para acessa-lo clique aqui.

Este trabalho foi escrito por:

Elke Shigematsu¹; Claudia Dorta¹; Juliana Audi Giannoni¹; Flávia Maria Vasques Farinazzi Machado¹; Renata Bonini Pardo¹

¹Docentes/pesquisadoras da Faculdade de Tecnologia “Estudante Rafael Almeida Camarinha” – FATEC/Marília-S.P.

Introdução: Com o aumento da população mundial, o consumo de carnes também aumenta, necessitando de novas tecnologias para o abate e conservação deste produto fresco. A utilização abusiva de produtos químicos para conservação das carnes, infelizmente é frequente, e estas substâncias são nocivas à saúde do consumidor. Objetivo: Averiguar se a cobertura comestível à base de água de coco e alginato de sódio, adicionadas de óleos essenciais e probióticos, prolonga a vida de prateleira das carnes frescas à temperatura de 8 ºC ± 2 ºC. Métodos: Foram testadas quatro amostras com coberturas, compostas por alginato de sódio (1,2 g/ 70 g de água + 30 g de água de coco), glicerol (0,75 g/ 70 g de água + 30 g de água de coco) e tween 80 (0,05 g/ 70 g de água + 30 g de água de coco) (Tc), para a amostra Tcp foram incorporados os Lactobacillus acidophilus LA3 na ordem de 2,14×10⁸ UFC/g. Já os tratamentos Tca e Tco tiveram a adição dos óleos essenciais de alecrim e orégano (0,1 g/ 70 g de água + 30 g de água de coco), respectivamente, e como amostra controle foram armazenadas carnes frescas sem coberturas (Tf) à temperatura de 8 ºC ± 2 ºC. Foram feitas análises microbiológicas e físico-químicas nos dias 1, 3 e 5 com as cinco amostras. Resultados: A carne fresca (Tf) apresentou a maior contagem de mesófilos heterotróficos durante os dias de armazenamento, seguida pelas amostras com coberturas, mas mesmo com estes resultados as cinco amostras estavam dentro dos padrões de segurança em alimentos, da RDC nº 60/2019. As amostras com cobertura comestível adicionadas de alecrim (Tca) e do probiótico (Tcp) inibiram o crescimento de coliformes totais e Staphylococcus aureus nos cinco dias de armazenamento. No terceiro dia, houve um leve aumento da acidez para todas as amostras devido ao crescimento de alguns microrganismos, a qual produziram ácidos orgânicos. A diminuição do pH nas amostras, nos cincos dias, provavelmente ocorreu pelo início da deterioração do alimento pelos microrganismos. Conclusão: Conclui-se que a cobertura adicionada com alecrim ou probiótico retardou o crescimento de Staphylococcus aureus e bolores, e houve a estabilização do pH e da acidez, demonstrando que a deterioração das amostras ocorreu de forma lenta conseguindo assim aumentar o tempo de prateleira da carne fresca em 5 dias.

Palavras–chave: conservação, aditivos, revestimentos comestíveis, óleos essenciais, qualidade da carne.

Capítulo de livro publicado no Congresso Brasileiro de Química dos Produtos Naturais. Para acessa-lo clique aqui.

Este trabalho foi escrito por:

Isabelle Bruna Menezes Ferreira Alencar^*1; Laisa Graziely Araújo Magalhães¹; Gabriel Maciel Nogueira¹; Katarina Maria dos Reis Araújo¹; Jorge Cláudio Freire da Nóbrega²; Kellen Miranda Sá ³; Mary Anne Medeiros Bandeira ⁴

1 – Graduando(a) em Farmácia pela Universidade Federal do Ceará; 2 – Graduado em Geologia pela Universidade Federal do Ceará; 3 – Mestra em Políticas Públicas e Gestão do Ensino Superior pela Universidade Federal do Ceará, farmacêutica no Horto de Plantas Medicinais Francisco José de Abreu Matos na Universidade Federal do Ceará; 4 – Professora orientadora, Doutora em Química pela Universidade Federal do Ceará, Diretora do Horto de Plantas Medicinais Francisco José de Abreu Matos

*Autor correspondente (Corresponding author) – Email: [email protected]

Resumo: O Noni, Morinda citrifolia, é um arbusto de até 10m de altura da família Rubiaceae cultivada em regiões tropicais, trata-se de um arbusto perene em que suas folhas são oblongo-ovadas, as suas flores brancas perfumadas e seu fruto é branco-cremoso, de forma oval do tipo sincarpo. É uma planta medicinal em que todas suas partes são utilizadas popularmente como fitoterápico, a parte mais utilizada é o fruto, que contém diversos glicosídeos e possui propriedade analgésica, antioxidante, anti-inflamatória, hipotensora arterial e anticancerígena. Além disso, outro aspecto a ser considerado, sob a ótica sustentável, é a busca pelo reaproveitamento de resíduos do processo extrativo como subproduto de caráter bioativo. Este trabalho objetiva comparar os dados obtidos nos testes experimentais de avaliação fitoquímica da polpa fresca e da polpa obtida pelo processo de prensagem do Noni, deste modo, contribuindo para posterior uso fitoterápico do subproduto natural derivado do noni. Realizou-se a prospecção fitoquímica de acordo com roteiro sequencial em que foram realizados ensaios fitoquímicos para as seguintes classes químicas: Esteroides e Triterpenos; Saponinas; Taninos; Flavonoides; Antocianinas; Cumarinas; Antraquinonas; Amida; Alcaloides; Açúcares redutores; Heterosídeos digitálicos. Utilizou-se uma escala de intensidade utilizando até cinco cruzes. Como resultado, a polpa oxidada apresentou maior intensidade das classes químicas: alcaloides, cumarinas, açúcares redutores e heterosídeos digitálicos. Assim, é necessário estudos posteriores avaliando outras condições da polpa e comparando com outras partes do noni, além de realizar a caracterização e identificação dos compostos individualmente.

Palavras–chave: fitoquímica, Morinda citrifolia, reaproveitamento

Abstract: The Noni, Morinda citrifolia, is a shrub up to 10m in height from the Rubiaceae family grown in tropical regions, it is a perennial shrub in which its leaves are oblong-ovate, its white flowers are fragrant, and its fruit is creamy white, oval-shaped and syncarp-like. It is a medicinal plant in which all its parts are popularly used for herbal purposes, the most used part is the fruit, which contains several glycosides and has analgesic, antioxidant, anti-inflammatory, arterial hypotensive and anticancer properties. In addition, another aspect to be considered, from a sustainable perspective, is the search for the reuse of residues from the extractive process as a bioactive by-product. This work aims to compare the data obtained in the experimental tests of phytochemical evaluation of the fresh pulp and the pulp obtained by the Noni pressing process, thus contributing to the subsequent phytotherapeutic use of the natural by-product derived from Noni. Phytochemical prospecting was carried out according to a sequential script in which phytochemical tests were carried out for the following chemical classes: Steroids and Triterpenes; Saponins; Tannins; Flavonoids; Anthocyanins; Coumarins; Anthraquinones; Amide; Alkaloids; Reducing sugars; Digitalis heterosides. An intensity scale using up to five crosses was used. As a result, the oxidized pulp showed greater intensity of chemical classes: alkaloids, coumarins, reducing sugars and digitalis heterosides. Thus, further studies are necessary, evaluating other conditions of the pulp and comparing it with other parts of the noni, in addition to performing the characterization and identification of the compounds individually.

Key Word: phytochemistry; Morinda citrifolia; reuse

INTRODUÇÃO

O Noni, Morinda citrifolia, é um arbusto de até 10m de altura da família Rubiaceae cultivada em regiões tropicais como Índia, China, Austrália, algumas regiões da África e do Caribe, além do Brasil. É capaz de crescer em terrenos de diferentes tipos, como rochosos, arenosos e salinos (1).

Conforme o site Horto Didático de Plantas Medicinais da Universidade Federal de Santa Catarina (2), possui folhas oblongo-ovadas de 10-30 cm, com ápice agudo e base arredondada. Possui flores brancas perfumadas, dispostas em cabeças globosas ou ovais, corola tubular de aproximadamente 10 mm. Seu fruto é branco-cremoso, de forma oval, medindo de 5-7 cm, do tipo sincarpo, ou seja, trata-se de um conjunto de frutos soldados entre si. (imagem 1).

É uma planta medicinal em que todas suas partes são utilizadas popularmente com fim fitoterápico (1), destaca-se, contudo, que variando seu fitocomplexo, consequentemente, varia sua indicação terapêutica (3). Já foram identificados mais de 150 compostos fitoquímicos, principalmente, compostos fenólicos como algumas antraquinonas; glicosídeos iridóides como aucubina e asperuloside; cumarinas como escopoletina; alcaloides como xeronina e vários ácidos orgânicos (3).

Nesse tocante, a parte mais utilizada é o fruto, que contém diversos glicosídeos como ácido asperulosídico (3), ao qual atribui-se várias propriedades, elencadas como analgésica, antioxidante, antiinflamatório, hipotensora arterial e anticancerígena (2).

O suco da fruta do noni é amplamente usado visando seus benefícios terapêuticos, destaca-se, todavia, que é necessário padronizar todo processamento para evitar reações indesejadas, aplicando conhecimento de controle de qualidade vegetal, dado que a fermentação pode alterar a ação biológica da planta. Inclusive, diminuindo o RSA (atividade de eliminação de radicais livres) em até 90% conforme estudo de análise do suco fermentado por três meses (4).

Além disso, outro aspecto a ser considerado, sob a ótica sustentável, é a busca pelo reaproveitamento de resíduos do processo extrativo como subproduto de caráter bioativo. Há vários estudos referentes ao uso de coprodutos oriundos do processamento de frutos na indústria alimentícia, como forma de aumentar o potencial nutracêutico do que é denominado bagaço e, assim, permite a recuperação de compostos bioativos (5).

Nesse sentido, este trabalho tem por objetivo comparar os dados obtidos nos testes experimentais de avaliação fitoquímica da polpa fresca e da polpa obtida pelo processo de prensagem do Noni, deste modo, contribuindo para posterior uso do produto natural derivado do noni. Diante disso, busca-se avaliar a possibilidade de aproveitamento fitoterapêutico do resíduo do método de prensagem do fruto da Morinda citrifolia após extração do seu suco.

MATERIAL E MÉTODOS

Foi obtida a polpa residual a partir da prensagem, com frutos maduros, para separar a polpa das cascas e caroço, em seguida, com a polpa extraída, o fluido celular da polpa fibrosa foi separado através de filtração simples durante cerca de 24 h. O fluido amarelado, de aspecto semelhante ao mel, foi submetido a uma segunda filtração com filtro mais fino, com intuito de separar fases que contenham moléculas maiores, as quais poderiam ser atingidas por fungos ou bactérias que comprometessem a pureza dos componentes naturais do extrato fluido.

Após a extração, a polpa obtida (PO) foi mantida em refrigeração comum, assim como a polpa fresca (PF) e o suco proveniente da prensagem (10°à 16°C). Posteriormente, realizou-se a prospecção fitoquímica de acordo com roteiro sequencial, sendo elaborado a partir de Matos (6).

Ressalta-se que foram preparados quatro extratos, previamente, em que, para cada, adicionou-se 6 g da polpa para 50 mL de solvente, obtendo-se os extratos clorofórmico, aquoso, hidroalcoólico (70%) e aquoso-ácido (49mL de água: 1mL de H₂SO₄). Posteriormente os extratos foram aquecidos até o ponto de fervura para então retirá-los da chapa aquecedora após três minutos. Após filtrar e transferir as alíquotas para tubos de ensaio já identificados, foram realizados os testes seguindo o roteiro.

Por conseguinte, foram realizados ensaios fitoquímicos para as seguintes classes químicas: Esteroides e Triterpenos; Saponinas; Taninos; Flavonoides; Antocianinas; Antraquinonas; Amida; Alcaloides; Açúcares redutores; Heterosídeos digitálicos e Cumarinas. Para esta última classe, utilizou-se papel de seda previamente cortado em formato quadrado, onde foram feitas manchas, tais quais spots de uma cromatografia em camada delgada, sendo uma para o extrato a ser testado e a outra para o padrão de cumarina. Logo após, o papel foi disposto numa placa de petri com hidróxido de potássio 10% e, então, foi revelado na radiação UV.

Utilizou-se uma escala de intensidade quanto à coloração específica e à turbidez, variando em até cinco cruzes, conforme laudo técnico fitoquímico. Assim, caso o teste seja positivo, este pode variar entre “vestígios”; “fracamente positivo”; “moderadamente positivo”; “fortemente positivo”; “demasiadamente positivo”, em crescente de cruzes.

Considerando a triplicata, utilizou-se os termos para identificação das alíquotas: “Polpa fresca – 1”; “Polpa fresca – 2”; “Polpa fresca – 3”; “Polpa obtida – 1”; “Polpa obtida – 2”; “Polpa obtida – 3”.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Como resultado do procedimento prévio realizado com a polpa, obteve-se a amostra da polpa obtida a fim de ser avaliada (imagem 2), a qual apresenta aroma tipo adocicado, cor amarronzada e aspecto mais firme que a polpa fresca.

