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ANÁLISE DA COMPOSIÇÃO QUÍMICA DO ÓLEO ESSENCIAL DE Ocimum gratissimum L.
Cláudio Costa dos Santos1, Luan Victor Evangelista2
Resumo: O óleo essencial das partes aéreas da alfavaca-cravo (Ocimum gratissimum L.) - OEOG, foi extraído por meio da técnica de hidrodestilação na UFERSA a partir de um espécimen coletado na cidade de Mossoró-RN. As análises para caracterização da composição química do OEOG foram realizados por meio da cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas. Foram identificados aproximadamente 96,7%
dos componentes totais do óleo, com o 1,8-cineol (13,39%) e o eugenol (61,11%) como os componentes majoritários.
Palavras-chave: Ocimum gratissimum L.; Óleo essencial; Hidrodestilação; Espectrometria de massas.
1. INTRODUÇÃO
Os óleos essenciais são produtos de origem vegetal oriundos de várias espécies, bastante marcados pelo aroma e pelo sabor. A sua volatilidade e imiscibilidade em água e sua solubilidade em solventes orgânicos promovem condições para seu isolamento e caracterização. Esses óleos são encontrados na forma de pequenas gotas entre as células, agindo como hormônios, reguladores e catalisadores[1].
Os óleos voláteis podem ser extraídos pela técnica de prensagem das folhas ou do pericarpo de frutos cítricos, como também pela técnica de extração por fluido supercrítico e a de arraste a vapor, utilizada no presente trabalho. Possuem grande aplicação nos mercados de perfumaria, cosméticos, alimentos e de medicamentos. São utilizados principalmente como aromas, fragrâncias, fixadores, composições farmacêuticas e orais. São comercializados na forma bruta ou refinada, podendo fornecer substâncias purificadas como o limoneno, citral, citronelal, eugenol, mentol e safrol[2].
A alfavaca-cravo (Ocimum gratissimum L.) é uma planta produtora de óleos essenciais, apresentando como constituintes majoritários, geralmente, timol e eugenol. Na medicina tradicional/popular a planta é bastante utilizada na forma de chá para combater algumas doenças como diarreia, cefaleia, problemas respiratórios e febre tifoide. Os efeitos mais comuns observados com o uso da planta incluem sudorese, diurese e carminativo[3].
O nome alfavaca é também dado a várias outras plantas aromáticas pertencentes ao táxon genérico Ocimum, conhecidas por apresentarem um cheiro semelhante ao do cravo-da-índia. A planta originária do oriente, possui característica de subarbusto, folhas ovalado-lanceoladas e flores pequenas roxo pálidas[4].
Na pesquisa realizada neste trabalho, utilizou-se as partes aéreas (folhas, galhos e frutos) da alfavaca-cravo (Ocimum gratissimum L.) coletada na cidade de Mossoró-RN. O óleo essencial da planta foi obtido pelo método de hidrodestilação. O objetivo inicial do trabalho foi separar e identificar a composição química do óleo volátil extraído da Ocimum gratissimum L. por meio da técnica de cromatografia gasosa acoplada ao espectrograma de massa.
1 Doutor em Química Orgânica – Universidade Federal do Ceará (UFC)
2 Bacharelando em Ciência e Tecnologia – Universidade Federal Rural do Semi-Árido (UFERSA) Trabalho de Conclusão de Curso (2020).
Trabalho de Conclusão de Curso (2020).
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2. DESENVOLVIMENTO 2.1. A Ocimum gratissimum L.
O gênero Ocimum, pertencente à família Lamiaceae, possui cerca de 30 espécies de ervas encontradas em regiões de clima tropical e subtropical, é popularmente chamada de alfavacão, alfavaca e alfavaca-cravo. A Ocimum gratissimum L. tem sua origem no oriente e possui um aroma forte e agradável muito característico do cravo[3]. Apesar de sua origem, a planta cresce naturalmente em várias outras regiões tropicais do mundo: ilhas do Pacífico Sul, Taiti e Nova Celidônia, Ilhas Seychelles, Comores, Madagascar, Indonésia, África do Sul e Rússia[5]. Classicamente as espécies de Ocimum, são plantas que fornecem óleos essenciais[3].
Existem dois importantes tipos de Ocimum gratissimum L., o que diferencia os dois tipos são os teores de timol e eugenol. A coloração do óleo da alfavaca que possui alto teor de timol vai do amarelo-escuro até o amarelo-alaranjado ou amarronzado e é extraído no oeste da África e na África Central. O quimiotipo que apresenta alto teor de eugenol possui um óleo com tonalidade amarelo-amarronzado a amarelo-pálido e é o quimiotipo extraído no Brasil[5].
