Efeito de diferentes métodos de extração sobre o perfil fenólico e potencial bioativo de resíduos obtidos do processamento do café (Coffea arabica L.)

Abstract

O café é uma das principais commodities mundiais e seu processamento é responsável por grande geração de resíduos. Dentre os subprodutos da cadeia produtiva do café encontram-se a borra de café e película prateada, os quais possuem compostos bioativos de interesse, como compostos fenólicos. O trabalho objetivou avaliar os extratos da borra de café e película prateada obtidos por três diferentes métodos: extração com auxílio de ultrassom, extração com auxílio de enzimas e na combinação dos métodos de extração assistida por ultrassom e tratamento enzimático. Os extratos foram analisados quanto ao teor de compostos fenólicos totais e perfil fenólico por LC-MS/MS, além das propriedades antioxidantes pelos métodos ABTS, DPPH e ORAC e atividade antibacteriana. As três extrações aplicadas foram eficazes na liberação de compostos fenólicos, tendo sido a extração assistida por ultrassom a mais eficiente com 27,84 mg GAE.g-1 para borra de café (CG) e 19,98 mg GAE.g-1 para película prateada (CS). A atividade antioxidante pelo método ABTS foi maior para os extratos na borra de café obtidos pelo método ultrassom e enzima, e a extração assistida por enzima apresentou a melhor atividade antioxidante na película prateada. Já para o método DPPH, a maior atividade antioxidante foi encontrada para as extrações com ultrassom para as duas matrizes. Por fim, o método de ORAC apresentou os maiores resultados para a extração assistida por ultrassom na borra de café. A partir do perfil fenólico foram identificados 29 compostos em ambas as matrizes, e foi observado que a extração assistida por enzimas foi mais eficiente na extração dos compostos fenólicos da borra de café, tendo o ácido clorogênico, ácido caféico e 2,4 DHBA como compostos majoritários; e a extração com os métodos combinados foi a mais eficaz para a película prateada, com o ácido clorogênico, 2,5 DHBA, 3,4 DHB e ácido cafeico como os compostos principais. A partir da composição bioativa, a análise de componentes principais mostrou o agrupamento das amostras de acordo com o método de extração empregado. A atividade antibacteriana dos extratos, frente a bactérias Gram-positivas e Gram-negativas para as duas matrizes, obtidos pelo método combinado apresentaram maior efetividade, variando de 6,24 a 12,48 µg/mL. Em resumo, os extratos aquosos dos subprodutos borra de café e película prateada, principalmente quando utilizado o complexo enzimático como assistente de extração ou a combinação dos métodos, ultrassom e enzima, são alternativas eficazes na recuperação de compostos fenólicos individuais enquanto que, para compostos fenólicos totais, o método auxiliado por ultrassom obteve resultados superiores. Além disso, as metodologias de extração aplicadas são alternativas ambientalmente seguras e promovem a economia circular, possibilitando a reutilização de compostos naturais, transformando resíduos em matéria-prima para a extração de compostos de interesse.

Abstract: Coffee is one of the world's main commodities and its processing is responsible for a large amount of waste. Among the by-products of the coffee production chain are coffee grounds and silver film, which have bioactive compounds of interest, such as phenolic compounds. The study aimed to evaluate the extracts of coffee grounds and silver film obtained by three different methods: extraction with the aid of ultrasound, extraction with the aid of enzymes and in the combination of ultrasound-assisted extraction methods and enzymatic treatment. The extracts were analyzed for total phenolic compounds content and phenolic profile by LC-MS/MS, in addition to antioxidant properties by ABTS, DPPH and ORAC methods and antibacterial activity. The three extractions applied were effective in the release of phenolic compounds, the ultrasound-assisted extraction being the most efficient with 27.84 mg GAE.g-1 for coffee grounds (GC) and 19.98 mg GAE.g-1 for silverskin (CSS). The antioxidant activity by the ABTS method was higher for the extracts in the coffee grounds obtained by the ultrasound and enzyme method, and the enzyme-assisted extraction showed the best antioxidant activity in the silverskin. As for the DPPH method, the highest antioxidant activity was found for the ultrasound extractions for the two matrices. Finally, the ORAC method showed the highest results for the ultrasound-assisted extraction of coffee grounds. From the phenolic profile, 29 compounds were identified in both matrices, and it was observed that the enzyme-assisted extraction was more efficient in the extraction of phenolic compounds from coffee grounds, with chlorogenic acid, caffeic acid and 2,4 DHBA as compounds majority; and the extraction with the combined methods was the most effective for the silver film, with chlorogenic acid, 2.5 DHBA, 3.4 DHB and caffeic acid as the main compounds. From the bioactive composition, the analysis of principal components showed the grouping of samples according to the extraction method used. The antibacterial activity of the extracts, against Gram-positive and Gram-negative bacteria for the two matrices, obtained by the combined method showed greater effectiveness, ranging from 6.24 to 12.48 µg/mL. In general, the aqueous extracts of the byproducts of coffee grounds and silver film, mainly when using the enzymatic complex as an extraction assistant or the combination of methods, ultrasound and enzyme, are effective alternatives in the recovery of individual phenolic compounds while, for phenolic compounds total, the ultrasound-assisted method obtained superior results. In addition, the extraction methodologies applied are environmentally safe alternatives and promote the circular economy, enabling the reuse of natural compounds, transforming waste into raw material for the extraction of compounds of interest.