Segue abaixo as tabelas com resultados da prospecção fitoquímica de cada polpa, utilizou-se as iniciais dos termos (Polpa fresca = PF; polpa obtida = PO) acompanhadas de hífen e a numeração da alíquota.

De modo geral, os ensaios fitoquímicos indicaram ausência das classes químicas: esteroides e triterpenos; saponinas; taninos; flavonoides; antocianinas; antraquinonas e amida (imagem 3 e 4). Em relação às antraquinonas torna-se um resultado benéfico visando o uso pela população enquanto fitoterápico artesanal, pois esta classe pode estar relacionada à hepatotoxicidade pelo uso exacerbado, assim como casos de hipercalemia em pacientes com doenças renais (7). Nesse âmbito, é válido a caracterização do fruto e o estudo posterior dos fatores edáficos e climáticos que possam alterar o potencial fitoterápico desta planta a ser usada.

Nesse âmbito, a PF apresentou presença de alcaloides (imagem 5), variando de intensidade com cada reagente utilizado, seguindo a crescente: uma cruz para Hager, Mayer e Bouchadart e três cruzes para Sonnenshein, Dragendorff e Bertrand. Contudo, houve tendência do Hager para apenas uma cruz, assim como o Sonnenshein para duas cruzes e Dragendorff e Bertrand para quatro cruzes. Tais reagentes indicam a provável presença de alcaloides, posto que também podem determinar outros compostos como cumarinas ou proteínas (7). Quanto aos alcaloides da PO (imagem 6), houve intensidade sutilmente mais elevada. Particularmente, houve acréscimo de uma cruz com os reagentes Dragendorff, Mayer e Bouchardat.

Isso é relevante pois há estudos evidenciando a toxicidade crônica do noni, posto que comprovou-se que a ingestão de doses elevadas do extrato aquoso (2 mg/ml) causou danos ao fígado de camundongos, ainda que doses menos concentradas não tenham apresentado essa toxicidade (8). Nesse trabalho mencionado foi associado esta atividade  às antraquinonas, contudo, os alcalóides são substâncias que atuam na defesa química das espécies vegetais por conseguirem modular a atividade de várias moléculas. Assim,  já que interagem com alvos diferentes, podem desencadear efeitos tóxicos específicos dado seu potencial citotóxico (7), o que torna cabível o interesse na identificação desta classe.

Outro teste que positivou foi o dos açúcares redutores (imagem 7), com apenas duas cruzes, sugerindo a presença fraca destes no extrato da Polpa Fresca, posto que formou precipitado alaranjado como corpo de fundo discreto, de modo que ainda foi possível ver o tom azulado original do reagente de Benedict. Enquanto que, na Polpa Obtida, resultou na formação completa de precipitado alaranjado no tubo de ensaio para açúcares redutores, permitindo visualizar o quanto de agente oxidante foi reduzido pelo açúcar (6).

Assim, isso revela um potencial anti-radicalar importante dado seu poder redutor, o que condiz com resultados experimentais quanto à atividade antioxidante do suco de fruta do noni ser dependente da dose e ser 2,8 vezes mais ativa que a do ácido ascórbico (10). Dessa forma, como a PO é composta por resíduos de filtrações consecutivas do fruto, há evidências, portanto, para que tenha ação igual ou superior a do estudo, caso seja submetida à avaliação por método DPPH (2,2-difenil-picrilhidrazil).

Acrescenta-se, ainda, a presença de heterosídeos digitálicos (imagem 8), representados com duas cruzes no extrato da Polpa Fresca, sendo um resultado relativamente fraco. Ressalta-se, porém, a leve tendência a três cruzes diferente da classe anteriormente citada, a qual mostrou tendência a uma cruz. Além disso, em comparação, na Polpa Obtida, houve consideravelmente maior intensidade nos testes para açúcares redutores e heterosídeos digitálicos, ambos aumentando duas cruzes. Destaca-se que, também, em contraste com o extrato da polpa fresca, o da polpa obtida a mudança de cor foi intensa de modo que diminuiu o caráter translúcido, assumindo um tom castanho-rubro em todo tubo de ensaio.

A reação realizada foi a de Kedde que consiste numa reação colorimétrica com ácido 2,3-dinitrobenzoico que reage com o anel lactônico pentagonal, caracterizando-o num tom avermelhado (7). Os heterosídeos digitálicos não são comumente encontrados nas espécies vegetais, de modo que é imprescindível que o extrato de origem seja concentrado (7), nesse sentido, a Polpa Obtida é mais concentrada que a Polpa Fresca, sendo então um possível insumo para trabalhos de caracterização e estudos de farmacologia cardíaca.

Diferentemente do esperado, ao serem expostos à radiação UV, ambos extratos apresentaram banda de cor azul, destoando do verde proveniente da banda do padrão, Cumarina. Deste modo, é necessário testar com outros padrões cumarínicos, mas, de todo modo, configura como resultado positivo para esta classe química pela presença de fluorescência (6). No primeiro relatório de estudo sobre a contribuição de derivados de cumarina no efeito de eliminação de espécies reativas de oxigênio (ROS), a escopoletina apresentou taxa de contribuição considerável, o que permite seu uso como padrão de qualidade da Morinda citrifolia (10). Sob esse viés, é possível pesquisar e delimitar os compostos cumarínicos da Polpa Obtida visando a busca pela escopoletina.

 Ressalta-se, sobretudo, a maior intensidade da banda proveniente da polpa obtida (imagem 10) em relação à polpa fresca (imagem 9), o que corrobora a intenção de uso terapêutico, tanto como fitoterápico em si, quanto Insumo Farmacêutico Ativo Vegetal (IFAV), posto que apresenta também atividade antirradicalar dada a recente descoberta relação desta ação com o fenol total (10).

CONCLUSÕES

Em síntese, notou-se que o processo de prensagem a qual a polpa foi submetida contribui para que esta apresentasse em seus resíduos maior intensidade das classes químicas: alcaloides, cumarinas, açúcares redutores e heterosídeos digitálicos. Infere-se, portanto, que o processo foi benéfico para obtenção de maior potencial fitoterápico do fruto como um todo, posto que a polpa obtida do resíduo da prensagem pode ser utilizada para fins terapêuticos. Também, destaca-se a promoção da sustentabilidade ao considerar o reaproveitamento do subproduto residual do suco do noni. Além disso, reitera-se a necessidade de continuidade nos estudos fitoquímicos, realizando avaliação comparativa com outras partes da planta como a folha e o suco proveniente do fruto.

AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem à Liga Acadêmica de Fitoterapia da Universidade Federal do Ceará (Lafito-UFC) e ao Laboratório de Produtos Naturais (LPN) do Horto de Plantas Medicinais FJA Matos da Universidade Federal do Ceará pelo incentivo, apoio e cooperação.

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Capítulo de livro publicado no Congresso Brasileiro de Química dos Produtos Naturais. Para acessa-lo clique aqui.

Este trabalho foi escrito por:

Silvio Gentil Jacinto Junior^*; Adélia Vitória Domingos Pontes; Eliseu Marlônio Pereira de Lucena

*Doutorando no Programa de Pós-Graduação em Ciências Naturais da Universidade Estadual do Ceará – UECE. Autor correspondente (Corresponding author) – Email: [email protected] 

Resumo: Os impactos negativos do estresse por salinidade sobre diferentes culturas de interesse comercial, como os feijoeiros do gênero Phaseolus e Vigna, têm sido amplamente estudados nas últimas décadas. Os processos de salinização no solo são capazes de limitar o crescimento das plantas, influenciar negativamente sobre o seu metabolismo e reduzir a sua produtividade. Nesse sentido, objetivou-se apresentar as principais respostas morfofisiológicas de feijoeiros submetidos a condições de estresse salino, através de uma revisão da literatura de artigos utilizados nas duas últimas décadas. Foram avaliados como os parâmetros morfológicos (comprimento, altura e massa seca) da planta são afetados, bem como suas respostas fisiológicas diante do estresse imposto. Conclui-se que as variáveis de crescimento são afetadas negativamente pelo aumento da salinidade e assimilação fotossintética e o controle osmótico do feijoeiro é afetado pelo estresse salino.

Palavras–chave: estresse abiótico, Phaseolus, Vigna, salinidade.

Abstract: The negative impacts of salinity stress on different crops of commercial interest, such as Phaseolus and Vigna bean plants, have been widely studied in recent decades. Salinization processes in the soil can limit plant growth, negatively influencing their metabolism and reducing their productivity. In this sense, the objective was to present the main morphophysiological responses of common bean plants submitted to saline stress conditions, through a literature review of articles used in the last two decades. We evaluated how the morphological parameters (length, height and dry mass) of the plant are affected, as well as its physiological responses to the imposed stress. It is concluded that the growth variables are negatively affected by the increase in salinity and photosynthetic assimilation and the osmotic control of common bean is affected by saline stress.

Key Word: abiotic stress, Phaseolus, Vigna, salinity.

INTRODUÇÃO

Um dos principais fatores responsáveis pela limitação da produtividade agrícola consiste no processo de salinização dos solos, uma vez que grande parte das plantas cultivadas em solos não salinos é sensível a esse tipo de estresse ambiental (1). Para Pedrotti et al. (2), o uso inadequado de terras marginais e o manejo inapropriado da irrigação contribuem de forma significativa para o crescimento expressivo de áreas contendo solos degradados por salinidade e sodicidade. Ademais, a variabilidade pluviométrica em regiões áridas e semiáridas e o advento das mudanças climáticas tem ocasionado o aumento da evaporação das águas utilizadas na irrigação com conseguinte acumulação de sais dissolvidos no solo (3).

No Brasil, é possível verificar a presença de solos salinos em todo país, especialmente na região Nordeste, onde cerca de 25% das áreas irrigadas apresentaram problemas associados à salinização (4). Silva et al. (5), contribuem para esta discussão afirmando que entre os fatores que estão relacionados à prevalência desse comportamento no semiárido nordestino estão: as condições físicas e químicas dos solos; à deficiência hídrica ocasionada pelos longos períodos de seca; a elevada taxa de evaporação em decorrência das altas temperaturas das regiões áridas e semiáridas, principalmente nos locais onde há desenvolvimento de agricultura irrigada.

Segundo Torche et al. (6), o processo de salinidade do solo ocorre quando a água utilizada para a irrigação apresenta quantidades consideráveis de sais solúveis, e estes, com o excesso de irrigação, são capazes de se acumular nas camadas superiores do solo; ou pela proximidade deste solo com o mar ou águas salobras; ou ainda pelo processo de capilaridade dos sais do subsolo na zona das raízes ocasionado pela evaporação excessiva. Além disso, a alta taxa evaporativa, a má gestão no uso da água de irrigação e a redução na pluviosidade podem corroborar para o aumento dos níveis de salinidade nessas áreas (7).

Campos et al. (8) afirmam que os impactos negativos do estresse por salinidade sobre diferentes culturas têm sido amplamente estudados. Os processos de salinização no solo são capazes de limitar o crescimento das plantas, influenciar negativamente sobre o seu metabolismo e reduzir a sua produtividade (6,9). De acordo com Camara e Willadino (10), as plantas glicófitas, como os feijões do gênero Phaseolus, são as mais sensíveis ao estresse salino uma vez que os sais dissolvidos no solo desequilibram o balanço hídrico da planta; inibem a fotossíntese; promovem alterações na distribuição dos fotoassimilados e causam prejuízos em outros parâmetros morfológicos, fisiológicos e bioquímicos.

Pesquisas que busquem investigar como o estresse salino é capaz de influenciar negativamente plantas glicófitas (não adaptadas para essas condições ambientais) são relevantes, uma vez que a maioria das leguminosas (que apresentam importância socioeconômica) é afetada por este tipo de estresse, e para driblá-lo, produzem uma série de alterações morfofisiológicas que possam atenuar o estresse abiótico a qual a planta está sendo exposta.

Diante disto, o objetivo deste trabalho é apresentar as principais respostas morfofisiológicas de feijoeiros submetidos a condições de estresse salino. Para desenvolver esta pesquisa foram utilizados artigos originais publicados nas principais bases de dados (Web of Science, Science Direct, Portal de Periódicos da Capes e Google Acadêmico) das duas últimas décadas (2002 – 2022).

DESENVOLVIMENTO

Schafranski et al. (11) definem os solos salinos como aqueles que apresentam condutividade elétrica (CE) à 25°C maior que 4 dS ∙ m^-1 e menor que 7 dS ∙ m^-1. Torche et al. (6) afirmam que o feijão comum (Phaseolus vulgaris L.) é capaz de apresentar reduções expressivas de sua produtividade sob valores de condutividade elétrica maiores que 2 dS ∙ m¹. Já Andrade et al. (12) declara que o feijão-caupi (Vigna Unguiculata L. Walp) é moderadamente tolerante à salinidade em relação ao feijão comum (Phaseolus vulgaris L.) tolerando valores de condutividade elétrica na água de irrigação em torno de 3,3 dS ∙ m^-1. Conforme Campos et al. (8), os feijões do gênero Phaseolus apresentam limites de condutividade elétrica no solo próximas a 1 dS ∙ m^-1. Esses dados demonstram a sensibilidade de feijões do gênero Phaseolus frente ao aumento da condutividade elétrica no solo.

