Preparação, caracterização e aplicação de solvente eutético profundo natural composto por mentol e ácido caprílico na extração de compostos bioativos de resíduos da indústria alimentícia

Abstract

A procura de alternativas verdes para substituir os solventes orgânicos tóxicos vem sendo bastante estudada, sendo que uma das mais recente é a utilização de solventes eutéticos profundos (DES). Os DES têm sua síntese simples e são formados por compostos menos perigosos e mais baratos quando comparados com os solventes convencionais. É possível a utilização de ácidos orgânicos e aminoácidos para a síntese do DES, nesse caso são chamados de solventes eutéticos profundos naturais (NADES). Neste estudo, foi sintetizado o NADES formado por mentol e ácido caprílico. O NADES preparado foi caracterizado por diferentes técnicas e aplicado como solvente na extração de compostos bioativos de resíduos da indústria alimentícia. As técnicas de caracterização de RMN-H, DSC, TGA, IV, densidade, viscosidade, índice de refração e ensaio microbiológico, indicaram que o NADES proposto foi obtido com sucesso. A aplicação do NADES foi realizada empregando extração sólido-líquido para extrair compostos fenólicos de casca de maçã e ß-caroteno de casca de beterraba e cenoura. Os parâmetros tempo de extração, proporção entre a massa do extrato e volume de NADES e temperatura foram otimizados utilizando planejamentos multivariados e univariados. A condição experimental otimizada para a extração dos fenólicos foi de 105 min para o tempo, 1:2 (m/v) para a proporção e 25 °C para a temperatura. Essas mesmas condições foram também foram aplicadas para a extração do ß-caroteno. A análise de compostos fenólicos extraídos da casca de maçã empregando LC-MS/MS revelou a presença de ácido clorogênico, ácido ferúlico, ácido metoxifenilacético, vanilina e ácido 4-aminobenzoico em concentrações variando de 0,99 a 6,45 µg g-1 nos extratos. Enquanto isso, a determinação de ß-caroteno nos extratos empregando LC-DAD mostrou uma concentração de 0,44 µg g-1 para casca de beterraba e 790 µg g-1 para casca de casca de cenoura. Os limites de detecção e quantificação obtidos foram abaixo de 0,5 mg L-1 permitindo quantificar os compostos bioativos nas diferentes matrizes. O estudo realizado indicou que o NADES avaliado pode ser uma interessante alternativa de solvente verde para a produção de extratos de compostos bioativos a partir de resíduos gerados pela indústria alimentícia. Esses extratos contendo compostos bioativos poderiam ser aplicados na própria indústria alimentícia ou na indústria de cosméticos aja vista os inúmeros benefícios desses compostos bioativos para a saúde, gerando valor agregado aos resíduos avaliados.

Abstract: New green alternatives to replace toxic organic solvents have been extensively studied, and one of the most recent is the use of deep eutectic solvents (DES). They have a simple synthesis and are made with cheaper and less dangerous compounds when compared to conventional solvents. It?s possible to use organic acids and amino acids to synthesize DES, in that case they are called natural deep eutectic solvents (NADES). In this study, a NADES was synthesize using menthol and caprylic acid. Different techniques were used to characterize the NADES, and it was applied as a solvent in the extraction of bioactive compounds from food industry residues. The characterization techniques RMN?H, DSC, TGA, IV, density, viscosity, refractive index, and microbiology study indicated that the NADES proposed was successfully obtained. NADES in a solid-liquid extraction of phenolics compounds in apple peel and ß-carotene in beetroot and carrot peel. The time of extraction, ratio between the mass of the extracted and volume of NADES and temperature parameters, were optimized using multivariate and univariate designs. The final conditions for the extraction of the phenolics were, 105 minutes for time, 1:2 (m/v) for proportion and 25 °C for temperature. These conditions were also used for the extraction of ß-carotene. The analysis of the extracted phenolics compounds in the apple peel using LC-MS/MS showed the presence of chlorogenic acid, ferulic acid, vanillin, metoxifenilacetic acid and 4-aminobenzoic acid in concentrations ranging from 0.99 to 6.45 µg g-1 in the extracts. While, in the determination of ß-carotene using LC-DAD showed a concentration of 0.44 µg g-1 for the beetroot peel and 790 µg g-1 for the carrot peel. The limits of detection and quantification obtained were below 0.5 mg L-1 allowing to quantification the bioactive compounds in different matrices. The study carried out indicated that the evaluated NADES can be an interesting green solvent alternative for the production of extracts of bioactive compounds from waste generated by the food industry. These extracts containing bioactive compounds could be applied in the food industry itself or in the cosmetics industry, given the numerous benefits of these bioactive compounds for health, generating added value to the evaluated residues.