EXTRAÇÃO SUSTENTÁVEL DE COMPOSTOS FENÓLICOS E ATIVIDADE ANTIOXIDANTE DA CASCA DE Passiflora caerulea L. UTILIZANDO NADES E ULTRASSOM

DOI: 10.53934/agronfy-2025-04-03

ISBN: 978-65-85062-25-1

Este capítulo faz parte da coletânea de trabalhos apresentados no II CONGRESSO PARAIBANO DE PROCESSAMENTO E TECNOLOGIA DE ALIMENTOS – Acesse ele aqui.

MONTIBELLER, LARISSA¹;  LIMA, NATÁLIA DUARTE de^1*;  FRITZEN-FREIRE, CARLISE BEDDIN¹; AMBONI, RENATA DIAS de Mello Castanho¹

1Departamento de Ciências e Tecnologia de Alimentos, Universidade Federal de Santa Catarina, 88034-001, Florianópolis-SC, Brasil.

*E-mail de correspondência: nataliaduartelima@gmail.com

Resumo Gráfico

1. Introdução

Os compostos fenólicos são amplamente distribuídos no reino vegetal e reconhecidos por suas propriedades antioxidantes, antimutagênicas, antidiabéticas e anti-inflamatórias, sendo de grande interesse para a saúde e a indústria de alimentos (Angelo & Jorge, 2007; Shi et al., 2022; Soares et al., 2008). A extração eficiente desses compostos é um desafio técnico, especialmente considerando a toxicidade de solventes convencionais e as limitações associadas a métodos tradicionais, como o uso de altas temperaturas e solventes orgânicos (Muñiz-Márquez et al., 2013; Tiwari, 2015). Nesse contexto, os solventes eutéticos naturais profundos (NADES) surgem como alternativas sustentáveis, oferecendo vantagens como baixo custo, biodegradabilidade, segurança química e eficiência na extração de compostos bioativos (Choi et al., 2011; Dai, Van Spronsen, et al., 2013; Lanjekar et al., 2022).

A Passiflora caerulea L., popularmente conhecida como flor da paixão azul ou maracujá laranja (Wanderley et al., 2024) é uma espécie nativa da América do Sul amplamente distribuída no Brasil, com cerca de 150 espécies descritas (Minteguiaga et al., 2021). Apesar de seu potencial medicinal e alimentício, ainda são escassos os estudos sobre os resíduos gerados no processamento desse fruto, como cascas e sementes, que possuem considerável teor de compostos fenólicos e atividade antioxidante (Aseervatham et al., 2020; de Lima et al., 2024). Assim, a utilização de solventes alternativos como os NADES (solventes eutéticos naturais profundos) à base de componentes naturais atóxicos, representa uma abordagem promissora para a extração sustentável desses compostos, com potencial para superar as limitações de métodos convencionais e contribuir para o aproveitamento integral de resíduos vegetais.

Diante disso, este estudo teve como objetivo avaliar o potencial de oito NADES na extração de compostos fenólicos da casca do maracujá do mato (Passiflora caerulea L.), propondo uma solução sustentável e eficiente para maximizar o aproveitamento de recursos vegetais e contribuir para a inovação tecnológica na área de alimentos.

2 Metodologia

Os frutos do maracujá do mato (Passiflora caerulea L.) foram coletados em Urupema – Santa Catarina, Brasil (28°05’31.0″S 49°56’12.3″O – 1126 m de altitude), em dezembro de 2021. As amostras foram sanitizadas (hipoclorito de sódio (100 mg L^-1 por 15 minutos)) e logo em seguida foi realizado o despolpamento manual dos frutos. As cascas passaram por secagem em estufa a 45 ± 2 ºC por 20 horas seguindo a metodologia de Santana et al. (2022). As cascas foram trituradas em moinho (Modelo PMC01, Philco, SP, Brasil) e o ajuste do tamanho do pó foi realizado em uma peneira Tyler 14 (abertura de 1,18 mm). As cascas secas e moídas foram embaladas a vácuo e armazenadas a -18±2 ºC até realização das análises.