Taïbi et al. (13) investigaram o efeito da salinidade sobre o crescimento de dois genótipos de feijão-comum (‘Tema’ e ‘Djadida’) de alto e baixo rendimento, respectivamente. Quarenta mudas de cada genótipo foram submetidas a quatro regimes de irrigação (dez mudas por tratamento): controle (irrigado com solução nutritiva de Hoagland) e os demais tratamentos foram realizados adicionando-se concentrações crescentes (50, 100 e 200 mM) de NaCl na solução nutritiva por um período de sete dias. Os autores observaram os parâmetros pesos secos da parte aérea (SDW) e pesos secos das raízes (RDW) concluindo que a salinidade influenciou de forma negativa os parâmetros analisados pois eles diminuíram de forma gradativa à medida que a concentração de sais aumentava no solo.

Gomes de Ó et al. (14) ao estudarem os efeitos de cinco níveis de salinidade (S₁= 0,7 dS m^-1; S₂= 1,5 dS m^-1; S₃= 3,0 dS m^-1; S₄= 4,5 dS m^-1; S₅= 6,0 dS m^-1) sobre as variáveis morfológicas (altura das plantas, área foliar, número de folhas e diâmetro do caule) de dois genótipos de feijão-caupi (‘Epace 10’ e ‘BRS Itaim’) concluíram que estas variáveis diminuem de forma linear à medida que o grau de salinidade aumentava no solo.

Dessa forma, pode-se inferir que o aumento da salinidade no solo é capaz de influenciar negativamente sobre os parâmetros morfológicos e de crescimento em feijoeiros. De acordo com Andrade et al. (12), o acúmulo de sais na região radicular das plantas é capaz de diminuir a quantidade de água disponível para a fotossíntese; além de promover o acúmulo de determinados íons citotóxicos na célula vegetal, prejudicando seriamente as trocas gasosas.

Diante disto, os autores realizaram um experimento em delineamento experimental inteiramente casualisado composto por dois regimes de irrigação: baixa salinidade (0,6 dS ∙ m^-1) e alta salinidade (5,1 dS ∙ m^-1); dez genótipos (G₁: MNCO1-649F- 2-1, G₂: MNCO3-736F-2, G₃: PINGO DE OURO-1-2, G₄: BRS GURGUÉIA, G₅: BRS MARATAOÃ, G₆: MNCO2-676F-3, G₇: MNCO2-683F-1, G₈: MNCO3-737F-5-4, G₉: MNCO3-737F-5-9 e G₁₀: BRS TUMUCUMAQUE) e três repetições; com o objetivo de avaliar as trocas gasosas em função do grau de salinidade.

As trocas gasosas foram mensuradas através de um analisador de gases no infravermelho – IRGA e as variáveis analisadas foram: taxa de assimilação fotossintética (A), condutância estomática (gs), transpiração (E), concentração interna de CO₂ (Ci), eficiência instantânea no uso da água (A/E) e eficiência instantânea de carboxilação (A/Ci). Os resultados da pesquisa demonstraram que houve um aumento da concentração interna de CO₂ ocasionado pela redução na condutância estomática nas condições de alta salinidade. A transpiração não foi afetada de forma significativa para a maioria dos genótipos, entretanto, para a variável fotossíntese, foi observado comportamento oposto.

Pereira Filho et al. (15) ao estudarem dois genótipos de fava (Phaseolus lunatus L.) submetidos a diferentes regimes de irrigação (50% e 100% de sua capacidade de campo) em cinco níveis de salinidade (1,1 à 5,1 dS ∙ m^-1) perceberam comportamento de redução linear para as variáveis fotossíntese, condutância estomática e transpiração à medida que o estresse salino era imposto. Quando analisada a eficiência no uso da água, observou-se que o genótipo irrigado com 50% de sua capacidade de campo na concentração 3,3 dS ∙ m^-1 demonstrou maior eficiência no uso da água em relação à cultura irrigada, uma vez que a combinação do estresse salino e hídrico permitiram que a cultura se adaptasse de forma mais eficiente ao efeito dos estresses combinados. Trabalhos que retratam as principais respostas morfofisiológicas de feijoeiros submetidos ao estresse salino estão descritos na Tabela 1.

Tabela 1 – Levantamento bibliográfico de artigos contendo a metodologia e a conclusão de estudos sobre as respostas morfofisiológicas de feijoeiros submetidos ao estresse salino.

Todas essas alterações do ponto de vista fisiológico e bioquímico irão repercutir nos parâmetros morfológicos relacionados ao crescimento e a produtividade. Pode-se dividir o processo de salinidade de uma planta em duas fases: a primeira é mais rápida e ocorre quando o efeito da desidratação causa diminuição da pressão osmótica influenciando na interface raiz-solo (22). Neste processo ocorre a inibição do crescimento das gemas laterais que consequentemente irão reduzir a sua parte aérea ocasionado também redução na expansão foliar (23).

A segunda é lenta e ocorre quando há acumulação de íons sódio (Na⁺) e cloro (Cl^–) nas folhas. As quantidades tóxicas de Na⁺ causarão a inibição bioquímica da fotossíntese e promovendo a inibição de vários processos fotossintéticos (24). A presença de água na célula vegetal é fundamental para realização da fotossíntese contribuindo também para manutenção da sua turgescência celular(25). O acúmulo de sais nos vegetais é capaz de causar desidratação à nível celular com redução rápida na pressão osmótica que, como efeito secundário, aumentará as concentrações de determinados íons que posteriormente causarão citotoxicidade iônica; este é responsável pela desnaturação de proteínas que por conseguinte irão favorecer a desestabilização das membranas, pela redução do processo de hidratação dessas macromoléculas (26). Com o processo de desidratação celular e para evitar uma maior perda de água, a cultura irá reduzir a sua condutância estomática e através disso inibir a fotossíntese pelo fechamento dos estômatos. A redução na transpiração acompanha este mesmo comportamento (27).

Devido à diminuição nas taxas de assimilação de carbono, todo gás carbônico interno é direcionado para a produção de fotoassimilados e substâncias capazes de proteger o vegetal da desidratação ou melhorar os processos de controle o osmótico (28). A eficiência no uso da água também é melhorada, pois este mecanismo atua tanto na tolerância à desidratação como também na diluição de íons tóxicos presentes no interior da célula vegetal (12).

CONCLUSÕES

A partir dos estudos aqui apresentados é notório que o aumento progressivo dos níveis de salinidade do solo pode influenciar de forma prejudicial seus parâmetros morfológicos (de crescimento e produtividade), bem como também as variáveis ligadas as trocas gasosas, como a fotossíntese e as relações hídricas. Grande parte das respostas fisiológicas demonstradas pelos feijoeiros quando cultivados em solos salinos são explicadas a partir do desequilíbrio causado pela acumulação de íons indesejáveis nas raízes destas plantas, comprometendo a absorção de água e portando suas relações hídricas.

A partir do exposto, pode-se concluir, que essa revisão da literatura é capaz de apresentar os principais mecanismos de resposta de feijoeiros ao estresse salino a partir da demonstração e discussão dos resultados de pesquisas que buscam investigar as respostas dos feijões do gênero Phaseolus e Vigna submetidos a diferentes níveis de salinidade.

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Capítulo de livro publicado no Congresso Brasileiro de Química dos Produtos Naturais. Para acessa-lo clique aqui.

Este trabalho foi escrito por:

Bárbara Maria Ribeiro Guimarães ^*; Marcelo Barbosa Furtini  ; Josy Anteveli Osajima Furtini ; José Benedito Guimarães Junior ;  Ramon Raudel Peña Garcia ; Gustavo Henrique Denzin Tonoli  Franscisco Murilo Tavares de Luna  

*Bárbara Maria Ribeiro Guimarães (Corresponding author) – [email protected]

Resumo: Atualmente com a crescente preocupação com as questões ambientais, tem surgido um grande aumento em pesquisas científicas e tecnológicas visando o desenvolvimento e obtenção de novos materiais que sejam menos nocivos ao meio ambiente, provenientes de matérias-primas renováveis e biodegradáveis. Desta forma, o presente estudo tem o objeto de caracterizar o colmo de bambu imperial quanto às suas propriedades físicas, anatômica e morfológica a fim de se obter parâmetros para a utilização destas fibras vegetais em compósitos, papéis, nanopapers entre outros. O bambu foi cortado e seccionado em partes menores para a determinação da umidade e densidade básica. Esse material foi analisado quanto às suas características anatômicas e morfológicas utilizando para essa etapa a microscopia ótica e a microscopia eletrônica de varredura (MEV).  O bambu após o corte apresentou umidade de ±72% e baixa densidade (0,41 g/cm³). As fibras mostraram-se recobertas com impurezas que devem ser tratadas e removidas para que possam ser utilizadas como reforço em compósitos ou produção de papéis ou nanopapers de forma a não comprometer as propriedades finais destes materiais.

Palavras–chave: bambu, caracterização, compósitos

Abstract: Currently, with the growing concern about environmental issues, there has been a large increase in scientific and technological research aimed at developing and obtaining new materials that are less harmful to the environment, from renewable and biodegradable raw materials. Thus, the present study aims to characterize the imperial bamboo culm in terms of its physical, anatomical and morphological properties in order to obtain parameters for the use of these plant fibers in composites, papers, nanopapers, among others. Bamboo was cut and sectioned into smaller parts to determine moisture content and basic density. This material was analyzed regarding its anatomical and morphological characteristics using optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM) for this step. Bamboo after cutting showed ±72% moisture and low density (0.41 g/cm³). The fibers proved to be covered with impurities that must be treated and removed so that they can be used as reinforcement in composites or in the production of papers or nanopapers in order not to compromise the final properties of these materials.

Key Word: bamboo, description, composites

INTRODUÇÃO

Conhecido por ser a planta que mais cresce mundialmente, o bambu apresenta uma taxa de crescimento que varia de 30 a 100 mm por dia, sendo esse crescimento rápido quando comparado a outras plantas lenhosas.  Em geral, as plantas lenhosas como Pinus e o Eucalipto levam de 7 a 14 anos para atingirem a vida adulta, enquanto o bambu leva apenas 4 anos. (1).

Este recurso florestal (Bambu) tem sido considerado uma alternativa promissora para a substituição de madeira em algumas aplicações, devido as suas propriedades físico-mecânicas adequadas, apresentando alta durabilidade quando tratado adequadamente. (2). Em termos de resistência, o bambu apresenta maior resistência à tensão axial e compressão axial em comparação a madeira, sendo justificado pela alta orientação das microfibrilas de celulose no sentido axial das células de bambu, e as células que formam feixes vasculares longitudinais no tecido parenquimáticos (3). Em relação a resistência à tração o bambu apresenta valores de 40 MPa à 215 MPa (4), enquanto que as madeiras apresentam valores variando entre 58,1 MPa à 139,2 MPa (5).

Em busca de novas alternativas em substituição à madeira, o objetivo deste estudo foi analisar por meio das características físicas e morfológicas, o potencial de fibras de bambu para produção de novos materiais.

MATERIAL E MÉTODOS

Obtenção da matéria prima

Foi utilizada como matéria-prima fibras de bambu imperial (Bambusa vulgaris vittata). O material foi coletado na Universidade Federal de Lavras na cidade de Lavras/MG.  O bambu foi cortado e posteriormente seccionado longitudinalmente e transversalmente para análise de suas características conforme ilustrado na figura 1(a/b).

Caracterização das propriedades físicas

Para a determinação da umidade logo após o corte, o bambu foi seccionado e foram retirados corpos de prova com dimensões de 1,0 × 2,0 × 2,0 cm (espessura × largura × comprimento). As amostras foram obtidas apenas da região intermediária, desprezando-se as camadas externa e interna dos colmos. Para a determinação de umidade, utilizou-se a Norma Brasileira Regulamentadora – NBR 7190 da Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT (5).

Para a determinação da densidade básica, o bambu já cortado foi seccionado em partes menores, moído e peneirado em peneira de 40 e 60 mesh, sendo utilizado para essa análise a porção retida na peneira de 60 mesh. Em seguida essas partículas foram depositadas em béqueres com água para a saturação, sendo posteriormente coados em uma peneira para a retirada do excesso de água e, em seguida, imersos em uma proveta contendo água destilada (150 ml).

O volume deslocado da água corresponde ao volume do material. Logo após este processo, o material foi retirado da proveta e colocado em placas de Petri, para secagem completa em estufa, a 105 °C, por um período de 24 horas.

As amostras foram, então, retiradas da estufa e mantidas em dessecador para resfriamento, anteriormente à determinação das suas massas (massa seca). A densidade básica do material foi calculada utilizando-se a seguinte fórmula:

As observações anatômicas dos feixes vasculares foram realizadas por um microscópio óptico (Motic). Foram retiradas amostrar finas com estilete na seção transversal do material.

