Caracterização química de polissacarídeos isolados de cogumelos comestíveis, avaliação de suas atividades biológicas e propriedades reológicas

Abstract

Resumo: A pesquisa desenvolvida com os cogumelos comestíveis Pholiota nameko (nameko) e Pleurotus eryngii (eryngii) envolveu extração dos polissacarídeos em água, à temperatura ambiente, à temperatura a 100 °C, e em auto-clave (121 °C 1 h 1 atm) e, posteriormente, purificação por técnicas como congelamento e degelo, tratamento por solução de Fehling, diálise por membranas e ultrafiltração. Tanto os extratos quanto os polissacarídeos purificados foram caracterizados quimicamente com técnicas metodológicas como: Cromatografia Gasosa acoplada à Espectrometria de Massa, Ressonância Magnética Nuclear, Cromatografia de exclusão por tamanho de alto desempenho, e as estruturas químicas dos polissacarídeos confirmadas também por análises de metilação. Ao purificar o extrato bruto de Pholiota nameko, uma ?-D-glucana foi obtida por extração em água quente e purificada por tratamento com amilase. As análises de RMN e de metilação da fração purificada (GHW-PN) indicaram a presença de uma ?-D-glucana (1?3), altamente substituída (~ 27%) em O-6 por unidades únicas de ?-D-Glcp ou por fragmentos (1?6)-?-D-Glcp. Esta ?-D-glucana foi submetida à avaliação de sua propriedade reológica sob diferentes concentrações e temperatura, onde foi constatado que este polissacarídeo apresenta comportamento de gel e que é estável frente à variações térmicas de 90°C - 4 °C. A atividade terapêutica in vivo também foi avaliada para a ?-D-glucana, indicando que sua aplicação intraperitoneal em animais da raça Mus musculus (camundongos) teve efeito antinociceptivo. Em outro estudo, o cogumelo eryngii foi submetido a três processos de extração para polissacarídeos utilizando àgua à temperatura ambiente (CW), à temperatura de 100 °C (HW) e autoclave (AE) gerando, respectivamente, três frações denominadas CW, HW e AE, e quando quimicamente caracterizadas apresentaram, respectivamente, manogalactana, ?-DGlucana( 1?6) linear e ?-D-Glucana(1?3),(1?6) ramificada como principais polissacarídeos em cada fração, podendo-se concluir que o processo de extração aplicado influencia o tipo de polissacarídeo extraído. As frações CW, HW e AE foram submetidos a testes in vitro com células da linhagem THP-1, onde foi possível observar o potencial imunoestimulador, visto que não foram tóxicas e estimularam liberação das citocinas IL- 1? e IL-10. Finalmente, ao investigar as estruturas químicas de heteropolímeros presentes em extratos aquosos, obtidos à temperatura ambiente dos cogumelos nameko e eryngii, três heteropolissacarídeos foram purificados. Duas manogalactanas de nameko foram purificadas por ultrafiltração sendo uma retida na membrana de 30 kDa e outra eluída, denominadas respectivamente como R30PN e E30PN. E, uma manogalactana de eryngii foi obtida pelo tratamento com solução de Fehling e denominada FPE. Os heteropolissacarídeos foram quimicamente caracterizados como manogalactanas naturalmente metiladas em O-3, com cadeia principal de ?-Galp-(1?6), ramificada em O-2 por unidades ?-D-Manp. Porém, há diferenças quanto ao grau de ramificação das estruturas químicas, o percentual de grupos O-metil e o peso molecular. Os resultados demonstraram que os métodos de extração utilizados em P. nameko e P. eryngii são processos simples que proporcionam obter estruturas polissacarídicas diferentes quimicamente, como glucanas e heteropolímeros que possuem propriedades reológicas e biológicas imunoestimuladoras e antinociceptiva com potencial aplicação para a indústria de alimentos e de produtos terapêuticos. Palavras-chave: Polissacarídeos. Cogumelos comestíveis. Extração e purificação. Caracterização química. Propriedade Reológica. Propriedades biológicas.

Abstract: The research carried out with the edible mushrooms Pholiota nameko (nameko) and Pleurotus eryngii (eryngii) involved extracting the polysaccharides in water, at room temperature, at a temperature of 100 °C, and in an autoclave (121 °C 1h 1 atm) and, subsequently, purification by techniques such as freezing and thawing, treatment by Fehling's solution, membrane dialysis and ultrafiltration. Both the extracts and the purified polysaccharides were chemically characterized with methodological techniques such as Gas Chromatography coupled to Mass Spectrometry, Nuclear Magnetic Resonance, High-performance size exclusion chromatography, and the chemical structures of the polysaccharides also confirmed by methylation analyzes. When purifying the crude extract of Pholiota nameko, a ?-D-glucan was obtained by extraction in hot water and purified by treatment with amylase. NMR and methylation analyzes of the purified fraction (GHW-PN) indicated the presence of a ?-D-glucan (1?3), highly substituted (~ 27%) in O-6 by single units of ?-D-Glcp or by fragments (1?6)-?-D-Glcp. This ?-D-glucan was submitted to the evaluation of its rheological property under different concentrations and temperature, where it was found that this polysaccharide has a gel behavior and is stable in the face of thermal variations of 90 °C - 4 °C. In vivo therapeutic activity was also evaluated for ?-D-glucan, indicating that its intraperitoneal application in animals of the Mus musculus breed (mice) had an antinociceptive effect. In another study, the eryngii mushroom was subjected to three extraction processes for polysaccharides using water at room temperature (CW), at a temperature of 100 °C (HW) and autoclave (AE), generating, respectively, three fractions called CW, HW, and AE, and when chemically characterized they presented, respectively, mannogalactan, linear ?-D-Glucana (1?6) and ?-D-Glucana (1?3), (1?6) as main polysaccharides in each fraction, it is concluded that the applied extraction process influences the type of polysaccharide extracted. The CW, HW, and AE fractions were subjected to in vitro tests with cells of the THP-1 lineage, where it was possible to observe the immunostimulatory potential since they were not toxic and stimulated the release of cytokines IL-1? and IL- 10. Finally, when investigating the chemical structures of heteropolymers present in aqueous extracts, obtained at room temperature from nameko and eryngii mushrooms, three heteropolysaccharides were purified. Two nameko mannogalactans were purified by ultrafiltration, one being retained in the 30 kDa membrane and the other eluted, named respectively R30PN and E30PN. And, an eryngii mannogalactan was obtained by treatment with Fehling's solution and called FPE. The heteropolysaccharides were chemically characterized as mannogalactans naturally methylated in O-3, with ?-Galp- (1?6) main chain, branched in O-2 by ?-D-Manp units. However, there are differences in the degree of branching of chemical structures, the percentage of O-methyl groups, and the molecular weight. The results demonstrated that the extraction methods used in P. nameko and P. eryngii are simple processes that provide chemically different polysaccharide structures, such as glucans and heteropolymers that have immunological and antinociceptive rheological and biological properties with potential application for the food industry and therapeutic products. Keywords: Polysaccharides. Edible mushrooms. Extraction and purification. Chemical characterization. Rheological Property. Biological properties.