Extração de antocianinas do tegumento de feijão preto com soluçõess aquosas de solventes eutéticos profundos por técnicas emergentes

Abstract

Existe atualmente um grande interesse na busca de novas fontes de pigmentos naturais que possam, mediante o seu consumo, tornar a dieta mais funcional e saudável. O feijão tem chamado a atenção de pesquisadores por conter alta quantidade de compostos bioativos benéficos à saúde. Dentre esses compostos destacam-se as antocianinas (presentes nos tegumentos), que são compostos antioxidantes responsáveis também pela cor vermelha, azul, roxa e laranja de muitas espécies vegetais. Entretanto, no processo de colheita e beneficiamento de feijões é gerada uma grande quantidade de resíduos com baixo valor comercial, as ?bandinhas?. Esse termo é popularmente utilizado para classificar os grãos de feijão quebrados obtidos durante o beneficiamento do produto. Nesse contexto, a finalidade deste trabalho foi obter extratos ricos em compostos fenólicos e antocianinas a partir do resíduo industrial de feijão (Phaseolus vulgaris), utilizando diferentes processos de extração e solventes alternativos, a fim de avaliar o potencial funcional desses extratos. Para isto, foi realizada uma triagem preliminar por maceração empregando 5 diferentes solventes eutéticos profundos (DES), o que resultou na indicação da mistura de cloreto de colina:ácido cítrico como DES, devido ao baixo custo, adequadas propriedades físico-químicas e maior extração de antocianinas monoméricas totais. Após seleção do solvente, foi realizada a extração com água subcrítica (SWE) mediante a variação de vazão (de 3 a 5 mL/min), temperatura (de 90 a 130 °C) e concentração de DES (cloreto de colina:ácido cítrico), de 1 a 9%. Também foi realizada a extração assistida por ultrassom, do inglês Ultrasound Assisted Extraction (UAE), tendo como variáveis, potência, de 150 W a 450 W, temperatura de 30 a 70 °C e concentração do DES selecionado de 1 a 9%. Todos os extratos obtidos foram avaliados em termos de conteúdo de compostos fenólicos totais (CFT), teor de antocianinas monoméricas totais (AMT) e atividade antioxidante (AA) pelos métodos DPPH e ABTS. As antocianinas presentes em todos os extratos foram também identificadas e quantificadas por cromatografia líquida de alta eficiência. Para todos os compostos estudados (CFT, AMT e AA) o método UAE apresentou melhores resultados quando comparado com SWE, sendo de aproximadamente 40% a mais para AMT, 52% para CFT, 53% para AA por DPPH e 71% para AA por ABTS. Com isso, esta técnica foi selecionada para avaliar a estabilidade e a concentração do extrato nos compostos bioativos alvo. Para a estabilidade, os extratos com DES selecionado mostraram ser protetores quanto a degradação das antocianinas em relação a temperatura e a luz, quando comparado aos extratos em água. Visto a adequada estabilidade das AMT com o DES, um desafio foi proposto de concentração do extrato, sem perder a qualidade. Para isto, o método de crioconcentração em blocos assistido por centrifugação foi realizado, sendo eficaz, tendo um aumento de aproximadamente 3 vezes da concentração inicial de AMT. Diante disso, a UAE com solventes alternativos como DES, e a concentração do extrato por crioconcentração permitiram obter resultados satisfatórios e sugerem um grande potencial para o aproveitamento do resíduo de feijão para a obtenção de extratos com alto valor agregado.

Abstract: There is currently great interest in the search for new sources of natural pigments that can, through their consumption, make the diet more functional and healthier. The bean has attracted the attention of researchers because it contains a high amount of bioactive compounds beneficial to health. Among these compounds, the anthocyanins (present in integuments) stand out, which are antioxidant compounds that are also responsible for the red, blue, purple and orange color of many plant species. However, in the process of harvesting and processing beans, a large amount of waste with low commercial value is generated, the ?bandinhas?. This term is popularly used to classify the broken bean grains obtained during the processing of the product. In this context, the purpose of this work was to obtain extracts rich in phenolic compounds and anthocyanins from the industrial residue of beans (Phaseolus vulgaris), using different extraction processes and alternative solvents, in order to evaluate the functional potential of these extracts. For this, a preliminary screening by maceration was carried out using 5 different deep eutectic solvents (DES), which resulted in the indication of the mixture of choline chloride: citric acid as DES, due to the low cost, adequate physical-chemical properties and greater extraction of total monomeric anthocyanins. After solvent selection, extraction with subcritical water (SWE) was performed by varying the flow rate (from 3 to 5 mL / min), temperature (from 90 to 130 ° C) and DES concentration (choline chloride: citric acid) ), from 1 to 9%. Ultrasound-assisted extraction (UAE) was also performed, having as variables, power, from 150 W to 450 W, temperature from 30 to 70 ° C and concentration of the DES selected from 1 to 9%. All extracts obtained were evaluated in terms of content of total phenolic compounds (CFT), content of total monomeric anthocyanins (AMT) and antioxidant activity (AA) by the DPPH and ABTS methods. The anthocyanins present in all extracts were also identified and quantified by high performance liquid chromatography. For all the studied compounds (CFT, AMT and AA) the UAE method showed better results when compared to SWE, being approximately 40% more for AMT, 52% for CFT, 53% for AA by DPPH and 71% for AA by ABTS. Thus, this technique was selected to assess the stability and concentration of the extract in the target bioactive compounds. For stability, extracts with selected DES have shown to be protective against anthocyanin degradation in relation to temperature and light, when compared to extracts in water. In view of the adequate stability of AMT with DES, a challenge was proposed to concentrate the extract, without losing quality. For this, the centrifugation-assisted block cryoconcentration method was performed, being effective, with an increase of approximately 3 times the initial AMT concentration. In view of this, the UAE with alternative solvents such as DES, and the concentration of the extract by cryoconcentration allowed to obtain satisfactory results and suggest a great potential for the use of the bean residue to obtain extracts with high added value.