Extração de compostos bioativos de grãos de café crus empregando solventes verdes

Abstract

Resumo: Os grãos de café crus são vistos como uma fonte valiosa de compostos bioativos. A obtenção desses compostos é comumente realizada a partir do processo de extração sólido-líquido (ESL). Os solventes orgânicos, muito utilizados na ESL, são conhecidos por produzirem compostos residuais tóxicos, além de não serem biodegradáveis. Uma classe recente de solventes verdes, os solventes eutéticos profundos (DES), têm sido empregues como uma alternativa aos solventes orgânicos, em razão da sua biodegradabilidade, baixa toxicidade, e elevado potencial de aplicação. Além da escolha do solvente adequado, explorar métodos alternativos e ecológicos de extração também é de grande importância. Os métodos de extração convencionais, como agitação e Sohxlet, representam o principal meio de ESL de compostos bioativos de matrizes vegetais. No entanto, esses métodos têm algumas desvantagens, como baixa recuperação de extrato, longa duração de extração e alto gasto de energia. Portanto, o uso de métodos alternativos que reduzam os impactos ambientais é de grande interesse, como é o caso da extração assistida por Ultra-Turrax. Neste contexto, o presente trabalho buscou otimizar um método rápido, eficiente, ambientalmente amigável e que preserve os compostos bioativos presentes nos grãos crus das espécies mais comercializadas de café (Coffea arábica e Coffea canephora). A avaliação das condições otimizadas foi realizada por meio de um planejamento de experimento do tipo fatorial completo, onde foram selecionadas três variáveis: solventes (quatro DES à base de cloreto de colina, água e solução aquosa de cloreto de colina 50% m/v), temperatura (25, 45 e 65 °C), técnica (convencional representada por agitação magnética e não convencional representada por extração assistida por Ultra-Turrax). Os resultados obtidos através da análise dos compostos fenólicos, atividade antioxidante e cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) indicaram que a solução aquosa de cloreto de colina 50% m/v resulta em maiores rendimentos de polifenóis, operado a 65 °C, no método não convencional, mostrando que a presença de colina interfere positivamente na extração. Além disso, os resultados revelaram que a agitação promovida pelo Ultra-Turrax é capaz de intensificar os fenômenos de transferências de massa, melhorando o desempenho dos DES. O extrato aquoso apresentou melhor desempenho na extração de alcalóides. Todavia, os DES apresentaram maior capacidade em estabilizar os compostos antioxidantes. Portanto, foi possível demonstrar que a extração assistida por Ultra-Turrax empregando solventes verdes fornece um método rápido e eficaz para a extração de ACGs, cafeína e trigonelina presentes nos grãos crus das duas espécies mais importantes de café.

Abstract: Raw coffee seeds are seen as a valuable source of bioactive compounds. The composite acquisition is commonly performed from the solid-liquid extraction (ESL) process. Organic solvents, widely used in ESL, are known to produce toxic waste compounds, in addition to not being biodegradable. A recent class of green solvents, deep eutectic solvents (DES), have been used as an alternative to natural solvents, due to their biodegradability, low toxicity, and high application potential. In addition to choosing the appropriate solvent, exploring alternative and ecological extraction methods is also of great importance. Conventional extraction methods, such as form and Sohxlet, represent the main ESL medium for bioactive compounds from plant matrices. However, these methods have disadvantages, such as low extract recovery, long extraction duration and high energy expenditure. Therefore, the use of alternative methods that reduce environmental impacts is of great interest, such as the case of extraction assisted by Ultra-Turrax. In this context, the present work sought to optimize a fast, efficient, environmentally friendly method that preserves the bioactive compounds present in the raw beans of the most commercialized coffee species (Coffea arabica and Coffea canephora). The evaluation of the optimized conditions was carried out by means of a complete factorial design of the experiment, in which three variables were selected: solvents (four DES based on choline chloride, water and 50% w/v choline chloride) , temperature (25, 45 and 65 °C), technical (conventional represented by magnetic emission and unconventional represented by extraction assisted by Ultra-Turrax). The results obtained through the analysis of phenolic compounds, antioxidant activity and high-performance liquid chromatography (HPLC) indicated that the solution of choline chloride solution 50% w/v results in greater compensation of polyphenols, operated at 65 ° C, in the method unconventional, showing that the presence of choline interferes positively in the extraction. In addition, the results revealed that the output promoted by the Ultra-Turrax is capable of intensifying the mass transfer phenomena, improving the performance of the DES. The aqueous extract has the best performance in the extraction of alkaloids. However, DES have a greater ability to stabilize antioxidant compounds. Therefore, it has been shown that extraction assisted by Ultra-Turrax using green solvents provides a quick and effective method for the extraction of ACGs, caffeine and trigonelline present in the raw seeds of the two most important coffee species.