A morfologia das fibras de bambu foi investigada utilizando a microscopia eletrônica de varredura, objetivando a visualização das características da superfície destas fibras. Para tanto foi utilizado um microscópio eletrônico de varredura (LEO EVO 40 XVP). A amostra foi submetida ao processo de metalização por sputtering, com deposição de um filme de ouro sobre a superfície das fibras.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

A tabela 1 descreve as características físicas de umidade e densidade básica do colmo de bambu.

O valor encontrado para a densidade foi (0,41g/cm³). Esse valor, segundo Instituto de Pesquisa Tecnológica (6), caracteriza o bambu como material de baixa densidade (<0,50g/cm³). Para a produção de compósitos poliméricos são desejáveis matérias primas de menor densidade, pois gera produtos mais leves, promovendo desta forma ganho em processo logístico (7).

Segundo Liese (8), a massa específica básica é uma propriedade importante dos colmos de bambu e pode variar de 0,50 a 0,90 g/cm³, inclusive dentro de uma mesma espécie. Desta forma os resultados obtidos neste estudo estão dentro do intervalo estipulado por este autor. Essa diferença entre resultados está provavelmente relacionada com a utilização de espécies diferentes, posição de coleta, idade, condições edafoclimáticas na região do estudo, que influenciam diretamente nesta propriedade.

Em relação ao teor de umidade foi observado que o bambu recém cortado apresentou teor de umidade em torno de 72%. Segundo Beraldo e Rivero, (9), o teor de umidade de um colmo de bambu recém-cortado é de aproximadamente 80%. Este valor varia em função da idade e da posição escolhida para o corte para a amostragem além da época do ano em que foi cortado.

Na Figura 2, são apresentados os feixes fibrovasculares, no sentido transversal.

Como mostrado na figura 2 a maior concentração de feixes vasculares com menores diâmetros encontra-se próximo à casca (epiderme); próximo ao centro do colmo, observa-se menor concentração de feixes com maiores diâmetros. Essa tendência também foi citada por Rusch, Hillig, Ceolin (10). Segundo Janssen, (11), a maior concentração dos feixes de fibras ocorre na região próxima da casca, de coloração mais escura, conferindo maior resistência.  Em contrapartida, na região oposta, próximo ao centro do colmo, ocorre maior concentração de células de parênquima, de coloração mais clara, proporcionando menor resistência.

Segundo Tomazello Filho; Azzini, (12) a seção transversal do colmo de bambu é constituída por numerosos feixes fibrovasculares envolvidos por um tecido parenquimático fundamental que é constituído por: vasos, elementos crivados com células companheiras e cordões de esclerênquima formando os feixes fibrovasculares; e fibras, formando as bainhas das fibras.  A Figura 3 apresenta imagens de um conjunto de feixe vascular obtidas do microscópio ópticodo laboratório de nanotecnologia da Universidade Federal de Lavras.

A quantidade de fibras e tecido vascular e parenquimático é variável ao longo do colmo e entre espécies. As proporções desses tecidos podem interferir no aproveitamento dessas espécies, já que os colmos com uma maior quantidade de fibras e feixes vasculares são mais rígidos, pois estes constituem tecidos de sustentação (13). Além disso, se destinados à produção de celulose e derivados, materiais com quantidade elevada de fibras e tecido vascular apresentam um maior rendimento (14).

Para uso em materiais compósitos o tipo de fibra é de fundamental importância, pois esta é utilizada como reforço devido a suas características próprias como: elevada resistência à tração e alto módulo de elasticidade e em combinação com uma matriz distribui melhor tensão neste novo produto. Desta forma a escolha do tipo de fibra a ser usada na produção destes compósitos impacta diretamente as características final deste novo produto.

A Figura 4 mostra micrografia obtidas das fibras de bambu, onde as setas indicam a presença de componentes amorfos, como parênquima, ceras e outros resíduos graxos (impurezas). Essa mesma informação foi descrita por Gogoi et al. (15), que também observaram impureza sobre a superfície de bambu in natura. Segundo o mesmo autor, essas impurezas são ceras, lignina e hemicelulose.

Devido à presença destes componentes sobre a superfície da fibra de bambu, tratamentos (físicos, químicos, térmicos) devem ser realizados nestas fibras antes de sua incorporação em compósitos ou produção de papeis e nanopapers, pois podem comprometer as propriedades finais destes materiais.

CONCLUSÕES

A fibra estudada foi classificada como fibra de baixa densidade o que a torna um material promissor para a produção de compósitos pois gera produtos mais leves.

As fibras de bambu apresentaram sobre a sua superfície impurezas que devem ser retiradas antes da incorporação em compósitos ou fabricação de papel ou nanopapers.

Novos estudos devem ser realizados por meio de outras análises como: Composição química, anatômica, análise térmica, índice de cristalinidade para posterior avaliação quanto a sua utilização em novos materiais.

AGRADECIMENTOS

Agradecemos o apoio da Fundação Cearense de Amparo ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico (FUNCAP) e ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e a Universidade Federal do Ceará. Este trabalho foi financiado pelo FUNCAP/CNPq sob Concessão (processo n° DCT-0182-00141.01.00/21 e 05803349/2022, edital FUNCAP/CNPq Nº 03/2021).

Agradecemos também a Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG) e a Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Piauí (FAPEPI).

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11. Janssen JJA. Designing and building with bamboo. Beijing:Inbar. 2000; 211. (Technical report, 20).
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13. Liese W. Structures of a bamboo culm affecting its utilization. In: Proceedings of International Workshop on Bamboo Industrial Utilization. 2003.
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15. Gogoi, R. Kumar N, Mireja S, Ravindranath SS, Manik G, Sinha S.Effect of Hollow Glass Microspheres on the Morphology, Rheology and Crystallinity of Short Bamboo Fiber-Reinforced Hybrid Polypropylene Composite. The Minerals, Metals & Materials Society. 2019. 71; 2.

Capítulo de livro publicado no Congresso Brasileiro de Química dos Produtos Naturais. Para acessa-lo clique aqui.

Este trabalho foi escrito por:

José Carlos Teixeira dos Santos^1*;  Gabriel Maia Menezes¹ ; Larissa Ivna da Costa Torres¹;  Laisa Graziely Araújo Magalhães¹; Isabelle Bruna Menezes Ferreira Alencar¹; Patrícia Georgina Garcia do Nascimento²; Mary Anne Medeiros Bandeira ³

1 – Graduando(a) em Farmácia pela Universidade Federal do Ceará; 2 – Doutora em Química Orgânica pela Universidade Federal do Ceará, técnica de laboratório/fitoquímica no Horto de Plantas Medicinais Francisco José de Abreu Matos na Universidade Federal do Ceará; 3 – Professora orientadora, doutora em Química pela Universidade Federal do Ceará, Diretora do Horto de Plantas Medicinais Francisco José de Abreu Matos

*Autor correspondente (Corresponding author) – Email: [email protected]

Resumo: A planta Cymbopogon citratus (D.C.) Stapf  é conhecida popularmente como capim-santo, capim-limão, capim-cidreira, dentre outros, variando conforme a região.  A parte utilizada para fins medicinais são suas folhas aromáticas, as quais possuem formato longo e estreito, apresentando odor semelhante ao do limão. Possui ação analgésica, diurética, emenagoga, anti-reumática, sudorífera, sedativa e carminativa. É consumida na forma de chá (por infusão da planta fresca ou seca) e das folhas também é extraído um óleo essencial rico principalmente em citral e mirceno. Apesar da utilização popular medicinal, a partir dos sachês comercialmente vendidos como alimentos em supermercados, não trazem indicações terapêuticas, nem são exigidos teores adequados de constituintes químicos. A garantia da segurança e eficácia do produto que será consumido posteriormente certifica que esse oferecerá os efeitos terapêuticos associados. Logo, as amostras de Capim-santo foram submetidas a teste de controle de qualidade, por meio da Cromatografia em Camada Delgada (CCD) para identificação qualitativa do Citral, responsável pela ação medicinal. Nesse, foi observado se o produto padronizado (sachê comercial) é apto para utilização farmacêutica e terapêutica através da comparação dos perfis cromatográficos das amostras, de marcas diferentes, com a planta cultivada. Dessa forma, os extratos clorofórmicos dos chás comerciais não apresentaram nenhuma mancha após a revelação, caracterizando resultado negativo para a presença de Citral em todas as amostras, tanto nos extratos provenientes da decocção quanto da infusão. Já o extrato da planta cultivada, em forma de droga vegetal seca em temperatura ambiente, apresentou o padrão (Citral).

Palavras–chave: controle de qualidade, cromatografia em camada delgada, Cymbopogon citratus

Abstract: The plant Cymbopogon citratus (D.C.) Stapf is popularly known as lemongrass, among others, varies by region. The part used for medicinal purposes are its aromatic leaves, which have a long and narrow shape, with a lemon-like odor. It has analgesic, diuretic, emenagoga, anti-rheumatic, sudorific, sedative and carminative action. It is consumed in the form of tea (by infusion of fresh or dried plant) and its leaves is also extracted an essential oil rich mainly in citral and myrcene. Despite the popular medicinal use, from the sachets commercially sold as food in supermarkets, they do not bring therapeutic indications, nor are adequate levels of chemical constituents required. The guarantee of the safety and efficacy of the product that will be consumed later certifies that it will offer the associated therapeutic effects. Therefore, the samples of Capim-santo were submitted to a quality control test by means of thin layer chromatography (CCD) for qualitative identification of Citral, responsible for medicinal action. In this, it was observed whether the standardized product (commercial sachet) is suitable for pharmaceutical and therapeutic use by comparing the chromatographic profiles of the samples, of different brands, with the cultivated plant. Thus, the chloroform extracts of commercial teas did not show any stain after disclosure, characterizing a negative result for the presence of Citral in all samples, both in the extracts from decoction and infusion. Already the extract of the cultivated plant, in form of dried vegetable drug at room temperature, presented the standard (Citral).

Key Word: quality control; thin layer chromatography; Cymbopogon citratus

INTRODUÇÃO

A planta Cymbopogon citratus (D.C.) Stapf tem origem no sudoeste asiático, é pertencente à família Poaceae e atualmente se encontra distribuída em quase todos os continentes. No Brasil, ela é conhecida popularmente por diversas denominações, como por exemplo capim-santo, capim-limão, capim-cidreira, dentre outras, variando de acordo com a região.  A principal parte utilizada para fins medicinais são suas folhas, as quais possuem um formato longo, estreito e são aromáticas, apresentando odor que se assemelha ao do limão (1).

Seu uso é indicado para a produção de efeitos calmantes e como adjuvante na melhoria de leves desconfortos intestinais e cólicas uterinas (1). Tais indicações decorrem da ação analgésica, diurética, emenagoga, anti-reumática, sudorífera, sedativa e carminativa que tal planta apresenta. É consumida na forma de chá (por infusão da planta fresca ou seca) e a partir de suas folhas também é extraído um óleo essencial rico principalmente em citral e mirceno, os quais são as substâncias responsáveis por suas propriedades medicinais e apresentam atividade antimicrobiana. Além disso, ele é usado em indústrias de cosméticos e alimentícios como aromatizante (2). Em alguns países o chá de Cymbopogon citratus é usado contra gripe, febre e pneumonia, embora não tenham sido realizados estudos in vivo e in vitro a respeito de tais ações, pressupõe-se, por meio de estudos de identificação fitoquímica, que há componentes em seu complexo que possuem potencial anti-gripal (3).

As plantas possuem o metabolismo primário, responsável pela síntese de substâncias importantes para seu crescimento, e o metabolismo secundário (4). Os metabólitos secundários são os chamados princípios ativos vegetais habitualmente encontrados em variados produtos e terapias. São substâncias constituídas a partir de produtos da fotossíntese com a finalidade de defesa para a planta, é responsável pelo efeito medicinal de uma planta (5). Estes podem ser divididos em três grupos principais: os terpenoides, compostos fenólicos e compostos nitrogenados (6). Ademais, nota-se que diversos fatores podem afetar a composição química de uma espécie vegetal, como ritmo circadiano, sazonalidade, temperatura, altitude e composição atmosférica (7).

O principal constituinte do C. citratus é o citral (47 a 85%), formado por uma mistura dos isômeros geranial e neral (8). Inclusive, a ação terapêutica do chá de capim-santo está atribuída à presença do citral no seu fitocomplexo. Em menor proporção já foram identificados outros componentes, como canfeno, citronelal, citronelol, farnesol, geraniol, limoneno, linalol, mentol, mirceno, nerol, a-pineno, b-pineno e terpineol (8). Entre os constituintes fixos encontram-se flavonoides, saponinas e alcaloides (8).

O costume de utilizar a natureza para fins medicinais acompanha o ser humano por toda sua história. Integrante da Política Nacional de Práticas Integrativas e Complementares, a fitoterapia é reflexo de uma medicina tradicional que se beneficia da capacidade terapêutica das plantas medicinais. Nesse sentido, nota-se que o uso de chá é frequente na população brasileira, seja preparado por infusão ou por decocção, e seu emprego tem enfoque, especialmente, na capacidade terapêutica promovida por essa preparação caseira.

