Cinética, composição e avaliação da atividade antioxidante de extratos de raiz de bardana (Arctium lappa) obtidos com CO2 suprecrítico e cossolvente

Abstract

Resumo: As propriedades benéficas da bardana têm sido aplicadas em todo o mundo em produtos alimentícios, químicos e farmacêuticos. Os compostos presentes nos extratos possuem muitas propriedades que os tornam altamente valiosos. Nos últimos anos, a aplicação de fluidos supercríticos à processos de extração cresceu rapidamente, contudo, ainda é necessário aprofundar os estudos nesta área a fim de tornar viável as aplicações a nível industrial. As extrações das raízes de Arctium lappa foram realizadas usando CO2 supercrítico (scCO2) e propano comprimido com metanol como cossolvente. Os experimentos foram executados sob as seguintes condições para o scCO2: 10, 15 e 20 MPa e 40, 60 e 80 °C variando a proporção entre massa de metanol e massa de sólidos. O melhor rendimento de extração com scCO2 (8,25 %) foi obtido a 20 Mpa, 80 °C e proporção de 1:1 entre metanol e sólidos. O aumento da temperatura afetou positivamente os rendimentos de extração, assim como o aumento da proporção em condições intermediárias de extração (15 MPa e 60 °C) promoveu um aumento no rendimento. A 20 MPa e 80 °C o aumento da proporção ocasionou uma redução no rendimento. A extração com propano foi realizada a 5 MPa, 60 °C e proporção de 2:1 entre massa de metanol e massa de sólidos e apresentou um resultado levemente superior ao da extração com scCO2, alcançando um rendimento de 8,41 %. Os principais compostos encontrados nos extratos de bardana foram ftalado de disooctilo (DIOP), 2,3-di-hidro-3,5-di-hidroxy-6-metil-4H-piran-4-ona (DDMP), glicerol e pentadecanal. O extrato com maior potencial antioxidante foi obtido a 15 MPa e 60 °C (proporção mássica de 4:1) usando scCO2. O maior número de compostos fenólicos foi encontrado no extrato obtido a 20 MPa e 80°C (proporção de 4:1 entre massa de metanol e massa de sólidos) com scCO2. O aumento da proporção entre massa de metanol e massa de sólidos afetou positivamente o conteúdo fenólico e a atividade antioxidante dos extratos obtidos a 20 e 15 MPa, respectivamente. Um efeito negativo do aumento da proporção mássica foi observado a 15 MPa para conteúdo fenólico e a 20 MPa para potencial antioxidante. Palavras-chave: Extração supercrítica, raíz de bardana, CO2, propano, metanol, composição química, atividade antioxidante.

Abstract: The beneficial burdock properties have been applied worldwide in food, chemical and pharmaceutical products. The compounds of extracts have many properties which become them highly valuable. Recently, supercritical extraction use has grown quickly, however, it is still necessary to deep the studies in this area to become viable the applications at industrial level. Arctium lappa roots extractions were performed using supercritical CO2 (scCO2) and compressed propane with methanol as co-solvent. Experiments were performed under the following conditions to the scCO2: 10, 15 and 20 MPa and 40, 60 and 80 °C varying the methanol to solids mass ratio. The best extraction yield with scCO2 was obtained at 20 MPa, 80 °C and methanol to solids mass ration of 1:1 (8.25 wt%). Temperature increase affected positively the extraction yields. Ratio increase at intermediary extractions conditions (15 MPa and 60 °C) provided an enhancement in the yield. At 20 MPa and 80 °C the increase of ratio provided a yield reduction. The extraction with propane was carried out at 5 Mpa, 60 °C and methanol to solids mass ration of 2:1 and presented a slightly better result than extraction with scCO2, reaching a yield of 8.41 wt%. The major compounds found in burdock extracts were diisooctyl phthalate, 2,3-dihydro-3,5-dihydroxy-6-methyl-4H-pyran-4-one (DDMP), glycerol and pentadecanal. The extract with higher antioxidant potential was obtained at 15 MPa and 60 °C (ratio of 4:1) using scCO2. Higher number of phenolic compounds was found in the extract obtained at 20 MPa and 80 °C (methanol to solids ratio of 4:1) with scCO2. Methanol to raw material ratio increase affected positively the phenolic content and antioxidant activity of extracts obtained at 20 and 15 MPa, respectively. A negative effect of this was observed at 15 MPa to phenolic content and at 20 MPa to antioxidant potential. Keywords: Supercritical extraction, burdock roots, CO2, propane, methanol, chemical composition, antioxidant activity.