2.1 Elaboração e caracterização dos solventes eutéticos profundo naturais (NADES)

Os NADES foram preparados pelo método de aquecimento e agitação (Abbott et al., 2004; Dai et al., 2014). Oito diferentes NADES à base de cloreto de colina (HBA – hydrogen bond aceptor) foram preparados com diferentes grupos de HBDs (do inglês hydrogen bond donor), sendo estes: três ácidos (cítrico, tartárico e lático), três açúcares (frutose, glicose e sacarose) e dois polióis (sorbitol e glicerol), como apresentado na Tabela 1. Os solventes foram realizados com uma proporção molar de 1:1 entre as espécies de HBA e HBD, como forma de avaliar exclusivamente a influência da natureza das espécies doadora de hidrogênio no potencial extração dos NADES (Dai, Spronsen, et al., 2013; de Lima et al., 2024).

Os reagentes foram pesados e misturados com 20% de água em relação a massa final dos dois componentes, mantidos em agitação constante por 30 a 90 minutos em banho termostatizado (SolidSteel, VHTEX, Brasil) com temperatura de 80ºC, até que houvesse a formação de uma solução homogênea ou transparente.

          Os NADES foram caracterizados quanto ao pH com potenciômetro calibrado (Tec-7, Tecnal, Brasil) em temperatura ambiente (25 ºC ± 1 ºC), densidade, que foi calculada pela razão massa/volume (m/v), utilizando balão volumétrico de 10 mL e balança analítica com precisão de 0,0001 g (Bel Analítica, Brasil). Para a viscosidade, utilizou-se reômetro (Anton Paar, modelo MCR 72, EUA) com cilindro concêntrico-PP27, avaliando-se a viscosidade aparente a uma taxa de cisalhamento fixa de 100 s⁻¹. Todas as análises foram realizadas em triplicata.

2.2 Extração por ultrassom

          O processo de extração foi realizado em banho ultrassônico (Unique 1400A, São Paulo, Brasil) com 100 mg de amostra para 3 mL de solvente (razão 1:30 (m/v)), por uma hora na temperatura de 45 ºC. Os extratos foram centrifugados (Centrífuga Hermle Z200A, Wehingen, Alemanha) por 20 minutos a 4000 rpm e o sobrenadante foi filtrado em filtro de polietersulfona (PES) de 0,45 μm e armazenado ao abrigo de luz a 4 ºC até o momento das análises. Com o objetivo de comparar a eficiência da extração, as mesmas condições foram aplicadas aos solventes convencionais, etanol 40% e água (Bertolo et al., 2021).

2.3 Teor de compostos fenólicos totais (CFT) e capacidade antioxidante in vitro

          A análise de CFT foi realizada pelo método de Folin-Ciocalteu (Singleton & Rossi, 1965), com algumas modificações descritas por (Barbieri et al., 2020). Em 1,68 mL de água destilada foram adicionados 20 µL do extrato diluído (1:10), 100 µL de reagente Folin-Ciocalteau, e preservou-se em repouso e ao abrigo de luz por 3 minutos. Em seguida, adicionou-se 200 µL de carbonato de sódio 20% (Na₂CO₃). Após repouso por 1 hora em temperatura ambiente, realizou-se a leitura em espectrofotômetro UV-VIS (modelo U-1800, Hitachi, Japão) em absorbância de 760 nm. O ácido gálico foi o padrão utilizado para a curva de calibração (intervalo linear de 25-500 mg mL^-1 com um coeficiente de determinação de 0,98, y = 0,0638x – 0,0979) para expressar os resultados em mg equivalente de ácido gálico (EAG) por 100 g de amostra em base úmida. Todas as análises foram realizadas em triplicata e os resultados expressos em média±desvio padrão.

          A capacidade antioxidante foi determinada pelos métodos de potencial antioxidante redutor férrico (FRAP) (Benzie & Strain, 1996) e pelo método de DPPH (2,2-difenil-1-picrilhidrazil). A leitura foi realizada em absorbância a 515 nm e 734 nm em espectrofotômetro (Hitachi, U-1800, Japão), respectivamente. Os resultados foram expressos em micromol de equivalente de Trolox por grama da amostra em base úmida.