De acordo com Oliveira e Lucena (9), cerca de 93% dos entrevistados, em Quixadá – CE, afirmam fazer o uso de chá como fármaco, sendo o capim santo citado 48 vezes e destacando-se como uma das plantas medicinais mais utilizadas. (9). Entretanto, apesar da finalidade dos chás estar direcionada para o uso terapêutico, estes são vendidos como alimentos em supermercados, assim, não trazem indicações terapêuticas, nem são exigidos teores adequados de constituintes químicos da planta medicinal. (10).

O conjunto de parâmetros que buscam descrever a matéria prima, nesse caso vegetal, para o uso ao qual é denominado controle de qualidade. Sua caracterização qualitativa é realizada desde a colheita da planta fresca, beneficiamento da droga vegetal, extração do produto derivado até o produto fitoterápico final (11).

 A relevante importância desta análise está na garantia da segurança e eficácia do produto que será consumido posteriormente, ou seja, realizar o processo de controle de qualidade garante que o produto oferecerá os efeitos terapêuticos que estão associados à ele (11).

Visto isso, as amostras de Capim-santo foram submetidas a um controle de qualidade, por meio da identificação qualitativa de Citral, composto responsável pela ação medicinal da planta e, dessa forma, foi feita a verificação da qualidade das amostras por meio da Cromatografia em Camada Delgada (CCD), em que foi observado se o produto padronizado é apto para utilização farmacêutica e terapêutica através da comparação dos perfis cromatográficos das amostras com a planta. Para garantir a qualidade das amostras de droga vegetal do Capim-Santo, a Farmacopeia Brasileira deve servir de referencial dos requisitos qualitativos mínimos (12).

MATERIAL E MÉTODOS

Preparação dos extratos

Os extratos foram preparados tanto pelo método da decocção quanto pelo método da infusão. As amostras do capim santo utilizadas foram: planta seca, planta fresca e marcas do chá do capim santo. Os extratos foram preparados a 20% (10g de planta seca e fresca para 50 ml de água destilada) e para as amostras de chá à 2% (1g para 50 mL). Foram escolhidos dois lotes de cada marca para esta etapa, um para decocção, os quais foram Chá M (349), Chá R (12/21-C), Chá L (1829); Chá F (000222); Chá S (0405); Chá BC (050721), e outro para infusão, que foram Chá M (188), Chá R (10/21-A), Chá L (1814); Chá F (322); Chá S (2903); Chá BC (231221), totalizando 12 destas amostras.

As amostras de planta seca, fresca e lotes a granel (Chá S e Chá F) foram pesadas previamente na balança analítica com o uso da placa de petri e espátula de metal, e nos demais lotes foi utilizado um sachê (cerca de 1g). No procedimento da infusão, na proporção descrita, cada amostra foi transferida para um respectivo béquer e colocada na chapa aquecedora até momento da fervura, após isto, esperou-se três minutos. Na decocção, a água destilada foi levada para uma chapa aquecedora até o momento de fervura e posteriormente adicionada ao béquer com a amostra de chá, o mesmo foi mantido coberto por aproximadamente 10 min. Depois deste procedimento cada amostra foi filtrada.

Para a extração líquido-líquido, 10mL dos filtrados obtidos de cada amostra foi inserido separadamente em um funil de separação com adição de 10mL de clorofórmio e tampado. Assim foi realizado o procedimento de inverter o funil de separação várias vezes de maneira lenta, com cuidado de liberar o gás em alguns momentos.

Foi preparado um sistema, com a utilização de funil de separação, funil, algodão, agente secante (sulfato sódio anidro) e béquer. Esse sistema foi montado da seguinte forma: funil de separação foi colocado em uma argola e o funil por baixo apoiado em outra argola, o algodão disposto dentro do funil e o secante, adicionado em pequena quantidade com auxílio de uma espátula de metal, por cima do algodão, com béquer inserido por baixo do funil. Cada extração líquido-líquido obtida da amostra+clorofórmio foi submetida a este sistema e foi recolhido a camada inferior (fase aquosa) no béquer. Cada amostra foi guardada em vidro âmbar e armazenada em geladeira.

Cromatografia em Camada Delgada (CCD)

As análises cromatográficas em camada delgada (CCD) foram efetuadas em gel de sílica 60 (2-25 µm, camada de 250 µm) sobre ALUGRAM® da MACHEREY-NAGEL®. As placas foram cortadas nas dimensões apropriadas para cada análise. As amostras foram aplicadas com o auxílio de um tubo capilar à uma altura de aproximadamente 0,9 cm, com uma distância de aproximadamente 0,3 cm de uma amostra para outra; em seguida foram eluídas em cuba com uso de eluente apropriado. As revelações das substâncias nas cromatoplacas analíticas foram realizadas por imersão em solução de vanilina sulfúrica, seguido de aquecimento em soprador térmico HL-500, da Steinel a aproximadamente 150 °C, durante alguns segundos. Na eluição foram utilizados os solventes de qualidade P.A. (SYNTH®): hexano (Hex) e acetato de etila (AcOEt) (9:1). Para a identificação do perfil cromatográfico dos extratos por infusão e decocção para cada amostra de capim-santo, foi utilizado como padrão o Citral.

Foram obtidas quatro placas cromatográficas de sílica com as fases orgânicas dos extratos por decocção e infusão eluídos com hexano/acetato de metila (9:1) e revelados pelo método destrutivo (oxidativo) com vanilina sulfúrica. Em cada uma das placas foram colocados 1 ponto com o padrão, 1 com o extrato da planta seca e 3 pontos, um para cada chá comercial (uma placa com as marcas Chá R, Chá M e Chá L e outra placa com Chá BC, Chá F e Chá S). 

Após os procedimentos experimentais, ilustrados na Imagem 1, realizou-se o cálculo do Rf (Fator de retenção) para cada banda, a partir da relação: Rf = distância percorrida pela amostra/ distância percorrida pelo eluente.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Como resultado da análise qualitativa, obteve-se o perfil cromatográfico de três placas: cromatoplaca com os extratos da infusão dos lotes e da planta seca (Imagem 1); cromatoplaca com os extratos da decocção dos lotes e da planta seca (Imagem 2); e cromatoplaca com extratos de infusão e decocção somente oriundos da planta colhida (Imagem 3).

Observou-se nas placas CCD que os extratos da planta seca obtidos por decocção, apresentam manchas marrons de baixa intensidade, semelhantes ao do padrão citral. O índice de retenção (Rf) do citral na primeira placa equivale a 0,54 e o da planta seca a 0,50. Na segunda o Rf do Citral foi de 0,48 e da planta seca 0,44, confirmando em ambos a presença do Citral.

Nas placas utilizando os extratos obtidos por infusão, também foram observadas manchas marrons apenas nos extratos da planta seca, dessa vez com maior intensidade. Na primeira placa o citral obteve um Rf de aproximadamente 0,388, enquanto que, nesta mesma placa, o da planta seca obteve cerca de 0,367.

Na segunda placa o citral obteve valor de Rf aproximadamente igual a 0,360 e a planta seca obteve Rf de 0,340. A semelhança  identificada pela CCD entre o padrão e os extratos obtidos por infusão (Imagem 2) foi de 92,12%, essa semelhança foi obtida pela média entre a semelhança das duplicatas (92,59% e 91,66%, respectivamente).

Já a semelhança no extrato obtido por decocção foi de 94,44% (94,58% e 94,44%). A semelhança foi obtida pela razão entre o Rf da planta seca e o Rf do padrão vezes 100.

Assim, é possível identificar através da Imagem 1 e da Imagem 2 a diferença de intensidade das bandas cromatográficas, de modo que o extrato da Planta seca proveniente da decocção quase se apresenta imperceptível pela foto, contudo, sob iluminação natural apropriada foi possível calcular o Rf. Nesse sentido, isto sugere a preferência para Infusão como método extrativo. De todo modo, foi realizada CCD  apenas com extratos da planta a fim de comparativo.

Após a identificação por CCD do citral na planta seca retirada do Horto de Plantas Medicinais Prof. Francisco José de Abreu Matos, foi realizada a produção de mais uma placa cromatográfica pelo mesmo método, agora comparando fases orgânicas dos extratos da planta seca e da planta fresca extraídos por decocção e infusão, conforme Imagem 3.

Observou-se a presença de uma mancha marrom em todos os extratos, e todos tiveram o mesmo valor de fator de retenção (Rf~0,320) em relação ao do padrão (Rf~0,340). A semelhança entre os extratos e o padrão foi de 94,18%.

Além disso, nota-se certa homogeneidade em relação à intensidade das bandas, apenas com uma tonalidade levemente mais fraca quanto aos extratos de decocção, principalmente ao da planta fresca, o que é possível perceber pela fraca delimitação periférica da mancha.

Em continuidade ao estudo realizado, de forma sintética, constam na Tabela 1 e Tabela 2 os dados discutidos quanto às amostras que apresentaram a banda na cromatoplaca e, consequentemente, Fator de retenção (Rf). Também foi acrescido informações da semelhança discorrida.

CONCLUSÕES

Cabe ressaltar que as amostras dos lotes de chá comerciais não apresentaram nenhuma mancha após a revelação, assim não foi possível obter valor de Rf, caracterizando um resultado negativo para a presença de Citral em todas as amostras, tanto nos extratos provenientes da decocção quanto da infusão. Pela natureza apolar da substância desejada, foi realizada a extração líquido-líquido dos extratos com clorofórmio para permitir a análise cromatográfica, contudo, ainda assim houve ausência.

Isso pode estar relacionado ao processo de secagem ao qual a planta foi submetida para gerar a droga vegetal ou mesmo na trituração, posto que o processo de moagem pode gerar calor excessivo, dado que o extrato da planta seca a temperatura ambiente, usado como comparativo apresentou o citral. Nesse sentido, há possibilidade de ter se volatizado a elevadas temperaturas, posto que é uma molécula pequena.

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Capítulo de livro publicado no Congresso Brasileiro de Química dos Produtos Naturais. Para acessa-lo clique aqui.

Este trabalho foi escrito por:

Jucianne Martins Lobato ^a*; Lucianne Martins Lobato ^b; Giselly Martins Lobato ^b

^a Programa de Pós-Graduação em Nutrição da Universidade Federal de Pernambuco (PPGN-UFPE), Recife, Pernambuco, Brasil.

^b Centro de Ciências de Chapadinha da Universidade Federal do Maranhão (CCCh-UFMA), Chapadinha, Maranhão, Brasil.

*Jucianne Martins Lobato (Corresponding author) – Email: [email protected]

Resumo

Nos últimos anos, estudos vêm investigando e buscando por fontes naturais com componentes bioativos que apresentam propriedades farmacológicas e dentre estas fontes merece destaque o araticum-do-brejo (Annona glabra Linn), planta tropical com uma ampla distribuição geográfica no Brasil, porém é pouco estudada com relação à composição e efeito terapêutico. O presente estudo objetivou abordar sobre os compostos bioativos e propriedades do araticum e apresentar visão geral a respeito do desenvolvimento tecnológico a partir desta planta. O araticum apresenta diversas substâncias bioativas, principalmente diterpenóides e acetogeninas, além disso, apresentou propriedades moluscicida, larvicida, leishmanicida, antifúngica, algicida, alelopático, anticâncer, neuroprotetora e de inibição da acetilcolinesterase. Com relação, a inovação tecnológica verificou-se que a base USPTO, apresentou o maior número de patentes depositadas com 10, enquanto que para EPO, INPI e WIPO foram encontrados 3, 0 e 4 patentes, respectivamente. Quanto aos termos utilizados na pesquisa, “Extracts of Araticum” na USPTO obteve 6 patentes e “Annona glabra L” na WIPO 4, sendo as bases que apresentaram o maior número de patentes com os referidos termos. A evolução anual de pedidos de depósitos de patentes demonstra que entre os intervalos anuais de 2011 a 2015 e 2016 a 2020, a USPTO obteve maior número de patentes depositadas. Portanto, o araticum é uma alternativa para o desenvolvimento de produtos alimentícios, devido à ampla gama de substâncias bioativas identificadas e propriedades terapêuticas. Entretanto, há poucas patentes depositadas, tornando-se necessário um maior incentivo na exploração do mesmo no desenvolvimento de produtos tecnológicos.

Palavras-chave: alimentos, inovação, patente

Abstract

In recent years, studies have been investigating and looking for natural sources with bioactive components that have pharmacological properties and among these sources the araticum-do-brejo (Annona glabra Linn), a tropical plant with a wide geographic distribution in Brazil, is noteworthy studied with regard to composition and therapeutic effect. This study aimed to address the bioactive compounds and properties of the araticum and present an overview of the technological development from this plant. The araticum has several bioactive substances, mainly diterpenoids and acetogenins, in addition, it has molluscicidal, larvicidal, leishmanicidal, antifungal, algicidal, allelopathic, anticancer, neuroprotective and acetylcholinesterase inhibition properties. With regard to technological innovation, it was found that the USPTO base presented the highest number of patents filed with 10, while for EPO, INPI and WIPO, 3, 0 and 4 patents were found, respectively. As for the terms used in the research, “Extracts of Araticum” at USPTO obtained 6 patents and “Annona glabra L” at WIPO 4, being the bases that presented the largest number of patents with those terms. The annual evolution of patent filing requests shows that between the annual intervals from 2011 to 2015 and 2016 to 2020, the USPTO obtained a higher number of patents filed. Therefore, the araticum is an alternative for the development of food products, due to the wide range of identified bioactive substances and therapeutic properties. However, there are few patents deposited, making it necessary to provide greater incentives to exploit it in the development of technological products.
Keywords: food, innovation, patent

INTRODUÇÃO

Araticum-do-brejo (Annona glabra Linneau) é uma planta pertencente à família Annonacea com poucos dados disponíveis na literatura sobre o seu fruto apesar de ter uma ampla distribuição geográfica (desde a Amazônia até Santa Catarina) e de sua família apresentar substâncias, como taninos, óleos essenciais, terpenos, compostos fenólicos, entre outros (1).

