USO DE FERRAMENTAS QUIMIOMETRICAS NA EXTRAÇÃO DE COMPOSTOS FENÓLICOS EM AMOSTRAS DE SUCEDÂNEO DE SUCEDÂNEO DE CAFÉ A
BASE DE ALGAROBA
Cleiciane Silva Novais (IC)1; Lucas Aguiar dos Santos (IC)1; Normane Mirele Chaves da Silva (PQ)2; Julliana Izabelle Simionato (PQ)3; Marcondes Viana da Silva (PQ)1; Débora de
Andrade Santana (PQ)1 1
Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia – Campus de Itapetinga - Ba 2
Instituto Federal Baiano - Campus de Uruçuca - Ba 3
Universidade Federal Tecnológica – Londrina - Pa Resumo
Visando um aproveitamento tecnológico da semente da algarobeira, planta abundante na região nordeste do Brasil, foi realizado o preparo de um sucedâneo de café com o uso das sementes da algaroba. Assim, para a caracterização funcional foi realizada uma otimização da extração dos compostos fenólicos. Para isso, lançou-se mão do uso de ferramentas quimiometricas a fim de reduzir a quantidade de experimentos e com isso diminuir o tempo e o gasto de reagentes. O uso dos planejamentos fatorial fracionário e o planejamento Doehlert permitiu otimizar uma metodologia de extração onde os melhores níveis dos fatores estudados foram: agitação ultrassônica por 60 min utilizando 5,0 mL de água como solvente.
Palavra-Chave: prosopis juliflora, otimização, compostos fenólicos.
1. Introdução
A algarobeira (prosopis juliflora) é uma espécie de vegetal abundante, sobre tudo em regiões e áridas e semiáridas. Foi introduzida no Brasil principalmente no Nordeste no inicio da década de 40, trata-se de uma das raras espécies capaz de sobreviver de forma harmoniosa como homens e animais durante fenômenos adversos e períodos de secas. Uma espécie de vegetal leguminosa, não oleaginosa nativa das Américas, África e Ásia. A algaroba é utilizada para a produção de madeira, carvão vegetal, estacas, alimentação animal, apicultura, reflorestamento, ajardinamento e reflorestamento apresentando um alto valor sócio-econômico (ALMEIDA 1983).
Segundo uma avaliação funcional feita por Oliveira (2011), de farinhas da semente, da vagem com e sem semente da algaroba, essa espécie é rica em compostos fenólicos e possui atividade antixidante sendo um possível alimento funcional.
Os compostos fenólicos são estruturas químicas que contem hidroxilas em anéis aromáticos podem encontrados de forma simples ou polímeros, o que lhes confere atividade antioxidante, podem ser de origem natural ou sintética. Em vegetais podem ser encontradas de forma livre ou complexada a açucares ou proteínas. Os compostos fenólicos são originados do metabolismo secundário das plantas, sendo essenciais para o crescimento e reprodução das mesmas. (NACZK M, SHAHIDI F).
Os antioxidantes são divididos em duas classes os com atividade enzimática e os sem. Os com atividade enzimática são aqueles capazes de bloquear a iniciação da oxidação, onde enzimas retiram espécies reativas a oxigênio. Os sem atividade enzimática são moléculas que interagem com espécies radicalares e são consumidas na reação. (Moreira AVB, Mancini-Filho). Os antioxidantes fenólicos interagem, preferencialmente com radicais livres, a ação desses compostos possuem grande importância na redução da oxidação lipídica em tecidos, vegetal ou animal, pois quando incorporado a alimentação humana não apenas conserva a qualidade do alimento, mas também reduz o risco do desenvolvimento de patologia como arteriosclerose e câncer (NAMIKI M).
Para análises da funcionalidade dos alimentos é necessário realizar extrações e visando obter melhores condições experimentais e reduzir tempo na otimização de metodologias a análise multivariada foi introduzida no tratamento de dados químicos, ganhando rapidamente popularidade e dando origem a uma nova disciplina, batizada de Quimiometria. O modelo estatístico dos métodos multivariados considera a correlação entre muitas variáveis analisadas simultaneamente, permitindo a extração de uma quantidade muito maior de informação.( SENA, et al, 1999)
O planejamento experimental é um método quimométrico que permite alterar de forma simultânea e sistemática todas as variáveis que influenciam de forma relevante no processo ou no desenvolvimento de um produto, de forma que a influencia de cada variável possa ser estimada de forma precisa. A relação entre as variáveis envolvidas é descrita através de modelos matemáticos o que permite ao investigador e um maior entendimento e domínio do experimental, com um numero reduzido de experimentos, diminuindo o tempo de resposta e gastos desnecessários (RODRIGUES 2009).
2. Metodologia 2.1 Instrumentação
Um espectrofotômetro da Marca Shimadzu Modelo UV Mini 1240 foi usado para a medida das absorbâncias. Para agitação foram utilizados um agitador magnético da marca Marconi, modelo MA085 e um ultrasom da marca Unique, modelo Ultracleaner 800ª
2.2 Reagentes e Soluções
Todos reagentes usados foram de grau analítico. Metanol e Bicarbonato de sódio Vetec Folin Sigma. A água deionizada foi proveniente de um sistema de purificação de água Milli-Q® da Millipore® (Bedford, MA, USA)
2.3 Amostragem
As algarobas (Prosopis juliflora) utilizadas nesta pesquisa foram colhidas maduras no setor de agricultura do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Baiano- Campus-Guanambi e encaminhas para o Laboratório de Bromatologia da Instituição para o processamento. Para obtenção do sucedâneo as vagens inicialmente foram lavadas, sanitizadas com hipoclorito de sódio a 150ppm/5min e drenadas. Em seguida foram encaminhas para uma estufa com circulação e renovação de ar para secagem a 60°C por 24 horas. Após esse período as vagens foram torradas em um forno com temperatura controlada de 200ºC por 6 horas, trituradas em moinho manual e peneiradas para padronização da granulometria.
