Valorização do resíduo da uvaia (Eugenia pyriformis Cambess.) : extração e microencapsulação de compostos fenólicos

Abstract

Resumo: A uvaia, fruta nativa da Mata Atlântica, é rica em compostos fenólicos com reconhecidas propriedades antioxidantes. Este estudo objetivou valorizar o resíduo da separação da polpa da uvaia através da extração e microencapsulação desses compostos. O resíduo foi analisado in natura, seco em estufa e liofilizado, com amostras desidratadas subdivididas em malhas de 14 e 60 mesh. Os compostos fenólicos totais foram quantificados pelo método de Folin-Ciocalteu e o perfil fenólico realizado por CLAE. A atividade antioxidante foi avaliada pelos ensaios ABTS????, DPPH?? e FRAP. Para a extração dos compostos fenólicos, testaram-se solventes: água, água acidificada (1% ácido acético) e etanol:água (20:80; 50:50; 80:20 v/v). Compararam-se métodos de extração assistida, como agitação magnética, ultrassom e ultra-homogeneização. Variaram-se a temperatura (30; 40; 50 ºC) e a razão amostra/solvente (1:5; 1:10; 1:20; 1:30) para maximizar o conteúdo fenólico extraído. O extrato maximizado foi submetido a ensaios de citotoxicidade em células de fibroblastos HEK293 e câncer de mama MCF-7, com concentrações de 0,25 a 1 mg mL-1. Posteriormente, foi microencapsulado por liofilização com: (1) 25% maltodextrina, (2) 12,5% maltodextrina e 12,5% goma arábica, (3) 20% maltodextrina e 5% inulina e (4) 10% maltodextrina, 10% goma arábica e 5% inulina. Os resultados indicaram que as sementes são a principal fonte de compostos fenólicos do fruto. A granulometria do resíduo influenciou a extração, com partículas menores associadas a maiores concentrações de fenólicos. A liofilização preservou melhor a estrutura do resíduo em comparação com a secagem em estufa. A formulação hidroetanólica a 50% mostrou-se mais eficaz, e os métodos de ultrassom e ultra-homogeneização superaram a agitação magnética. A análise cinética revelou que o tempo de 20 min proporcionou a eficiência máxima. A extração assistida por ultrassom apresentou como pontos ótimos: temperatura de 50 °C e razão amostra/solvente de 1:10 g mL-1. O extrato apresentou alta concentração de compostos fenólicos (6855 mg EAG 100 g-1 resíduo). Concentrações de até 0,5 mg mL-1 não afetaram a viabilidade das células HEK293, enquanto doses mais elevadas mostraram efeitos citotóxicos. Apenas a concentração mais alta (1 mg mL-1) reduziu a viabilidade de células MCF-7, indicando atividade antitumoral. A CLAE mostrou que o extrato de uvaia contém ácido gálico e procianidina como principais bioativos. As micropartículas apresentaram umidade variando de 1,6 a 2,2% e atividade de água inferior a 0,17, adequadas para inibir crescimento microbiano. A cor das micropartículas reconstituídas foi mais clara que a do extrato, atraente para aplicações alimentícias. A densidade aparente variou entre 0,75 e 0,78 g mL-1 e todas apresentaram solubilidade > 90% e baixa higroscopicidade (11,1 a 11,9 g 100 g-1), indicando boa estabilidade e manuseio. A análise FT-IR confirmou que a microencapsulação preservou as propriedades químicas do extrato, com eficiência de encapsulação de 99%. O extrato e as micropartículas demonstraram atividade antimicrobiana contra Staphylococcus aureus. As técnicas empregadas mostraram-se eficazes na valorização de resíduos agroindustriais, resultando em produtos com propriedades antioxidantes e antimicrobianas, com potencial aplicação em formulações alimentícias, cosméticas e farmacêuticas.

Abstract: Uvaia, a fruit native to the Atlantic Forest, is rich in phenolic compounds with recognized antioxidant properties. This study aimed to valorize the residue from the separation of uvaia pulp through the extraction and microencapsulation of these compounds. The residue was analyzed in natura, dried in an oven, and freeze-dried, with dehydrated samples subdivided into 14 and 60-mesh sizes. Total phenolic compounds were quantified using the Folin-Ciocalteu method, and the phenolic profile was assessed by HPLC. Antioxidant activity was evaluated through the ABTS????, DPPH??, and FRAP assays. For the extraction of phenolic compounds, solvents tested included water, acidified water (1% acetic acid), and ethanol (20:80; 50:50; 80:20 v/v). Assisted extraction methods such as magnetic stirring, ultrasonication, and ultrahomogenization were compared. Temperature (30; 40; 50 ºC) and the sample/solvent ratio (1:5; 1:10; 1:20; 1:30) were varied to maximize the extracted phenolic content. The maximized extract was subjected to cytotoxicity assays on HEK293 fibroblast cells and MCF-7 breast cancer cells at concentrations ranging from 0.25 to 1 mg mL??¹. Subsequently, it was microencapsulated by freeze-drying with (1) 25% maltodextrin, (2) 12.5% maltodextrin and 12.5% Arabic gum, (3) 20% maltodextrin and 5% inulin, and (4) 10% maltodextrin, 10% Arabic gum, and 5% inulin. The results indicated that seeds are the fruit's primary source of phenolic compounds. The particle size of the residue influenced the extraction process, with smaller particles associated with higher concentrations of phenolics. Freeze drying better preserved the structure of the residue compared to oven drying. The 50% hydroethanolic formulation proved the most effective, and ultrasonication and ultra-homogenization methods outperformed magnetic stirring. Kinetic analysis revealed that a time of 20 minutes yielded maximum efficiency. Ultrasound-assisted extraction demonstrated optimal conditions at a temperature of 50 °C and a sample/solvent ratio of 1:10 g mL??¹. The extract exhibited a high concentration of phenolic compounds (6855 mg GAE 100 g??¹ residue). Concentrations of up to 0.5 mg mL??¹ did not affect the viability of HEK293 cells, while higher doses exhibited cytotoxic effects. Only the highest concentration (1 mg mL??¹) reduced the viability of MCF-7 cells, indicating antitumor activity. HPLC analysis showed that the uvaia extract contains gallic acid and procyanidin as the main bioactive compounds. The microparticles exhibited moisture levels ranging from 1.6 to 2.2% and water activity below 0.17, suitable for inhibiting microbial growth. The color of the reconstituted microparticles was lighter than that of the extract, making it attractive for food applications. The apparent density ranged between 0.75 and 0.78 g mL??¹, and all exhibited solubility > 90% and low hygroscopicity (11.1 to 11.9 g 100 g??¹), indicating good stability and handling properties. FT-IR analysis confirmed that microencapsulation preserved the chemical properties of the extract, with an encapsulation efficiency of 99%. The extract and microparticles demonstrated antimicrobial activity against Staphylococcus aureus. The techniques employed proved effective in valorizing agro-industrial waste, resulting in products with antioxidant and antimicrobial properties, with potential applications in food, cosmetic, and pharmaceutical formulations.