As atividades biológicas da família Annonacea são: anticâncer, antiparasitária, inseticida e imunossupressora, devido à presença da acetogenina, principal metabólito secundário dessa família, é muito utilizada pelas comunidades locais amazônicas como vermífugo e no reumatismo (2,3,4).

Além disso, o araticum vem despertando interesse de pesquisadores nos bioativos que fazem parte da sua composição (5), porém ainda não tem estudos sobre produtos tecnológicos já desenvolvidos tornando-se necessários estudos de caráter prospectivo tecnológico para que haja um incentivo em investimentos da indústria.

De acordo com Zan et al., (6) a prospecção é um processo que se ocupa de procurar de forma sistemática e avaliar o futuro a longo prazo da ciência, tecnologia, economia e sociedade e tem dois objetivos: preparar a indústria para aproveitar ou enfrentar oportunidades ou ameaças futuras e desencadear uma construção de um futuro desejável (7).

Portanto, para que haja um interesse na planta pelas indústrias é imprescindível demonstrar os produtos já desenvolvidos e suas propriedades para os alimentos, cosméticos e farmacêuticos. O presente estudo objetivou-se abordar sobre os compostos bioativos e propriedades do araticum e apresentar visão geral a respeito do desenvolvimento tecnológico a parti desta planta.

ARATICUM-DO-BREJO

Araticum−do−brejo (Annona glabra L.) é uma árvore de fruto tropical da família Annonaceae com uma ampla distribuição geográfica (desde a Amazônia até Santa Catarina) (1,3,4). É uma das famílias de plantas tropicais poucos estudadas com relação a composição fitoquímica e propriedades farmacológicas (8).

Os frutos são consumidos tanto pela fauna nativa quanto pelos humanos, e a casca, caule, folhas e frutos têm propriedades terapêuticas e são amplamente utilizados pelas comunidades amazônicas como remédios populares, por exemplo, vermífugo e no tratamento do reumatismo (8, 9, 10, 11).

O fruto é comestível, a polpa de sabor agradável e perfumado. O fruto esférico é semelhante em tamanho a uma maçã ou pode ser um pouco maior. O consumo desta fruta é geralmente local e não alcançou a popularidade de outras frutas do mesmo gênero. Foi relatado que a fruta possui propriedades anticâncer, antimutagênico e antioxidante (12, 13).

Nos últimos anos, estudos vêm investigando a composição fitoquímica desta planta no qual levou ao isolamento dos seguintes compostos bioativos: acetogeninase peptídeos, ent-cauranos e alcalóides. Além disso, apresentaram atividade anticâncer (14, 15, 16).

COMPOSTOS BIOATIVOS

A presença de compostos farmacologicamente ativos em extratos das diferentes partes do araticum−do−brejo foi demonstrado em diversas pesquisas (Tabela 1). Os compostos identificados apresentam propriedades benéficas para a saúde humana, porém tornam−se necessários estudos bioquímicos in vitro dessas substâncias bioativas.

A fruta, folha, entrecasca e sementes demonstraram serem fontes potenciais de substâncias bioativas que desempenham papel de defesa desta espécie (17), podendo assim serem exploradas no desenvolvimento de alimentos, fármacos, fitoterápicos e etc, contribuindo para a promoção da saúde, pois apresentam ação na prevenção de patologias.

Dentre os compostos bioativos presentes e que apresentaram propriedade anticâncer se destaca os diterpenóides. Zhang et al., (11) verificaram que o ácido cunábico e ent-kauran-19-al-17-oicforam capazes de inibir a proliferação da linhagem celular de câncer de fígado, podendo ser um novo recurso para o desenvolvimento de fármacos.

As acetogeninas também foram identificadas e as mesmas estão intimamente relacionadas com uma ampla variedade de atividades incluindo comportamento inseticida e inibição de leucemia linfocítica, células de carcinoma e complexo mitocondrial I (17). Vale salientar que estas substâncias bioativas também são ativas contra várias células tumorais.

Estudos sobre a composição (macronutrientes, micronutrientes e dos compostos bioativos) do araticum, como por exemplo, flavonóides, carotenóides e etc não foram encontrados, sendo importante investigar o teor destas substâncias como também a toxicidade das partes da planta para que assim possa ser explorada no setor alimentício e farmacêutico.

PROPRIEDADES

As propriedades do araticum consistem nas seguintes atividades: moluscicida, larvicida, leishmanicida, antifúngica, algicida, alelopático, anticâncer, neuroprotetora como também foi capaz de inibir a acetilcolinesterase (Tabela 2). Porém verificou−se que o extrato da planta não é eficiente contra a cepa de Candida albicans e Plasmodium falciparum.

O extrato da folha apresentou diversas propriedades benéficas, sendo as seguintes: leishmanicida, alelopático, algicida e antifúngica, podendo ser explorado no tratamento da água (controle da proliferação de algas) e nas perdas provocadas por fungos nas lavouras (22, 23, 24, 25).

Além disso, as folhas mostraram vários efeitos bioativos que são essenciais para a atividade anticâncer, onde células de leucemia tratadas com o extrato exibiram viabilidade celular reduzida, aumento da atividade de eliminação radical, aumento de espécies reativas de oxigênio (ROS), redução de ATP e alteração morfologia mitocondrial (25).

Santos et al., (27) verificaram que a semente apresentou uma atividade moluscicida contra formas de Biomphalaria glabrata (adultos e ovos), podendo ser utilizada no controle da esquistossomose. Já Silva et al., (21) mostraram que o extrato foi capaz de inibir a acetilcolinesterase, sendo uma fonte potencial na prevenção de doenças como Alzheimer.

O caule mostrou ação larvicida contra Aedes aegypti, tendo potencial no controle da transmissão da dengue (28), porque as larvas e os mosquitos vêm adquirindo resistência aos inseticidas sintéticos e produtos naturais como o extrato do caule é uma opção eficiente, pois são tóxicos para os mosquitos e agride menos o meio ambiente.

A casca do araticum não demonstrou ação imunomoduladora, mas foi capaz de inibir a migração de granulócitos no qual sugere−se uma atividade inflamatória sendo o principal composto responsável o ácido caurenóico devido estimulá-la de forma significativa, ou seja, a atividade biológica não é só do extrato como também da substância bioativa (8).

Apesar da planta não ter apresentado atividade antimalárica e antifúngica contra cepa padrão de Candida albicans (29, 30), pode proporcionar vários benefícios para a saúde do ser humano, porém é imprescindível avaliar a toxicidade das partes da planta, para que assim seja explorada na formulação de produtos pelas diversas indústrias.

PROSPECÇÃO TECNOLÓGICA

O maior número de patentes que foram depositadas foi na pesquisa realizada na base United States Patent and Trademark Office (USPTO) com 10 patentes, enquanto que para European Patent Office (EPO), Instituto Nacional de Propriedade Industrial (INPI) e World Intellectual Property Organization (WIPO) foram encontrados 3, 0 e 4 patentes, respectivamente (Tabela 3).

Observou−se que apesar de diversos estudos mostrarem o potencial do Araticum−do−brejo no desenvolvimento de produtos tecnológicos, ainda há poucos produtos desenvolvidos sobre o mesmo, porém apesar disso, a sistematização do mapeamento de patentes pode influenciar significativamente a indústria, economia e institutos de pesquisa (31).

Porém verificou-se que na base do INPI ainda não há o depósito de patentes sobre o Araticum, ou seja, no Brasil ainda não foram desenvolvidos produtos tecnológicos da planta e se não tiver esforços de pesquisa nacional não forem desenvolvidos consequentemente a concorrência internacional por países desenvolvidos sempre será uma ameaça (32).

A escassez de patentes depositadas no Brasil deve-se principalmente à falta de investimentos em inovação, apesar de existirem no país bons centros de pesquisa na área de produtos naturais e inovação tecnológica, mas por ausência de um ambiente regulatório voltado para a pesquisa e desenvolvimento, faz com que empresas tenham medo de investir em patentes (33).

Além do incentivo para o desenvolvimento de produtos tecnológicos, é imprescindível pesquisas a cerca da relação custo-benefício da adoção do Araticum em produtos tecnológicos para que as empresas tenham uma maior segurança em realizar investimentos neste produto e consequentemente gerar uma maior produção de patentes a partir do fruto (34).

Quanto aos termos utilizados na pesquisa para patentes depositadas (Tabela 4) verificou-se que “Extracts of Araticum” na USPTO com 6 patentes e “Annona glabra L” na WIPO com 4 foram as que mais obtiveram um maior número de patentes com os referidos termos. Entretanto, quando utilizados termos específicos, como “Araticum flour” observou-se a ausência de patentes.

O número total de patentes encontradas nas bases da USPTO e WIPO quando utilizados os termos da pesquisa foram 9 e 4 patentes respectivamente. O uso de palavras-chave na busca de patentes é uma ferramenta que proporciona um refinamento dos estudos encontrados e facilita para o pesquisador uma visão geral das patentes depositadas por termos. A evolução anual de pedidos de depósitos de patentes nas bases de dados utilizadas (Tabela 5) demonstra que entre os intervalos anuais de 2011 a 2015 e 2016 a 2020 apenas na base USPTO foi a que apresentou maior número de patentes depositadas no qual se destaca com um total de 10 patentes sendo 5 para cada intervalo anual e já a base WIPO com 3 depósitos.

O mapeamento de desenvolvimentos científicos e tecnológicos mostrou um número muito pequeno ainda de patentes a respeito do Araticum-do-brejo, porém observou-se que vem tendo um crescimento ao longo dos últimos anos, apresentando um papel crucial na indústria, pois está disponível para as empresas qual patente de produtos deve-se investir (35).

Com relação às patentes depositadas por aplicantes, verificou-se que as empresas que apresentaram um maior número de patentes na maioria das bases, exceto na USPTO no qual obteve a mesma quantidade de patentes de aplicante pessoal. Já as universidades não apresentam valores significativos de patentes depositadas, sugerindo a falta de incentivo destas instituições (Tabela 6).

Quanto o deposito por categoria de produtos desenvolvidos observou-se um maior interesse no investimento de produtos farmacêuticos porque estes obtiveram índices maiores em todas as bases, seguido de alimentícios comum total de 3 patentes. Quanto aos produtos higiênicos e químicos foram encontrados nas bases USPTO e WIPO apenas uma patente em cada base (Tabela 7).

anticâncer, agente anti-envelhecimento, formulação tópica para cuidados com a pele e glabranina para o crescimento do cabelo, alimentícios: inibidor de deterioração do sabor e papel de embrulho (embalagem), químicos e higiênicos: inseticídio e polissacarídeo detergente, respectivamente.

Os resultados sugerem que as bases de origem americana são as que apresentam um maior número de patentes depositadas sobre a planta Araticum-do-brejo e assim acompanhando as tendências do mercado, demonstrando que a mesma vem se preocupando com a inovação tecnológica e buscando o desenvolvimento de produtos tecnológicos por fontes naturais.

Enquanto que nas indústrias brasileiras percebe-se que ainda não há patentes depositadas sobre a planta conforme se observa na base INPI no qual se sugere que a ausência de patentes deve-se principalmente à falta de investimentos das indústrias para o desenvolvimento e utilização de produtos nacionais, refletindo que a inovação tecnológica precisa ser incentivada.

CONCLUSÕES

O araticum−do−brejo é uma planta potencial para a formulação de produtos alimentícios, farmacêuticos e cosméticos, devido à ampla gama de substâncias bioativas identificadas e propriedades das diferentes partes da planta, podendo contribuir para o desenvolvimento social, econômico e ambiental do local que apresenta em abundância essa planta.

O número de patentes envolvendo o araticum ainda é insatisfatório, apesar de ser um produto nativo. A maioria das patentes estão depositadas em bases americanas, tornando-se necessário o incentivo para a exploração quanto à inovação tecnológica para que assim haja investimentos na pesquisa e desenvolvimento de produtos a partir de fontes naturais regionais.

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Capítulo de livro publicado no Congresso Brasileiro de Química dos Produtos Naturais. Para acessa-lo clique aqui.

