Caracterização do lúpulo (Humulus lupulus l.) cultivado no Brasil, obtenção dos seus extratos e aplicação em filmes poliméricos

Abstract

O objetivo deste trabalho foi caracterizar os compostos bioativos do lúpulo (Humulus lupulus L. var. Cascade) cultivado pela primeira vez em grande escala e sem técnicas artificiais no Brasil (LB), comparando-o com a mesma variedade proveniente dos Estados Unidos (LU) e aplicar os extratos em filmes poliméricos ativos. Um delineamento composto central rotacional (DCCR) foi utilizado para determinar os melhores parâmetros de extração para os compostos fenólicos totais (CFT) para o LB e posteriormente as melhores condições foram aplicadas para a extração de LU. Comparativamente, o LB apresentou maior teor de CFT, flavonoides totais e, consequentemente, maior atividade antioxidante que o LU. Flavonoides como isoquercetina (97,17 a 10,28 mg 100 mL-1) e quercetina (16,56 a 2,38 mg 100 mL-1) foram os compostos identificados em maior quantidade nos extratos de lúpulo LB e LU (seco e liquido). Os extratos de lúpulo apresentaram concentração inibitória mínima (CIM) contra microrganismos como Staphylococcus aureus (100 µL mL-1), Bacillus cereus (100 µL mL-1) e Proteus mirabilis (300 µL mL-1). A composição físico-química (umidade, cinzas, proteína, lipídeos, fibras brutas e carboidratos) dos cones de lúpulo LB e LU apresentou diferença significativa (p < 0,05) em todos os parâmetros avaliados. Os principais compostos do óleo essencial dos lúpulos brasileiro (OLB) e dos EUA (OLU) foram trans-ß-farneceno, ß-selineno, mirceno, a-selineno, a- humuleno e ß-cariofileno. Os compostos fenólicos predominantes nos cones dos lúpulos foram ácido protocatecuico, isoquercetina e ácido ferúlico. O extrato de lúpulo brasileiro (ELB) e o OLB apresentaram maior atividade antioxidante quando comparados com o extrato de lúpulo dos EUA (ELU) e o OLU. Além disso os extratos apresentaram maior potencial antioxidante, que os óleos essenciais em ambas as amostras. Filmes foram preparados com diferentes proporções de polímeros a partir de quatro formulações diferentes, nos quais foram adicionados 10, 20 e 40 % dos extratos LB e LU. A formulação F2 contendo 70% quitosana, 30% poli(álcool vinílico) e 10% sorbitol apresentou melhores propriedades mecânicas, de cor, e menor ângulo de contato com a água, além de apresentar propriedade térmicas, reológicas, morfológicas e de espessura que confirmam a obtenção de filmes poliméricos finos. A atividade antioxidante dos filmes contendo extrato de LU foi maior em comparação com os filmes contendo extrato de LB. De acordo com os resultados sugere-se que os filmes podem ser eficazes na prevenção à oxidação em alimentos, por apresentar um atividade antioxidante.

Abstract: This study work aimed to characterize the bioactive compounds of hops (Humulus lupulus L. var. Cascade) grown for the first time on a large scale and without artificial techniques in Brazil (BH), comparing it with the same variety from the United States (UH) and apply the plant extracts to active polymer films. A central composite rotational design (CCRD) was used to optimise the extraction parameters for the yield of total phenolic compounds (TPC) for BH while the best conditions were applied for the extraction of UH. BH presented higher TPC content, total flavonoids and, consequently, higher antioxidant activity than UH. Flavonoids such as isoquercitin (97.17 to 10.28 mg 100 mL -1) and quercetin (16.56 to 2.38 mg 100 mL -1) were the compounds identified in greater quantity in hop extracts (dry and liquid). Hop extracts were effective against microorganisms such as Staphylococcus aureus (100 µL mL -1), Bacillus cereus (100 µL mL -1) and Proteus mirabilis (300 µL mL -1). The physicochemical composition (moisture, ash, protein, lipids, crude fibers and carbohydrates) of hops cones (BH and UH) presented a significant difference (p <0.05) in all evaluated parameters. The main compounds of Brazilian hop (BHO) and USA hop (UHO) essential oils were trans-ß-farnecene, ß-selinene, mirceno, a-selinene, a-humulene and ß- cariofileno. The predominant phenolic compounds in hop cones were protocatecuic acid, isoquercitin and ferulic acid. Brazilian hop extract (BHE) and BHO showed higher antioxidant activity when compared to USA hop extract (UHO) and UHO. In addition, extracts presented higher antioxidant potential. Twelve films were prepared with different proportions of polymers from four different formulations in which 10, 20 and 40% of the BH and UH extracts were added. The F2 formulation containing 70% chitosan, 30% polyvinyl alcohol and 10% sorbitol showed better mechanical properties, color and lower contact angle with water, besides having thermal, rheological, morphological and thickness properties that confirm the production of thin polymer films. The antioxidant activity of the films containing UH extract was higher in comparison to the films containing BH extract. According to the results it is suggested that the films may be effective in preventing oxidation in foods, as they have an antioxidant activity.