2.4 Análises estatísticas

          Todas as análises foram realizadas em triplicata e os resultados expressos em média±desvio padrão. A diferença estatística foi avaliada por meio da análise de variância (ANOVA) utilizando o nível de confiança de 95% (p < 0,05) pelo teste de Tukey, utilizando o software de estatística (TibCo Statistica) e figuras utilizando Origin 2024b.

3 Resultados e Discussão

3.1 Caracterização dos NADES

          Os valores de pH, viscosidade e densidade dos NADES estão apresentados na Tabela 1. Todos os NADES apresentaram pH abaixo de 7, com valores variando entre 1,01 ± 0,04 e 3,85 ± 0,05, indicando um caráter ácido. O pH dos NADES pode ser influenciado pelos seus componentes HBDs (Skulcova et al., 2019), desta forma o pH dos NADES elaborados estão de acordo com o relatado na literatura. Nestas condições, os NADES,  apresentam alta capacidade de extração de compostos fenólicos e significativa seletividade para recuperação de flavonoides (Benvenutti et al., 2019; Cui et al., 2018).

Tabela 1 – Valores de viscosidade, pH e densidade dos solventes eutéticos profundos naturais (NADES)

Legenda: ChCl = cloreto de colina; *proporção 1:1 (mol/mol); mPa s = millipascal; ^a-e Letras iguais na coluna não diferem entre si (p<0,05).

             A menor viscosidade foi observada para ChCl: ácido lático e maior quando o HBD foi o ácido cítrico. A viscosidade dos NADES está relacionada ao tipo de HBD e à presença de fortes ligações de hidrogênio, indicando que quanto mais forte a estrutura da ligação de hidrogênio no NADES, maior a sua viscosidade (Sui et al., 2023). O teor de água pode diminuir a viscosidade dos NADES, aumentar a eficiência de dissolução dos compostos alvos e, assim, aumentar significativamente a eficiência de extração até certo ponto (Cui et al., 2018; Santana et al., 2019).

          A densidade dos NADES também é uma propriedade importante que afeta diretamente o fenômeno de transporte envolvido no processo de extração dos solventes. Todos os solventes apresentaram densidade ligeiramente maior que 1 (entre 1,25±0,00 e 1,10±0,00), estando de acordo com os dados reportados na literatura. Comparando com os resultados obtidos neste trabalho, Hayyan et al. (2013) observaram uma densidade de 1,29 g/cm³ para o NADES ChCl: glicose, na proporção molar de 1:1, em temperatura ambiente. Chanioti & Tzia (2018) extraíram compostos fenólicos do bagaço de oliva utilizando de NADES e obtiveram resultados semelhantes a este trabalho relacionados à densidade.

          A densidade dos NADES está diretamente relacionada à sua estrutura, sendo influenciada pelas ligações de hidrogênio e interações de Van der Waals entre as moléculas (Sui et al., 2023). A adição de água reduz a densidade devido ao enfraquecimento das interações químicas, e quando o teor de água ultrapassa 50%, as interações intermoleculares nos NADES, especialmente os baseados em cloreto de colina, são significativamente enfraquecidas, comprometendo suas propriedades físico-químicas (Santana et al., 2019).

            Os valores de compostos fenólicos totais (CFT) e capacidade antioxidante dos extratos da casca de casca do Passiflora caerulea L. obtidos com os diferentes solventes usando extração assistida por ultrassom estão apresentados na Figura 1.

O solvente que apresentou o melhor poder de extração foi o NADES ChCl: ácido lático, com um valor de 30,16 ± 1,08 mg EAG g^-1 de compostos fenólicos totais. Esse resultado foi estatisticamente semelhante ao obtido pelo solvente convencional etanol 40% (27,09 ± 0,35 mg EAG g^-1).