Este trabalho foi escrito por:

Alexsandro Melquiades de Góis   ^*; Paloma Andrade Santos Araujo  ; Marcio Michael Pontes ; Vinícius Araújo de Oliveira ; Rosângela Estevão Alves Falcão ; Hiram Marinho Falcão

* Alexsandro Melquiades de Góis – Email: [email protected]

Resumo: Os metabólitos secundários vêm sendo amplamente utilizados por desempenharem diversas ações benéficas no nosso organismo. Em contrapartida, ainda existem vários metabólitos a serem encontrados na natureza, e as plantas são fontes naturais dessas substâncias. Dentre esses metabólitos, os compostos fenólicos tem grande destaque pela sua ação antioxidante, anti-inflamatória e neuroprotetora. O objetivo desse estudo foi determinar o método extrativo mais eficiente para a extração de compostos fenólicos da folha  de Senegalia bahiensis. Os teores de compostos fenólicos totais foram determinados pela metodologia de Folin-Ciocalteu e carbonato de sódio com finalidade de determinar esses compostos. O extrato número 6, obtido pela sonicação por 60 minutos do pó das folhas seca de Senegalia bahiensis em etanol a 50%, foi o que apresentou maior quantidade de fenóis totais, 195,12 mg de compostos por grama de pó seco.  Vale ressaltar que todos os outros extratos também apresentaram valores significativos de compostos fenólicos, corroborando com a literatura do gênero Senegalia. Dessa forma, S. bahiensis necessita ser estudada em relação a seu potencial biológico para melhor elucidar sua ação terapêutica.

Palavras–chave: compostos fenólicos, extrato, Senegalia bahiensis

Abstract: Secondary metabolites have been widely used because they perform several beneficial actions in our body. On the other hand, there are still several metabolites to be found in nature, and plants are natural sources of these substances. Among these metabolites, phenolic compounds stand out for their antioxidant, anti-inflammatory and neuroprotective action. The aim of this study was to determine the most efficient extraction method for the extraction of phenolic compounds from Senegalia bahiensis leaves. The contents of total phenolic compounds were determined by the Folin-Ciocalteu methodology and sodium carbonate in order to determine these compounds. Extract number 6, obtained by sonicating the dried leaves of Senegalia bahiensis in 50% ethanol for 60 minutes, showed the highest amount of total phenols, 195.12 mg of compounds per gram of dry powder. It is noteworthy that all other extracts also showed significant values ​​of phenolic compounds, corroborating the literature on the genus Senegalia. Thus, S. bahiensis needs to be studied in relation to its biological potential to better elucidate its therapeutic action.

Key Word: phenolic compounds, extract, Senegalia bahiensis

INTRODUÇÃO

Os metabólitos secundários estão sendo comumente pesquisados e utilizados por apresentarem várias ações benéficas no nosso corpo (1) e as plantas são enormes fontes naturais dessas substâncias por servirem para proteção das mesmas contra patógenos que as venham atacar ou herbívoros (2).

Dentre os diversos metabólitos secundários, os compostos fenólicos têm grande destaque por proporcionarem melhorias a nossa saúde, devido as suas ações antioxidante (3), anti-inflamatória (4), antimicrobiana (5), antifúngica (6) e antiviral (7). Os flavonoides, um grande grupo de metabólitos secundários da classe dos polifenóis, são subdividos nos grupos, antoxianinas, flavonas, flavonóis, auronas, chalconas, isoflavonas e flavononas, possuem características químicas e funcionais que as distinguem entre si. (8).

Nesse sentido, em relação à identificação de novos compostos fenólicos, o gênero Senegalia Raf, vem ganhando grande destaque pela identificação de substâncias fenólicas em algumas espécies do gênero (9), mas em contrapartida estudos em relação a identificação de seus compostos secundários são bastante escassos (10).  Na literatura são observadas pesquisas acerca de suas características morfo-anatômicas e fisiológicas, mas não são encontradas pesquisas investigando seus potenciais farmacológicos e terapêuticos (10,11).

Assim, este trabalho tem por objetivo investigar o teor de fenólicos totais presentes nos extratos das folhas de S. bahiensis e ao mesmo tempo descobrir qual método de confecção de extratos é o mais eficiente na extração desses compostos fenólicos.

MATERIAL E MÉTODOS

As folhas de Senegalia bahiensis (Benth.) Seigler & Ebinger foram coletadas nas proximidades da BR 423, cidade de Garanhuns – PE, mais precisamente na coordenada geográfica (8º52’22”S 36º28’02”W) a 964 metros do nível do mar. O material vegetal foi coletado no mês de outubro, período de aumento nos dias de calor na região semiárida. Posteriormente foram enviadas amostras da planta para serem identificadas no instituto agronômico de Pernambuco (IPA), tendo sido realizado o tombamento com número 93946.

Após a coleta, as folhas foram limpas e secas durante uma semana em estufa à 40ºC, sendo trituradas para facilitar a extração. Para a escolha do método mais eficiente de extração de compostos fenólicos, 7 gramas de folhas secas trituradas em 70 ml de solvente foram submetidas a 9 procedimentos de extração, onde tempos de sonicação variáveis e diferentes concentrações de etanol em solução aquosa foram empregados, de acordo com a tabela 1.

Após o procedimento de extração os extratos foram submetidos ao ensaio in vitro para determinar o teor de fenólicos totais. O teste seguiu a metodologia de teor de fenólicos totais (12, 13) com adaptações nas concentrações utilizadas. Para o teste, é necessário praparar uma solução de Na2CO3 a 15% utilizando água destilada para diluição. Outro reagente necessário foi o ácido gálico que serviu como controle positivo.

O ensaio foi realizado com quantidades apropriadas de reagentes e água destilada, completando um volume final de 1 ml. O volume final do ensaio foi de 1mL, amostras de 100 µL de extrato, 2 horas protegido da luz e leitura espectrofométrica  em  760nm .

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Para a determinação dos teores dos compostos fenólicos em cada extrato, uma curva padrão, relação entre os valores de absorbâncias versus concentração, usando o ácido gálico foi construída (Figura 1).

 A avaliação dos resultados determinou que todos os extratos possuem valores significativos de compostos fenólicos totais (Tabela 2). Esses valores variaram entre 105,2 à 195,12 miligramas por grama de extrato. Os dados apresentados corroboram com estudos (14, 15) onde encontraram elevados teores de compostos fenólicos em plantas do gênero Senegalia.

Dos resultados obtidos e demonstrados na tabela 2, o que apresentou menor resultado foi o extrato 1, com 105,2 mg de fenólicos por grama de extrato e o que apresentou maior resultado foi o extrato 6, com 195,12 mg de fenólicos por grama de extrato. Extratos submetidos à sonicação durante 30 minutos apresentam teores de fenólicos mais baixos do que outros métodos extrativos (16), onde também a quantidade de fenólicos pode sofrer alteração dependendo do solvente extrator que se está utilizando para confecção dos extratos (17).

Dessa forma, é possível observar que os extratos com o mesmo tipo de solvente quando aumentado o valor em minutos no sonicador, a quantidade de fenólicos aumenta, excetuando apenas o extrato 9, onde seu valor diminuiu em uma quantidade maior de minutos no equipamento (Tabela 2).

CONCLUSÕES

Os extratos das folhas de S. bahiensis apresentaram compostos fenólicos em sua composição. O extrato 1 apresentou menor quantidade enquanto que o extrato 6 apresentou maior quantidade de compostos sendo este o mais recomendável a ser utilizado em futuros ensaios envolvendo a planta.

Outras investigações precisam serem feitas a fim de melhor elucidar esses compostos e descobrir eficácias que eles podem apresentar.

AGRADECIMENTOS

Ao grupo de pesquisa em produtos naturais do LABEA.

REFERÊNCIAS

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6. Souza, Michele Moraes de, et al. “Avaliação das atividades antifúngicas e antimicotoxinas de extratos fenólicos de farelo de arroz.” (2012).

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8. Vizzotto, Márcia, A. C. R. Krolow, and Gisele Eva Bruch Weber. “Metabólitos secundários encontrados em plantas e sua importância.” Embrapa Clima Temperado-Documentos (INFOTECA-E) (2010).

9. Vital, Flávio Antônio Zagotta, Adriana Tiemi Nakamura, and Vanessa Terra. “Aspectos morfoanatômicos de Senegalia angico (Mart.) Seigler & Ebinger.(Leguminosae): uma abordagem taxonômica.” Acta Biológica Catarinense 6.4 (2019): 73-82.

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14. Vital, F. A. Z., Nakamura, A. T., & Terra, V. (2019). Aspectos morfoanatômicos de Senegalia angico (Mart.) Seigler & Ebinger.(Leguminosae): uma abordagem taxonômica. Acta Biológica Catarinense, 6(4), 73-82.

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16. Vicente, Nelma Ferreira de Paula, et al. “Determination of the phenolic, antioxidant and antimicrobial potential of leaf extracts of Pereskia grandifolia Haw.” (2020).

17. Gabr, Sara, et al. “Caracterização e otimização de extratos fenólicos de espécies de Acácia em relação à sua atividade anti-inflamatória.” Sistemática Bioquímica e Ecologia 78 (2018): 21-30.

Capítulo de livro publicado no Congresso Brasileiro de Química dos Produtos Naturais. Para acessa-lo clique aqui.

Este trabalho foi escrito por:

Maria José do Amaral e Paiva ^*; Nataly de Almeida Costa  ;Vanessa Caroline de Oliveira ; Nicole Marina Almeida Maia ; Daniele Juliana Rodrigues Gonçalves Érica Nascif Rufino Vieira  ; Edgard Augusto de Toledo Picoli ;

*Autor correspondente (Corresponding author) – Email: [email protected]

Resumo: A curcumina é um polifenol extraído do açafrão da terra (Curcuma longa L.) É o principal curcuminóide presente na planta, tanto pela concentração como por ser aquele que proporciona os maiores benefícios para a saúde. Mas apesar de todos os benefícios a curcumina é um composto insolúvel em água, sua molécula é altamente instável, sendo influenciada pelo pH do meio, oxigênio, luminosidade, apresenta baixa biodisponibilidade sistêmica e baixa eficiência de rendimento em boa parte dos métodos de extração e purificação. Muitos estudos tem sido desenvolvidos, várias técnicas são empregadas e o uso de métodos tanto isolados quanto combinados com o objetivo de melhorar a eficiência de rendimento durante a extração e purificação, a preservação da molécula, e também aumentar o tempo de circulação a biodisponibilidade e a absorção intestinal. Os métodos tradicionais muitas vezes resultam na produção de resíduos que são altamente poluentes para o meio ambiente. Alguns utilizam solventes tóxicos e apresentam maior tempo para extração, comprometendo a integridade do composto. Por causa disso técnicas alternativas ecologicamente corretas, baseadas em novas substâncias ou novas tecnologias estão sendo desenvolvidas para aumentar a eficiência de rendimento com baixo ou nenhum componente residual que possa trazer prejuízos ao meio ambiente, além disso novos métodos têm sido pesquisados para extração da curcumina em escalas maiores do que aquelas que já são atingidas. Assim o objetivo da presente revisão é apresentar estratégias utilizadas hoje para aumentar a biodisponibilidade e também métodos isolados ou combinados praticados para extração da curcumina com seus respectivos rendimentos.

Palavras chaves: biodisponibilidade, corantes naturais, curcumina, métodos de extração

Abstract: Curcumin is a polyphenol extracted from turmeric (Curcuma longa L.) It is the main curcuminoid present in the plant both because of its concentration and because it is the one that provides the greatest health benefits. But despite all the benefits, curcumin is a compound insoluble in water, its molecule is highly unstable, being influenced by the pH of the environment, oxygen, luminosity, it has low systemic bioavailability and low yield efficiency in most extraction and purification methods. Many studies have been developed, various techniques are employed and the use of both isolated and combined methods with the aim of improving the yield efficiency during extraction and purification, the preservation of the molecule, and also to increase the circulation time, the bioavailability and the intestinal absorption. Traditional methods often result in the production of waste that is highly polluting for the environment. Some use toxic solvents and take longer to extract, compromising the integrity of the compound. Because of this, alternative ecologically correct techniques based on new substances or new technologies are being developed to increase yield efficiency with low or no residual components that could harm the environment. Many methods presented are intended for small-scale extraction. It can be concluded that it is necessary that the methods, isolated or integrated, continue to be developed in order to obtain curcumin in sufficient quantities to meet all the segments demanded by the industry.

Key words: bioavailability, curcumin, extraction methods, natural dyes

INTRODUÇÃO

A procura por versões naturais dos alimentos tem crescido nos últimos anos por serem considerados mais saudáveis. Componentes culinários como os corantes vegetais são preferidos em relação aos aditivos sintéticos. Um dos corantes naturais mais utilizados em alimentos, em escala mundial, é a cúrcuma (Curcuma longa Linnaeus) (Figura 1).

Devido às suas propriedades esta especiaria utilizada a milhares de anos tem recebido interesse especial de médicos e cientistas. Além do uso culinário também tem destinação para fins medicinais, cosméticos e como suplemento dietético, atualmente tem sido adicionada a bebidas, alimentos processados e nutracêuticos (1). Alimentos funcionais são desenvolvidos utilizando a cúrcuma como ingrediente por causa dos vários benefícios promovidos à saúde (Figura2) (4).

