Extração de compostos bioativos do resíduo do processamento da goiaba (Psidium guajava) utilizando líquidos iônicos

Abstract

O presente trabalho teve como objetivo elaborar uma revisão bibliográfica, uma prospecção científica e tecnológica a respeito dos LIs para extração de bioativos, além de otimizar os parâmetros de extração e obter compostos fenólicos do resíduo do processamento da goiaba utilizando extração com LI assistida por ultrassom (ELIAU) e comparando o extrato otimizado a solventes tradicionais na recuperação desses compostos. A etapa 1 consistiu na revisão bibliográfica sobre a goiaba e o resíduo do processamento, e os principais eventos históricos, características, vantagens, desvantagens e efeitos adversos do uso de LIs na Ciência de Alimentos. Na etapa 2, foi realizada uma prospecção científica e tecnológica avaliando o uso dos LIs para extração. Observou-se um crescimento das pesquisas com LIs, porém, os resultados sugerem reduzida transferência de tecnologia e proteção das pesquisas desenvolvidas. Nas etapas experimentais foram utilizadas amostras de goiaba comerciais e obtido o resíduo (casca, semente e sobras de polpa). Na etapa 3, foi utilizado um delineamento 23 para avaliar a influência da concentração do LI (0,4; 1,45 e 2,5 mol L-1 de cloreto de 1-butil-3-metilimidazólio [BMIM][Cl]), tempo de extração (10, 25 e 40 min) e temperatura (35, 45 e 55 °C) na extração de fenólicos totais e no potencial antioxidante dos extratos. O LI em 2,5 mol L-1 foi eficiente na recuperação dos fenólicos totais (4,01 mg g-1 ácido gálico) e maior atividade antioxidante (8,77 mg g-1 ác. ascórbico), com resultados superiores ao controle utilizando metanol (1,58 mg g-1 ác. gálico e 3,65 mg g-1 ác. ascórbico). Na etapa 4, foi realizado um planejamento 24 (variando tipo de LI - [BMIM][Cl] e tetrafluoroborato de 1-butil-3-metilimidazólio [BMIM][BF4], razão amostra/solvente, tempo de ultrassom e temperatura) avaliando-se os fatores significantes na extração dos compostos fenólicos com atividade antioxidante do resíduo do processamento da goiaba com ELIAU. Os fatores significantes ?tipo de LI? e ?razão amostra/solvente? foram otimizados utilizando um delineamento composto central rotacional 22, e função desejabilidade, em função das mesmas respostas. A condição otimizada: razão amostra/solvente de 20 g L-1 de resíduo de goiaba, 25 min de extração por ultrassom, a 45 °C, usando 100% de uma solução aquosa de 2,5 mol L-1 de [BMIM][BF4] (definida na etapa 3), foi comparada em relação aos fenólicos totais, flavonóis totais, taninos condensados e orto-difenóis; e atividade antioxidante (DPPH, FRAP, ABTS, inibição da peroxidação lipídica, poder quelante de Fe2+ e Cu2+) com extratos obtidos com etanol 100, 80 e 50%, metanol 100, 80 e 50%, água e água acidificada (1% de ác. acético). A extração ELIAU recuperou principalmente taninos condensados (6,44 mg g-1 catequina), e compostos orto-difenólicos (1,76 mg g-1 ac. cafeico,). Também foi eficaz na extração de compostos antioxidantes, considerando as respostas de DPPH (14,28 mg g-1 ác. ascórbico), FRAP (20,71 mg g-1 ac. ascórbico), ABTS (43,60 mg g-1 Trolox), e potencial de quelar íons Cu2+. O uso de LIs mostrou-se uma alternativa rápida, robusta e inovadora em substituição aos solventes orgânicos para obtenção de compostos fenólicos com ação antioxidante do resíduo do processamento da goiaba, agregando valor a esse subproduto industrial.

Abstract: The present work aimed to elaborate a bibliographic review, a scientific and technological prospection regarding ILs for the extraction of bioactive, in addition to optimizing the extraction parameters and obtaining phenolic compounds from the guava processing residue using ultrasound-assisted IL extraction (ELIAU) and comparing the optimized extract to the traditional solvents in the recovery of these compounds. Step 1 consisted of a literature review on guava and its processing residue and the main historical events, characteristics, advantages, disadvantages, and adverse effects of using ILs in Food Science. In step 2, a scientific and technological prospection was carried out to evaluate the use of ILs for extraction. An increase in research with ILs was observed; however, the results suggest the reduced technology transference and protection of the research developed with IL. Commercial guava samples were used in the experimental stages, and the residue (peel, seed, and pulp leftovers) was obtained. In step 3, a design 23 was used to evaluate the influence of IL concentration (0.4, 1.45, and 2.5 mol L-1 of 1-butyl-3-methylimidazolium chloride [BMIM][Cl]), extraction time (10, 25 and 40 min) and temperature (35, 45 and 55 °C) on the extraction of total phenolics and antioxidant potential of the extracts. The IL in 2.5 mol L-1 was efficient in the recovery of total phenolics (4.01 mg g-1 gallic acid) and higher antioxidant activity (8.77 mg g-1 ascorbic acid), with better results than the control using methanol (1.58 mg g-1 gallic acid and 3.65 mg g-1 ascorbic acid). In step 4, a 24 design was carried out (varying type of IL - [BMIM][Cl] and 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate [BMIM][BF4], sample/solvent ratio, ultrasound time, and temperature) evaluating the significant factors in the extraction of phenolic compounds with antioxidant activity from guava processing residue with ELIAU. The significative factors ?IL type? and ?sample/solvent ratio? were optimized using a 22 central rotational composite design, and desirability function, evaluating the same responses. The optimized condition: sample/solvent ratio of 20 g L-1 of guava residue, 25 min ultrasonic extraction at 45 °C, using 100% of a 2.5 mol L-1 aqueous solution of [BMIM] [BF4] (defined in step 3), was compared for total phenolics, total flavonols, condensed tannins and ortho-diphenols; and antioxidant activity (DPPH, FRAP, ABTS, inhibition of lipid peroxidation, chelating power of Fe2+ and Cu2+) with extracts obtained with 100, 80 and 50% ethanol, 100, 80 and 50% methanol, water and acidified water (1% of acetic acid). The ELIAU extraction recovered mainly condensed tannins (6.44 mg g-1 catechin), and ortho-diphenolic compounds (1.76 mg g-1 caffeic ac.). It was also effective in the extraction of antioxidant compounds, considering the responses of DPPH (14.28 mg g-1 ascorbic acid), FRAP (20.71 mg g-1 ascorbic acid), ABTS (43.60 mg g-1 Trolox), and potential to chelate Cu2+ ions. The use of ILs proved to be a fast, robust, and innovative alternative to replace organic solvents to obtain phenolic compounds with antioxidant action from the guava processing residue, adding value to this industrial by-product.