A Ocimum gratissimum L. é um subarbusto com características aromáticas, ereto, podendo ter um metro de altura, com folhas ovaladas-lanceoladas, de bordos duplamente dentados, membranáceas, de 4-8 cm de comprimento. Flores roxo-pálidas pequenas, e dispostas em geralmente grupos de três racemos paniculados eretos[3]. Possui um pequeno fruto que é uma capsula seca que possui quatro sementes. Seus ramos e suas folhas possuem características aromáticas e são bastante utilizados na medicina caseira. Seu uso também é bastante aplicado na culinário, servindo de tempero para carnes e massas[4].
Figura 1: Detalhes de um ramo da Ocimum gratissimum L. com destaque para a presença das folhas, flores e frutos (Autoria Própria).
Na medicina popular a planta é comumente usada para o combate de doenças respiratórias, diarreias, dores de cabeça, problemas oftalmológicos, doenças de pele, pneumonia e também como tratamento para tosse, febre e conjuntivite. O óleo volátil dessa planta contém como principais fenóis, particularmente timol e eugenol, o que provavelmente a atribui uma atividade antimicrobiana [6].
2.2. Processo de Hidrodestilação
Os óleos essenciais, em sua grande maioria, são extraídos ou obtidos por meio da destilação a vapor, ou, de modo mais geral, hidrodestilação. Esse método está restrito a óleos voláteis, que quando submetidos a uma corrente de vapor, são vaporizados. A mistura dos vapores presentes (óleo e água) ao se condensar são separados
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acontece em um aparelho de vidro, chamado de aparelho Clevenger [1].
Figura 2: Ilustração de um aparelho Clevenger[1].
Neste processo, é necessário que o material do qual será extraído o óleo, fique em contato direto com a água em ebulição, onde, dependendo de sua densidade ou quantidade, pode estar flutuando ou totalmente submerso.
No processo realizado em um balão, a água é submetida a ebulição através de uma manta térmica, porém dependendo do recipiente, esse processo pode ser realizado por meio de um aquecimento direto ou serpentina interna conduzindo vapor de água[7].
2.3. Cromatografia Gasosa Acoplada ao Espectrômetro de Massa
Diversas técnicas são utilizadas para identificar e separar componentes presentes em uma fase física ou suportes, separados em uma fase móvel[1]. Dentre os diversos métodos de análise, foi utilizado neste trabalho o método de cromatografia gasosa acoplada ao espectrômetro de massas. Esta técnica tem um excelente poder de resolução, sendo possível a análise de diversas substâncias em uma mesma amostra. Dependendo das características da amostra a ser analisada e também do detector utilizado, é possível detectar cerca de 10−12g/mL de solução, isso permite que pequenas quantidades da amostra possam ser analisadas[8].
Na cromatografia gasosa, separam-se as substancias voláteis presentes nos óleos essenciais. Os componentes, devido suas diferenças de coeficientes de partição, são separados de acordo com a afinidade da fase estacionária.
Sendo assim, a fase fixa é um filme, e a fase móvel é gasosa[1]. Como fase móvel utiliza-se um gás, também chamado gás de arraste, que através da coluna de separação transporta a amostra até o detector, onde serão detectados os compostos separados. Os gases mais utilizados são o hélio (𝐻𝑒), hidrogênio (𝐻2), nitrogênio (𝑁2) e argônio (𝐴𝑟). Na escolha do gás de arraste em uma cromatografia, deve-se considerar razões de ordem operacional, bem como a de adequabilidade ao processo que será submetido, o que é uma propriedade físico- química dos gases. Dentre os gases de arraste citados, o nitrogênio poderia ser considerado como a melhor escolha, considerando-se a difusão molecular do soluto na fase móvel, quando comparado aos demais, porém, o hidrogênio também pode ser uma boa escolha em muitos casos, quando comparado ao hélio, levando em conta sua abundância[9]. As colunas de cromatografia utilizadas podem ser de níquel, aço inox ou mais comumente de vidro. Elas variam de formato de acordo com cada material, sendo na maioria das vezes em forma de espiral[8].
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Figura 3: Esquema simplificado do processo de cromatografia gasosa acoplado a espectrômetro de massa[10].
2.4. Índice de Retenção de Kovats
A análise do óleo essencial que se baseia exclusivamente na comparação de fragmentos de massa precisa ser complementada por outro critério de identificação, porque os compostos com estruturas mono e sesquiterpenos mostram espectros de massa muito semelhantes, às vezes diferindo um pouco em aspectos qualitativos[11]. Um dos índices de retenção mais utilizado é o de Kovats, que serve como ferramenta para solução deste problema, selecionando na literatura compostos com índices aproximados. O índice de Kovats foi introduzido em 1958 para ser utilizado em separações isotérmicas[11] [12].
