Pectinas de frutos de Campomanesia xanthocarpa Berg (gabiroba) e Psidium cattleianum Sabine (araçá), família Myrtaceae : extração, caracterização química, físico-química e bioatividade

Abstract

Resumo: Os frutos da biodiversidade nativa permanecem como fontes subexploradas em relação aos seus compostos funcionais e bioativos. Entre eles destacam-se as espécies Campomanesia xanthocarpa Berg (gabiroba) e Psidium cattleianum Sabine (araçá) pertencentes a família Myrtaceae. Estudos comprovam que os extratos dessas espécies possuem diversas propriedades biológicas, geralmente associados à presença de metabólitos secundários. Por outro lado, as pectinas, polissacarídeos presentes nos frutos, apresentam uma vasta gama de aplicações devido as suas propriedades funcionais na formação de hidrogéis, além de apresentarem propriedades antioxidantes, anti-inflamatórias e antitumoral. Entretanto, a maioria dos estudos são realizados com pectinas cítricas comerciais, sendo escassos os estudos desenvolvidos com pectinas de frutos da família Myrtaceae. Neste trabalho, a partir dos frutos de gabiroba, foi isolada e caracterizada uma fração de pectina homogênea (GWP-FP-S) após purificação da pectina bruta (GW). As frações GW e GWP-FP-S foram avaliadas por ensaios de MTT (brometo de 3-(4,5-dimetiltiazol-2-il)-2,5- difeniltetrazolio) e cristal violeta quanto aos seus efeitos citotóxicos em diferentes linhagens celulares de glioblastoma humano. Ambas induziram citotoxicidade (15,55-37,65%) com aumento concomitante nos níveis de espécies reativas de oxigênio celulares a 25-400 ?g mL-1, após 48 h de tratamento, enquanto em fibroblastos NIH 3T3 foi observada ausência de citotoxicidade. Estes resultados demonstram pela primeira vez, a bioatividade in vitro e o potencial antitumoral das pectinas de gabiroba. A partir dos frutos de araçá, foi isolada uma pectina denominada Araçá Purified Pectin (APP) na forma de pectato de sódio. APP foi caracterizada quanto a sua estrutura química fina, a qual apresentou longos blocos de homogalacturonanas (HG) parcialmente metilesterificada (grau de metil esterificação - DM = 55,9%) e regiões de ramnogalacturonanas do tipo I (RG-I) com cadeias laterais contendo principalmente arabinose e galactose. APP foi submetida ao processo de desesterificação em condições alcalinas, obtendo-se a amostra APP-15, que foi avaliada quanto a capacidade de gelificação e ao comportamento reológico. A formação de gel da amostra APP-15 foi observada após diálise contra CaCl2 1 mol L-1. O estudo reológico associado as análises estruturais permitiram caracterizar o gel de APP-15 como um gel físico homogêneo estabilizado por junções cooperativas entre ácido galacturônico e ions cálcio (GalA- - Ca2+), apresentando o fruto de araçá como uma nova fonte de pectinas com propriedades gelificantes na formulação de hidrogéis. Na sequência, foram investigadas as propriedades reológicas e o mecanismo de gelificação das pectinas do araçá. Avaliou-se a influência do DM, da concentração da pectina e da concentração do cálcio nos parâmetros reológicos dos diferentes géis obtidos. O DM ? 36% foi determinado como limitante para a formação de gel. Observou-se também um aumento do módulo de elasticidade do gel diretamente proporcional a concentração de pectina, seguindo a relação G' ~ C2.8 e uma concentração crítica de 2 g L-1 de pectina para obtenção da gelificação homogênea. Em relação à concentração de cálcio, um aumento nos módulos G' e G'' ocorreu quando a concentração aumentou de 0,5 para 1 mol L-1 de CaCl2. Esses resultados contribuem para o melhor conhecimento das espécies de gabiroba (Campomanesia xanthocarpa Berg) e Psidium cattleianum Sabine (araçá), relatando pela primeira vez na literatura a estrutura química fina de pectinas extraídas e purificadas desses frutos, bem como seus efeitos reológicos ou biológicos. Palavras-chave: Gabiroba. Araçá. Família Myrtaceae. Pectinas. Efeito citotóxico. Desesterificação. Gelificação. Reologia.

Abstract: The fruits of native biodiversity remain as under-explored source of functional and bioactive compounds, as in the case of the species Campomanesia xanthocarpa Berg (gabiroba) and Psidium cattleianum Sabine (araçá) that belong to the Myrtaceae family. Studies have been demonstrated that the extracts of these species have several biological properties. However, these effects are usually associated with the presence of secondary metabolites. On the other hand, pectins, polysaccharides present in fruits, have a wide range of applications due to their functional properties as hydrogels, in addition to the antioxidant, anti-inflammatory and antitumor properties. However, most studies are carried out with commercial citrus pectins, while studies focusing on fruits from the Myrtaceae family remain scarce. In this work, from gabiroba fruits, a homogeneous pectin fraction (GWP-FP-S) was isolated and characterized after purification of crude pectin (GW). The GW and GWP-FP-S fractions were evaluated by MTT and crystal violet assays for their cytotoxic effects on different cell lines of human glioblastoma. Both induced cytotoxicity (15.55- 37.65%) with a concomitant increase in cellular reactive oxygen species levels at 25-400 ?g mL-1, after 48 h of treatment, while in NIH 3T3 fibroblasts no cytotoxicity was observed. These results demonstrate for the first time the in vitro bioactivity and antitumor potential of gabiroba pectins. From the araçá fruits, the Araçá Purified Pectin (APP) was isolated in the form of sodium pectate. APP was characterized for its fine chemical structure, which presented long blocks of partially methyl-esterified homogalacturonans (HG) (DM = 55.9%) and type I rhamnogalacturonan (RG-I) regions with side chains containing mainly arabinose and galactose. APP was submitted to the deesterification process under alkaline conditions, obtaining the APP-15 sample, which was evaluated for its gelling capacity and rheological behavior. Gel formation of the APP-15 sample was observed after dialysis against 1 mol L-1 CaCl2. The rheological study associated with the structural analysis allowed to characterize the APP-15 gel as a homogeneous physical gel stabilized by cooperative junctions between galacturonic acid and calcium ions (GalA- - Ca2+), presenting the araçá fruit as a new source of pectins with gelling properties for the formulation of hydrogels. Subsequently, a more in-depth rheological study of the rheological properties and gelation mechanism of araçá pectins was carried out to optimize their applications. The influence of DM, pectin concentration and calcium concentration on the rheological parameters of the different gels was evaluated. DM ? 36% was determined to limit gel formation. An increase in the elastic modulus of the gel was also observed, which was directly proportional to the pectin concentration, following the relationship G' ~ C2.8 and a critical concentration of 2 g L-1 of pectin was specified to obtain homogeneous gelation. Regarding the calcium concentration, an increase in G' and G'' moduli occurred when the concentration increased from 0.5 to 1 mol L-1 of CaCl2. These results contribute to a better understanding of the species of gabiroba (Campomanesia xanthocarpa Berg) and Psidium cattleianum Sabine (araçá), reporting for the first time in the literature the fine chemical structure of pectins extracted and purified from these fruits, as well as their rheological or biological effects. Key-words: Gabiroba. Araçá. Myrtaceae family. Pectins. Cytotoxic effect. Desterification. Gelation. Rheology.