Figura 1 – Valores de compostos fenólicos totais e atividade antioxidante (DPPH e FRAP) de extratos da casca de P. caerulea L. obtidos por ultrassom com diferentes solventes

Legenda: CHCL = cloreto de colina; CHCL:ÁC.L= Cloreto de colina:ácido lático; CHCL:ÁC.T= Cloreto de colina:ácido tartárico; CHCL:Sac= Cloreto de colina:sacarose; CHCL:ÁC.C= Cloreto de colina:ácido cítrico; CHCL:Glu= Cloreto de colina:glucose; CHCL:FRUC= Cloreto de colina:frutose; CHCL:Gly= Cloreto de colina:glicerol; CHCL:SORB= Cloreto de colina:sorbitol; CFT = compostos fenólicos totais; DPPH = 2,2-difenil-1-picril-hidrazil; FRAP = redutor férrico; EAG = equivalente de ácido gálico; TEAC = capacidade antioxidante equivalente a Trolox; ^a-g Letras iguais na coluna não diferem entre si (p<0,05).

Diversos estudos destacam a utilização de NADES à base de cloreto de colina e ácido lático na extração de compostos fenólicos (Bakirtzi et al., 2016; Fanali et al., 2021; Popovic et al., 2022; Rashid et al., 2022). O cloreto de colina, por sua estrutura química, facilita várias interações moleculares com os compostos bioativos, promovendo extrações mais eficientes (Doldolova et al., 2021; Freitas et al., 2021; Martins et al., 2019). Já o ácido lático, além de ser mais biodegradável que solventes convencionais, melhora o rendimento da extração favorecido pela baixa viscosidade e pH, que favorecem a solvatação e a extração dos compostos fenólicos (Silva et al., 2020).

Em estudo de Bertolo (2024) e Bertolo et al. (2021), solventes NADES foram avaliados na extração de compostos fenólicos de casca de romã, casca de amêndoa e bagaço de sabugueiro. Estas pesquisas ressaltam que NADES contendo cloreto de colina e ácido lático apresentam maior eficiência de extração em comparação ao etanol (60%, v/v), corroborando os resultados do presente estudo com casca do maracujá laranja.

Jurić et al. (2021) observaram que ácidos fenólicos possuem maior afinidade por NADES devido à capacidade de formação de ligações de hidrogênio. Vo et al. (2024) otimizaram extrações assistidas por ultrassom e micro-ondas para compostos fenólicos e terpenoides de casca de maracujá (Passiflora edulis Sims.), utilizando NADES à base de ácido acético e glicerina, destacando o ultrassom como método verde e eficaz. De Lima et al. (2024) investigaram a extração de compostos fenólicos com NADES e ultrassom de subproduto de Psidium myrtoides, e o ChCl:Glicerol (1:2) mostrou ser o NADES com maior eficiência na extração de CFT e com alta capacidade antioxidante.

Embora o NADES ChCl: ácido lático não tenha alcançado os melhores resultados quando utilizado o método DPPH, este solvente ainda apresentou uma resposta superior à de solventes convencionais pesquisados neste trabalho (42,31% superior ao etanol 40% e 83% superior a água). Esse desempenho pode ser atribuído às interações intermoleculares, especialmente à formação de ligações de hidrogênio, que estabilizam compostos fenólicos nos extratos (Jurić et al., 2021).

Quando avaliamos a capacidade antioxidante pelo método FRAP, o extrato obtido com etanol 40% apresentou maior capacidade de redução do íon Fe³⁺, enquanto os NADES se destacaram na neutralização do radical DPPH. Essa diferença é consistente com estudos prévios, relatado por Jurić et al. (2021), que encontraram maior capacidade de redução férrica em extratos etanólicos devido à presença de ácidos hidroxicinâmicos.

A relevância dos NADES na extração de compostos bioativos é amplamente relatada em pesquisas. Vorobyova et al. (2023) destacaram que a polaridade do solvente influenciou a atividade antioxidante de extratos de resíduos de uva, com resultados superiores para NADES em comparação ao etanol. De forma semelhante, Carreón-hidalgo et al. (2024) reportou que três dos quatro NADES avaliados apresentaram percentuais de inibição do radical DPPH superiores aos obtidos com solventes convencionais.