Cúrcuma é uma planta perene rizomatosa da família Zingiberaceae, a mesma do gengibre, é nativa do Sudeste Asiático e sua distribuição para outros continentes ocorreu através da Índia. A cor da cúrcuma pode variar do amarelo brilhante ao laranja escuro (2).

O componente ativo responsável pela maioria dos benefícios proporcionados pela cúrcuma é a curcumina (3). A curcumina pode ser extraída de Curcuma longa L., Curcuma aromatica Salisb, Curcuma amada Roxburgh, Curcuma zedoaria Roxburgh e Curcuma xanthorrhiza Roxburgh, a fonte mais utilizada é a Curcuma longa L. por possuir maior quantidade de curcumina e também pela extração ser economicamente mais viável (2).  

Apesar de todos os benefícios proporcionados à saúde a curcumina é um composto insolúvel em água, a molécula é instável às variações de pH, à presença de oxigênio, à luminosidade e apresenta baixa biodisponibilidade sistêmica, (5).

Assim o objetivo da presente revisão é apresentar estratégias e métodos, isolados ou combinados, que estão sendo utilizadas para aumentar a biodisponibilidade e melhorar a eficiência de extração desse composto bioativo.

COMPOSIÇÃO E BIODISPONIBILIDADE

A composição da cúrcuma pode variar em função de fatores como a cultivar, o clima, fertilidade do solo e também o nível de maturação dos rizomas, mas de forma geral é composta por 1,8 – 5,4 % de pigmentos que são responsáveis pela coloração característica; 1,0 – 5,0 % de óleo essencial; 25 – 50 % de amido; 4,0 – 10,0 % de proteínas; 2,0 – 7,0 % de fibras e 3,0 – 7,0 % de cinzas (2).

 Após a secagem da cúrcuma são obtidos, a cúrcuma em pó, o extrato de cúrcuma e a curcumina purificada que é o principal cromóforo e representa de 2,5 a 8,1 % (7). Os principais compostos bioativos presentes na cúrcuma são curcumina 1,7-dis (4-hidroxi-3-metoxifenil) hepta-1,6-dieno-3,5-dione; desmetoxicurcumina 1-(4-hidroxipentenil) -7-(4-hidroxi-3-metoxipentenil) hepta-1,6-dieno-3,5-dione e bisdemetoxicurcumina 1,7-bis(4-hidroxipentenil) hepta-1,6-dieno-3,5-dione nas proporções de 70-77%, 18-20% e 5-10% respectivamente e são denominados comumente de curcuminóides, em 1993 foi isolado o quarto curcuminóide ciclocurcumina, presente apenas em traços (8) (Figura 3).

O composto encontrado em maior quantidade é a curcumina denominada também por difluoroilmetano e é aquele que mais colabora com os benefícios, descritos da cúrcuma, para promover a saúde (10). A curcumina e seus metabólitos formam as β-dicetonas que possuem várias propriedades farmacológicas (7)

Apesar dos muitos benefícios do uso da cúrcuma seus principais compostos bioativos, os curcuminóides, apresentam baixa biodisponibilidade pois são metabolizados e excretados rapidamente. Mesmo que a degradação seja rápida e assim a absorção não seja considerada boa, a ingestão através da dieta em diferentes matrizes alimentares, de acordo com Mahale et. al. (12), permitiu que fosse detectada a presença de curcuminóides no plasma humano, sendo necessárias mais pesquisas para verificar quais os efeitos farmacológicos desses baixos níveis na saúde.

 De forma geral são necessárias dosagens altas de curcumina, que é o principal composto bioativo, para indução de respostas que promovem a saúde. Através de estudos das ações biológicas da curcumina administrada como açafrão cru de forma oral em humanos Singletary & Sharma (10) identificaram a baixa solubilidade em água, baixa absorção intestinal e também degradação metabólica rápida, o que compromete a distribuição sistêmica e a biodisponibilidade. Pesquisas vem sendo desenvolvidos para identificar novas abordagens na forma de entregar o composto para que as propriedades benéficas sejam plenamente usufruídas.  Uma das estratégias aplicadas é o preparo de formulações contendo outros compostos naturais juntamente com os curcuminóides para aprimorar a absorção, a piperina é um desses compostos (13).

 A piperina é um composto orgânico alcalóide derivado da pimenta do reino que apresenta propriedades anti-inflamatórias, antidepressivas e antioxidantes, esta potencializa os efeitos da cúrcuma na redução do estresse oxidativo e da resposta inflamatória por aumentar a biodisponibilidade dos curcuminóides (14).

 De acordo Panahi (14) a combinação de piperina e curcuminóides proporcionou melhora significativa no estado oxidativo e resposta inflamatória em pacientes com Síndrome Metabólica, com redução da PCR.

Silva-Santana et. al. (13) compararam os efeitos da cúrcuma isolada e em combinação com piperina oferecidas a pacientes de hemodiálise e identificaram redução de malondialdeído, que é um marcador de estresse oxidativo, e também redução de ferritina no grupo que recebeu a combinação de cúrcuma e piperina, mostrando que essa combinação pode ser eficiente para modular tanto a resposta inflamatória quanto e estresse oxidativo em pacientes de hemodiálise.

Outra estratégia aplicada para aumentar a biodisponibilidade da curcumina e de outros curcuminóides é sua complexação ou incorporação em micelas, microemulsões, lipossomas, nanopartículas, moléculas lipídicas e de biopolímeros que permitem a circulação do composto por mais tempo por oferecer maior resistência aos processos durante a metabolização (Figura 4) (10, 11, 15, 16, 17 18).

Púrpura et. al.  (16) avaliaram a biodisponibilidade da curcumina em formulações complexadas com  γ-ciclodextrinas comparadas com extrato de curcumina não formulado padronizado, formulação comercial de fitossoma de curcumina e curcumina com óleos essências do próprio açafrão e os resultados apontaram, significativamente, que a formulação complexada com γ-ciclodextrina proporcionou melhor absorção da curcumina em humanos saudáveis, o que foi verificado através das maiores concentrações plasmáticas médias de curcumina e curcuminóides totais, medidos por HPLC-MS/MS. A ciclodextrina, oligossacarídeo cíclico, forma um composto molecular com compostos lipofílicos melhorando assim a dispersão aquosa e a biodisponibilidade da curcumina.

O encapsulamento também pode aumentar a biodisponibilidade sistêmica desse composto. Neves et. al.  (5) encapsularam a curcumina com o leite em pó, os resultados mostraram estabilidade da atividade antioxidante da curcumina e bons rendimentos. Isso ocorreu porque o leite em pó contém micelas de caseínas que são anfifílicas, ou seja, possuem uma região hidrofílica e uma hidrofóbica que é solúvel em lipídios e solventes orgânicos, essas micelas apresentam porosidade assim são ideais para carreamento da curcumina que é hidrofóbica. A encapsulação foi por spray-drying e as avaliações da estabilidade foram realizadas ao longo do tempo de armazenamento.

Pesquisas mais recentes vêm mostrando também a influência da microbiota intestinal na degradação dos curcuminóides. Bresciani et. al. (19) ao estudarem o metabolismo colônico humano dos curcuminóides em resposta a extratos de curminóides formulados e não formulados com lecitina, em modelo in vitro por 24 horas, detectaram maiores concentrações de bis(demetil)-tetraidrocurcumina e bis(demetil)-hexaidrocurcumina no extrato formulado com lecitina

De acordo com Púrpura et. al. (16) os microrganismos que colonizam o trato gastrointestinal exercem importante papel na degradação desses compostos em vários metabólitos. A ação dos microrganismos que promove a maior solubilização da curcumina é realizada através de mudança estrutural na molécula via efeito enzimático, como a glicosilação em hidroxila fenólica, desmetoxilação ou conexão do grupo hidrofílico que tem a finalidade de degradar a curcumina em seus derivados, em metabólitos e também em análogos (20).

 No estudo de Tan et. al. (21) foi realizada a avaliação de um modelo in vitro para metabolização dos três principais curminóides da cúrcuma, nas seguintes proporções 80,1% curcumina, 15,6%, desmetoxicurcumina e 2,6% bis-demetoxicurcumina, por starters iniciais de fezes humanas por 24 horas. Após o período de incubação e análise dos metabólitos resultantes, através da cromatografia líquida de ultra alta eficiência e espectrometria de massa com armadilha de íons (UHPLC-MSn), foi verificado que cerca de 24% da curcumina, 61% da desmetoxicurcumina e 87% da bis-desmetoxicurcumina sofreram degradação pela microbiota fecal. Os três principais metabólitos identificados foram a tetrahidrocurcumina (THC), ácido diidroferúlico (DFA) e um metabólito com uma massa precisa de 181,08734, identificado como 1-(4-hidroxi-3-metoxifenil)-2-propanol. Os autores sugerem estudos adicionais para averiguação da biodisponibilidade da curcumina nesses produtos oriundos da degradação pela microbiota fecal.

Os metabólitos da curcumina ingerida por via oral são reduzidos a dihidrocurcumina e tetrahidrocurcumina que são conjugados com glicuronídeo e/ou sulfato, resultando em curcumina glicuronósido, dihidrocurcumina glicuronósido, tetrahidrocurcumina glicuronósido ou monossulfato correspondente e mistura de sulfato/glucuronosídeo (16). Apesar dos esforços com as pesquisas já desenvolvidas novos estudos se fazem necessários para aumentar o tempo de circulação da curcumina, sua biodisponibilidade e consequentemente a absorção intestinal. Outro fator ao qual os cientistas tem se dedicado a estudar é a forma como a curcumina é extraída já que, de forma geral, seu rendimento é considerado baixo.

MÉTODOS PARA EXTRAÇÃO DA CURCUMINA

Vários métodos são aplicados para extração da curcumina, cada método tem suas vantagens, desvantagens, e também diferentes taxas de rendimento. A extração da curcumina e dos outros curcuminóides da cúrcuma pode ser feita por metanol, etanol, acetonitrila, dimetil sulfóxido, acetona e outros solventes que sejam polares, visto que os curcuminóides são insolúveis em água e éter, além desses sua dissolução também pode ser em alguns solventes hidrocarbonetos, como hexano e ciclohexano. Para a escolha do solvente deve ser analisada a sua eficiência de extração e sua recuperação, para que os níveis residuais sejam mínimos (22, 23).  

A extração com solventes químicos, de acordo com Rao et. al, (24), apesar de ser economicamente mais viável pode deixar contaminantes tanto de reagentes como de catalisadores. Outra opção é a extração por equipamentos, mas este apresenta menor eficiência por causa do desperdício de matéria prima e presença de compostos voláteis (25, 18).

Pode também ser aplicado pré-tratamento com enzimas para promover o rompimento das membranas e dos constituintes fibrosos da parede celular do vegetal melhorando o rendimento de extração, de acordo com Jiang et al. (26), as condições desse modelo de extração proporcionam ganhos ao meio ambiente e é economicamente viável.

Devido à instabilidade da estrutura da molécula de curcumina quanto à pH, luminosidade, altas temperaturas e até mesmo toxicidade de muitos solventes utilizados, técnicas alternativas de extração estão sendo desenvolvidas no decorrer dos anos de pesquisa, como a utilização dos fluídos subcríticos, supercríticos e líquidos pressurizados. A técnica do CO₂ supercrítico é descrita como um método que não polui o meio ambiente como alguns métodos convencionais, mantém a integridade dos compostos, é de baixo custo e não inflamável (27, 28).

As técnicas de extração também podem ser combinadas para que sejam realizadas de forma integrada otimizando as condições de processo e preservando a integridade do composto.  Arachchilage et. al. (29), aplicaram o processamento a alta pressão como pré-tratamento para extração da curcumina através dos métodos de Soxhlet e assistido por ultrassom. Os autores encontraram diferença significativa nos tratamentos que foram submetidos ao pré-processamento em relação àqueles que não foram para os dois métodos de extração utilizados. O teor de curcumina no extrato foi de 76,2% no método de extração por Soxhlet e de 57,5% por ultrasson em relação ao controle sem pré-tratamento. A recuperação da curcumina foi superior ao controle em 32,9% e 23,8%, respectivamente.

Os principais métodos utilizados para extração e purificação da curcumina com os respectivos rendimentos estão descritos na tabela 1.

As várias formas de extração e purificação da curcumina apresentam vantagens e desvantagens e também rendimentos diferentes, para identificar a que melhor se aplica é necessário analisar cada método baseado nos objetivos a serem atingidos, na viabilidade econômica, acesso a equipamentos, reagentes, se apesenta bom rendimento e se é ou não ecologicamente correto. 

CONCLUSÃO

Por causa das descobertas ao longo dos anos sobre os benefícios da curcumina para a saúde, estudos devem continuar a serem realizados com o objetivo de identificar novas formas de aumentar a sua biodisponibilidade.

A busca dos consumidores por alimentação mais saudável tende a aumentar, assim a curcumina deverá ser cada vez mais demandado como ingrediente de alimentos funcionais e como suplemento

Métodos para extração desse composto em escalas maiores do que aquelas que já são atingidas são necessários para atender as demandas da indústria.

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