Emprego de solventes verdes na obtenção de compostos bioativos da Curcuma longa L. : determinação da solubilidade e modelagem termodinâmica
Resumo
Resumo: Diversas pesquisas são realizadas com a finalidade de desenvolver metodologias para extração e separação de compostos bioativos. Esse interesse se dá pela ampla aplicação em produtos alimentícios, fármacos e cosméticos, a fim de promover a saudabilidade e o bem-estar da população. Desde sua introdução em 2003, os solventes eutéticos profundos (DES do inglês - deep eutectic solvent) vêm sendo aplicados como agentes extratores desses compostos, uma vez que são preparados de forma simples, possuem baixo custo, além de apresentarem baixa ou nenhuma toxicidade. Os DES são obtidos por duas ou mais substâncias capazes de formar ligações de hidrogênio e o estudo da interação dessas moléculas, bem como do composto de interesse auxilia na eficiência da extração. Diante deste contexto, esse trabalho tem como objetivo o emprego de solventes e processos mais compatíveis com o meio ambiente, para obtenção de compostos bioativos presentes na Curcuma longa L. (rizoma, folha e flor). Para isso, o trabalho avaliou a bioatividade dos extratos a partir de análises in vitro (capacidade antioxidante, fenólicos totais, atividade antimicrobiana, quelante de ferro, efeito na atividade enzimática das colinesterases e ?-amilases) e in vivo (avaliação da citoxicidade e genotoxicidade em células de Allium cepa L.). De forma a auxiliar a etapa de extração, conferindo esse maior embasamento teórico à seleção dos solventes de extração, foram avaliados neste trabalho o comportamento de fases (equilíbrio sólido-líquido) tanto experimental quanto por meio dos modelos preditivos tipo COSMO (COnductor-like Screening Model), em soluções aquosas de DES e compostos bioativos (curcumina, quercetina, cafeína e ácido gálico). Na etapa de otimização do processo de extração, os seguintes parâmetros foram selecionados: dois DES hidrofóbicos (mentol + ácido láurico e mentol + ácido acético), temperatura de 45 °C e tempos de 2 até 3 horas. Os extratos apresentaram atividades biológicas em todas as análises testadas e não foram tóxicos em células de A. cepa. A curcumina, extratos e DES apresentaram alta capacidade de inibir a atividade da ?-amilase, sem gerar degradação na sua estrutura. O comportamento de fases revelou que a adição de água ao solvente promove o aumento da solubilidade da curcumina e da quercetina. Para o ácido gálico, o cloreto de colina proporcionou efeito hidrótropo, comportamento esse registrado pela primeira vez na literatura. A cafeína demonstrou ser mais solúvel em água pura do que nestes solventes. Os modelos tipo COSMO auxiliaram no entendimento da interação desses compostos bem como na seleção dos solventes. Os resultados obtidos demonstram que os DES selecionados apresentam alta capacidade de extração dos compostos bioativos presente na Curcuma longa L., sendo uma alternativa ao uso de solventes orgânicos. As atividades biológicas e a não toxicidade indicam que os extratos podem ser empregados no desenvolvimento de produtos nas áreas de fármacos, cosméticos e principalmente de alimentos. Abstract: Several researches are carried out with the aim of developing methodologies for extraction and separation of bioactive compounds. This interest is due to the wide application in food products, pharmaceuticals and cosmetics, in order to promote the healthiness and well-being of the population. Since its introduction in 2003, deep eutectic solvents (DES) have been applied as extracting agents for these compounds, since they are simply prepared, have low cost, and have low or no toxicity. DES are obtained by two or more substances capable of forming hydrogen bonds and the study of the interaction of these molecules, as well as with the compound of interest, helps in the extraction efficiency. Given this context, this work aims to use solvents and processes more compatible with the environment, to obtain bioactive compounds present in Curcuma longa L. (rhizome, leave and flower). For this, the work evaluated the bioactivity of the extracts from in vitro analyzes (antioxidant capacity, total phenolics, antimicrobial activity, iron chelator, effect on the enzymatic activity of cholinesterase's and ?-amylases) and in vivo (assessment of cytotoxicity and genotoxicity in Allium cepa L. cells). In order to help the extraction step, giving this greater theoretical basis to the selection of extraction solvents, the phase behavior (solid-liquid equilibrium) was evaluated in this work, both experimentally and by means of COnductor-like Screening Model (COSMO) in aqueous solutions of DES and bioactive compounds (curcumin, quercetin, caffeine and gallic acid). In the extraction process optimization step, the following parameters were selected: two hydrophobic DES (menthol + lauric acid and menthol + acetic acid), temperature of 45 °C and times of 2 to 3 hours. The extracts showed biological activities in all analyzes tested and were not toxic to A. cepa cells. Curcumin, extracts and DES showed a high capacity to inhibit the activity of ?-amylase, without causing degradation in its structure. The phase behavior revealed that the addition of water to the solvent increases the solubility of curcumin and quercetin. For gallic acid, choline chloride provided a hydrotrope effect, a behavior recorded for the first time in the literature. Caffeine has been shown to be more soluble in pure water than in these solvents. COSMO-type models helped in understanding the interaction of these compounds as well as in the selection of solvents. The results obtained demonstrate that the selected DES have a high extraction capacity of the bioactive compounds present in Curcuma longa L., being an alternative to the use of organic solvents. The biological activities and nontoxicity indicate that the extracts can be used in the development of products in the areas of pharmaceuticals, cosmetics and especially food.
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