Extração e caracterização química de polissacarídeos de frutos de Solanum diploconos

Abstract

Resumo: Solanum diploconos, é uma espécie pertencente à Família Solanaceae, nativa da Mata Atlântica e encontrada entre as espécies ameaçadas de extinção. Novos conhecimentos científicos da família Solanaceae possibilitam a implementação em produtos que beneficiem a população, na forma de medicamentos, cosméticos e condimentos. Pectinas são encontradas em grande quantidade nas cascas de frutos vegetais e são comercialmente importantes por serem biocompatíveis, biodegradáveis e apresentarem baixa toxicidade, além de possuírem funções biológicas como a de auxiliarem o trânsito intestinal. O objetivo geral deste trabalho foi caracterizar as frações polissacarídicas obtidas de frutos de S. diploconos. Os frutos foram fracionados em casca (exocarpo e mesocarpo), polpa (endocarpo) e semente, e submetidos, separadamente, aos processos de inativação enzimática, deslipidificação, e extração com dimetil sulfóxido aquoso. Após, cada material vegetal foi submetido às extrações sequenciais em diferentes condições de extratores (água, ácido cítrico e hidróxido de sódio) e temperaturas (25 °C, 60 °C e banho fervente), rendendo um total de 11 frações para cada material. Além disso, parte do material vegetal - casca foi submetida a extração tradicional com um ácido mineral (ácido nítrico, HNO3), o qual é comumente empregado para extração de pectinas comerciais, rendendo a fração CNA, que após tratamento enzimático para remoção de amido originou a fração CNA2. A composição monossacarídica neutra foi determinada por cromatografia gasosa pela análise dos derivados acetatos de alditóis e o teor de ácidos urônicos por método colorimétrico. Para o material vegetal casca, a composição monossacarídica das frações obtidas das extrações aquosas e com ácido cítrico apresentaram Ara, Gal, Glc e ácidos urônicos como açúcares majoritários. Para a polpa, a Glc foi o monossacarídeo majoritário para as frações obtidas tanto para as extrações aquosas como com ácido cítrico, diferentemente para as sementes, que foram Xyl e Glc. As frações extraídas com álcali (tanto para casca, polpa e semente) apresentaram basicamente Xyl, Man, Glc, indicado a presença de hemiceluloses. As frações CNA e CNA2 apresentaram Uro, Gal, Gal na proporção de 34:32:30 e 37:50:<0,5, respectivamente. As frações obtidas das extrações aquosas (CW4, CW90), com ácido cítrico (C1-60, C1f, C5f) e ácido nítrico (CNA e CNA2) foram submetidas à determinação de homogeneidade e da massa molar ponderal média (Mw) por cromatografia de exclusão por tamanho acoplada com detector de índice de refração e espalhamento de luz e aos métodos espectroscópicos de infravermelho acoplada ao transformador Fourier (FT-IR) e ressonância magnética nuclear (2D-RMN HSQC e RMN-13C). O grau de metilesterificação (GM) das frações polissacarídicas foi determinado pelos espectros de FT-IR. Assim, considerando a composição monossacarídica das frações analisadas juntamente com os dados das análises de FT-IR e de RMN, e a estimativa do percentual de homogalacturonanas (% HG) e ramnogalacturonanas tipo I (% RG1) pode-se sugerir a presença (em diferentes proporções) de polissacarídeos do tipo homogalacturonana com baixo grau de metoxilação, arabinogalactanas tipo 1, galactanas e glucanas (tipo amido) nas frações analisadas. A fração CNA2 apresentou um maior grau de homegeneidade (perfil unimodal) e com características de homogalacturonana metil-esterificada (ou seja, cadeia principal de GalpA unidas por ligação do tipo Alfa-(1->4) com grupos metil, esterificados em C-6) e galactana (com ligações Beta-(1->4) e (1->6)), com GM = 45% e MW de 2,58 x105 g/mol. A extração com ácido nítrico apresentou-se mais eficiente em diversos aspectos, sendo a melhor escolha de extração para fins experimentais. O uso de frutos de S. diploconos como fonte de pectinas se mostrou promissor, tanto pela disponibilidade, quanto pela preocupação ambiental de conservação da espécie.

Abstract: Solanum diploconos, is a species belonging to the Solanaceae Family, native to the Atlantic Forest and found among endangered species. New scientific knowledge from the Solanaceae family makes it possible to implement products that benefit the population, in the form of medicines, cosmetics and condiments. Pectins are found in large quantities in the fruits and are commercially important because they are biocompatible, biodegradable and have low toxicity, in addition to having biological functions such as helping intestinal transit. The main objective of this work was to characterize the polysaccharide's fractions obtained from fruits of S. diploconos. The fruits were fractionated in peel (exocarp and mesocarp), pulp (endocarp) and seed, and submitted, separately, to the processes of enzymatic inactivation, delipidification, and extraction with aqueous dimethyl sulfoxide. Afterwards, each plant material was subjected to sequential extractions in different conditions of extractors (water, citric acid, and sodium hydroxide) and temperatures (25 oC, 60 oC and boiling bath), yielding a total of 11 fractions for each material. In addition, part of the plant material - peel was subjected to traditional extraction with a mineral acid (nitric acid, HNO3), which is commonly used to extract commercial pectins, yielding the CNA fraction, which after enzymatic treatment to remove starch originated the CNA2 fraction. The neutral monosaccharide composition was determined by gas chromatography by analyzing the alditol acetate derivatives and the content of uronic acids by colorimetric method. For the peel, the monosaccharide composition of the fractions obtained from aqueous extractions and with citric acid showed Ara, Gal, Glc and uronic acids as major sugars. For the pulp, Glc was the major monosaccharide for the fractions obtained both for aqueous extractions and with citric acid, differently for the seeds, which were Xyl and Glc. The fractions extracted with alkali (both for peel, pulp, and seed) showed basically Xyl, Man, Glc, indicating the presence of hemicelluloses. The fractions CNA and CNA2 presented Uro, Gal, Glc with proportion ratio of 34:32:30 and 37:50:<0.5, respectively. The fractions obtained from aqueous extractions (CW4, CW90), with citric acid (C1-60, C1f, C5f) and nitric acid (CNA and CNA2) were subjected to the determination of homogeneity and the average weight molar mass (Mw) by chromatography of size exclusion coupled with refractive index and light scattering detector and spectroscopic methods as infrared coupled to the Fourier transformer (FT-IR) and nuclear magnetic resonance (2D-NMR HSQC and NMR-13C). The degree of methyl esterification (GM) of the polysaccharide's fractions was determined by the FT-IR spectra. Thus, considering the monosaccharide composition of the fractions together with FT-IR and NMR data, and the estimative of the percentage of homogalacturonans (% HG) and type I ramnogalacturonans (% RG-I), it can suggest the presence (in different proportions) of types of polysaccharides as homogalacturonan with a low degree of methoxylation, type 1 arabinogalactans, galactans and glucans (starch type) in the fractions. The CNA2 fraction showed a higher degree of homogeneity (unimodal profile), presenting characteristics of a methyl-esterified homogalacturonan (i.e., a main chain with Alfa-(1 -> 4) GalpA linked and with methyl groups esterified in C-6 position) and galactan (with Beta-(1 -> 4) and (1 -> 6) linkages), with GM = 45% and a MW of 2.58 x105 (g/mol). Extraction with nitric acid proved to be more efficient in several aspects, being the best choice of extraction for experimental purposes. The use of fruits of S. diploconos as a source of pectins proved to be promising, both because of the availability and because of the environmental concern for the conservation of the species.