Outros estudos corroboram esses achados, Gómez-Urios et al. (2023) observaram que o NADES ChCl: ácido málico resultou em maior capacidade antioxidante pelo método DPPH para cascas de Citrus sinensis. Benítez-Correa et al. (2023) observaram que extratos de cacau obtidos com NADES apresentaram maior atividade antioxidante pelos métodos DPPH e FRAP do que os obtidos com etanol 70%.

Rashid et al., (2022) avaliaram a atividade antioxidante de extratos do bagaço de maçã pelos métodos de DPPH e FRAP obtidos com sete diferentes NADES em comparação com o solvente convencional etanol 70%. A atividade antioxidante pela análise de DPPH e FRAP mostrou melhor desempenho para ChCl: ácido lático, seguido pelo NADES ChCl:glicerol e ChCl: Ácido cítrico e o solvente convencional etanol 70%. Zannou et al., (2022) avaliaram a capacidade antioxidante da amora preta (Rubus ssp.) utilizando NADES por três diferentes métodos (DPPH, FRAP e FCA). Os resultados obtidos mostraram que os extratos obtidos por NADES exibiram maior atividade de eliminação de radical DPPH quando comparado aos solventes convencionais utilizados (etanol, metanol e água).

Estes autores explicam que a alta atividade de eliminação do radical DPPH dos extratos obtidos reflete sua capacidade de recuperar de maneira eficaz os compostos bioativos. Para o método de FRAP, nove dos extratos obtidos de NADES apresentaram melhor atividade antioxidante do que a água destilada, o metanol e etanol. Indicando que a eficiência desses NADES está relacionada à sua capacidade de extrair os compostos fenólicos da amora preta.

Esses resultados reforçam que os NADES são alternativas promissoras aos solventes convencionais, especialmente em termos de sustentabilidade e eficiência na extração de compostos bioativos. Além disso, sua aplicação está alinhada com o desenvolvimento de tecnologias verdes, contribuindo para métodos mais seguros e ecológicos. A análise detalhada das propriedades antioxidantes obtidas por diferentes métodos (DPPH e FRAP) permite compreender melhor o impacto das características dos solventes na extração de compostos fenólicos, contextualizando os dados aos relatados pela literatura científica.

4. Considerações Finais

          Os resultados deste estudo evidenciam o grande potencial dos solventes eutéticos profundos naturais (NADES) na extração de compostos fenólicos e na atividade antioxidante da casca do maracujá laranja (Passiflora caerulea L.). Entre os NADES avaliados, o sistema ChCl: ácido lático se destacou na extração assistida por ultrassom, apresentando eficiência comparável ao etanol 40%, um solvente convencional. Esses achados reforçam a viabilidade dos NADES como alternativa sustentável e menos prejudicial ao meio ambiente e à saúde, substituindo solventes convencionais em processos industriais e científicos.

          Na avaliação da atividade antioxidante, os NADES ChCl: frutose e ChCl: glicerol demonstraram maior eficiência na neutralização de radicais DPPH, enquanto o ChCl: sacarose foi mais eficaz no método FRAP. Este estudo também destaca o potencial bioativo da casca de Passiflora caerulea L., mesmo sendo pouco explorada na literatura, e aponta para a relevância de tecnologias verdes, como os NADES, na promoção de soluções inovadoras e ambientalmente seguras.

          Pesquisas futuras devem explorar a aplicação de NADES em outras matrizes e condições de extração, ampliando seu uso sustentável e seu impacto no avanço científico.

5. Referências Bibliográficas

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de Lima, N. D., da Silva Monteiro Wanderley, B. R., Andrade Ferreira, A. L., Pereira-Coelho, M., da Silva Haas, I. C., Vitali, L., dos Santos Madureira, L. A., Müller, J. M., Fritzen-Freire, C. B., & de Mello Castanho Amboni, R. D. (2024). Green extraction of phenolic compounds from the by-product of purple araçá (Psidium myrtoides) with natural deep eutectic solvents assisted by ultrasound: Optimization, comparison, and bioactivity. Food Research International, 191. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2024.114731

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