2.4 Otimização da extração
Para a realização foi aplicado um planejamento fatorial fracionado 24-1, utilizando 8 experimentos com 3 repetições autênticas do ponto central para verificar os erros experimentais, totalizando assim 11 ensaios.
Foram variados a concentração e o volume de metanol em água, o tempo e o tipo de agitação. Os níveis estão apresentados na tabela 1.
Tabela 1: Fatores e níveis empregados no planejamento fatorial fracionado Fatores
Níveis
-1 (inferior) 0 (ponto central) +1 (superior)
% de Metanol 20 60 100
Tempo (min) 10 35 60
Modo de Agitação ultra Ultra/agit Agitador mag.
Volume 5 10 15
Foi desenvolvido planejamento Doehlert (tabela 2) envolvendo as variáveis, tempo de agitação e teor de metanol investigadas no planejamento fatorial.
Tabela 2. Matriz de Doehlert para otimização de duas variáveis Experimento Tempo de Agitação (min) % de Metanol
1 60 8,75 2 60 16,25 3 90 20 4 120 16,25 5 120 8,75 6 90 5,0 7 90 12,5 8 90 12,5 9 90 12,5
2.5 Determinação do Teor de Compostos Fenólicos Totais
Para determinação do teor de compostos fenolicos totais, foi adotado procedimento proposto por Wettasinghe e Shahidi (1999), utilizando o reagente de Folin-Ciocauteau (RFC). 2.6 Avaliação estatísitica
A avaliação estatística dos dados foi feita utilizando o programa STATISTICA 6.0. 3. Resultados e discussão
A partir dos resultados obtidos e usando análise de variância (ANOVA) e probabilidade estatística (p = 0,05) foi construído o gráfico de Pareto (Figura 1) para determinar a influência dos fatores e suas interações no sistema.
Figura 1: Gráfico de Pareto obtido no estudo de otimização das variáveis e sua significância no processo de extração de compostos fenólicos utilizando metodologia Folin Ciocalteau e leitura espectrofotométrica.
havia um efeito de diluição ao aumentar o volume de solvente, já que a metodologia de Folin Ciocalteau é baseada na leitura espectrofotométrica.
Estabelecidos o volume de solvente em 5,0 mL e a modo de agitação como ultrassônico. Foi utilizado um planejamento matriz Doehlert (% MeOH X Tempo de agitação). Para isso atribui-se do nível inferior (20 %) da concentração de metanol como sendo o nível superior e o nível superior do tempo (60 min) como sendo o nível inferior do planejamendo doehlert, tendo em vista que estes ofereceram melhores resultados no planejamento fatorial (Figura 2)
Figura 2: Superfície de resposta obtida com o planejamento fatorial fracionado para as variáveis % de solvente e tempo de agitação
O planejamento Doehlert permitiu gerar uma superfície de resposta que informa os valores ótimos onde para a extração onde quanto menor a quantidade de metanol na solução mais eficiente era a extração. Diante disso, o melhor solvente a ser utilizado é a água que para o fim destinado esse alimento nos indica que o uso da semente de algaroba em substituição ao café confere uma dieta rica em polifenóis.
Para fins analíticos o tempo de extração considerado ótimo foi de 60 min tendo em vista que quanto maior o tempo menor a frequência de análise o que impossibilita análises de grandes números de amostras. No entanto, como o modo de agitação foi o ultrassônico e o equipamento utilizado permite que se realizem extrações de seis amostras por vez o tempo não é um fator limitante.
4. Conclusão
Referencias
ALMEIDA, J. T. Algarobeira: promissora forrageira para a região semi-árida.[S.1.]: EMATER-BA, 1983. 52p. (EMATER-BA. Serie Estudos diversos,13).
MOREIRA, A. V. B, Mancini-Filho J. Influência dos compostos fenólicos de especiarias sobre a lipoperoxidação e o perfil lipídico de tecidos de ratos. Rev Nutr 2004; 17 (4): 411-24. NAMIKI, M. Antioxidants/antimutagens in food. Crit Rev Food Sci Nutr 1990; 29 (4): 273-300.
NACZK, M.; SHAHIDI, F. Extraction and analysis of phenolics in food. J Chromatogr A 2004; 1054 (1/2): 95-111.
PIMENTEL, C. V. M. B; FRANCKI, V. M..; GOLLÜCKE, A. P.. B. Alimentos funcionais: introdução às principais substâncias bioativas em alimentos. São Paulo: Varela; 2005. SENA, M. M.; POPPI, R. J; FRIGHETTO, R. T. S. e VALARINI P. J. Avaliação do uso de métodos quimiométricos em analise de solos. Departamento de Química Analítica - Instituto de Química - UNICAMP - CP 6154 - 13083-970 - Campinas – SP, 1999.
RODRIGUES, Maria Isabel. Planejamento de experimentos e otimização de processos/ Maria Isabel Rodrigues, Antonio Francisco Lemma. -2ª.Ed. – Campinas, SP: Casa dos Espíritos Amigos Fraternidade Fé e Amor, 2009.
TALPADA, P.M.; SHUKLA, P.C. Influence of feeding Prosopolis juliflora pods on digestibility an balances in lactantes cows. Industrial Journal Science, v.58, n.6, p.727–730. 1988.
VIEIRA, R. L.; GUERRA, N. B.; FREITAS, E. M. Sucedâneo de café a partir de prosopis juliflora D. C. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v 30, n. 1, jan 1995.
WETTASINGHE, M., SHAHIDI, F. Evening Primrose Meal: A Source of Natural