A formula para o cálculo do índice de retenção de Kovats é descrito pela equação 1:
𝑅𝐼 = 100𝑛 + 100(𝑚 − 𝑛) (𝑙𝑜𝑔𝑡′𝑅(𝑖)−𝑙𝑜𝑔𝑡′𝑅(𝑛)
𝑙𝑜𝑔𝑡′𝑅(𝑚)−𝑙𝑜𝑔𝑡′𝑅(𝑛)) (1)
𝑡′𝑅→ tempo de retenção ajustado [(tempo de retenção do pico) – (tempo de eluição do pico de um composto não retido pela coluna de cromatografia)]
𝑖→analito
𝑛→número de carbonos do padrão adjacente menos retido 𝑚→número de carbonos do padrão adjacente mais retido
3. METODOLOGIA
O material vegetal da alfavaca-cravo (O. gratissimum L.) foi colocada em um balão de vidro de 5 L, logo após, adicionou-se uma quantidade suficiente de água ao balão, que foi acondicionado em uma manta aquecedora modelo Q321A28 (Quimis). Acoplou-se o aparelho Clevenger devidamente e conectou-se a tubulação ao banho termostatizado modelo TE-2005 (Tecnal) (Figura 05). O processo de hidrodestilação durou em torno de duas horas após ebulição. O óleo volátil obtido de O. gratissimum, agora denominado OEOG, foi tratado com sulfato de sódio e clorofórmio para a remoção da água. A solução de óleo essencial e solvente orgânico foi purgado com nitrogênio gasoso (N2) para evaporação do clorofórmio.
A análise da composição química do OEOG foi realizada no Laboratório de Cromatografia e Espectrometria (LMQPN) da Universidade do Vale do Acaraú (UVA) em equipamento CG-MS Shimadzu. Os analitos da matriz do OESC foram resolvidas por cromatografia gasosa nas condições de temperatura em rampa 70-180°C (4°C/min) e depois 180-250°C (10°C/min) por meio de injeção direta em coluna RTX5 com 30m de
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posterior comparação com dados descritos na literatura.
Figura 4: Processo de extração do óleo (Autoria Própria).
1. RESULTADOS E DISCUSSÃO
A alfavaca-cravo (Ocimum gratissimum L.) foi identificada pela Dra. Maria Iracema Bezerra Loiola do Departamento de Biologia da Universidade Federal do Ceará, cuja exsicata encontra-se depositada no Herbário Prisco Bezerra sob o registro EAC 64119. A extração do óleo essencial das folhas da O. gratissimum (OEOG), por hidrodestilação, foi obtido a partir de das partes aéreas com rendimento de 1 mL de óleo volátil para cada 1 kg de material vegetal. O baixo rendimento está sendo um impeditivo para testes biológicos e/ou farmacológicos no primeiro momento. O mesmo apresenta-se com uma coloração amarelo alaranjado intenso e odor característico de cravo-da-índia. O cromatograma do OEOG apresentou 10 sinais referentes aos constituintes bioproduzidos pela alfavaca-cravo. A análise crítica dos espectros com correção do índice de Kovats[13] e posterior comparação com os dados da literatura [14] [3] [15], foram caracterizados 08 componentes que são responsáveis por 96,7% da composição total do material analisado. O cromatograma do OEOG, mostrado na Figura 5, apresentou 2 sinais majoritários. Os sinais mais relevantes em teores, com tempos de retenção crescentes, referem-se ao 1,8-cineol (13,39%) e eugenol (61,11%). Os respectivos espectros de massas podem ser observados nas Figuras 6 e 7.
Figura 5: Cromatograma do CG-EM do OEOG. (Autoria Própria).
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Figura 6: Espectro de massa do 1,8-cineol a partir do OEOG.
Figura 7: Espectro de massa do eugenol a partir do OEOG.
Abaixo são apresentadas as estruturas dos compostos majoritários 1,8-cineol (1) e eugenol (2).
Figura 8: Estrutura do 1,8-cineol (1) e do eugenol (2)
Outros constituintes que merecem destaque pelos teores foram o α-guaieno (9,18 %) e (E)-cariofileno (5,17
%). Na tabela 01 abaixo encontram-se os componentes identificados e suas respectivas áreas relativas em percentual (%).
Tabela 01: Componentes Químicos Identificados no OEOG com os IK corrigidos[13].
Componente IA IK CGEM (%)
4-hidroxi-4-metil-2-pentanona 831 839 2,21
1,8-cineol 1026 1031 13,39
(z)--ocimeno 1031 1037 2,11
eugenol 1356 1359 61,11
(E)-cariofileno 1417 1419 5,17
ND - - 0,77
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-guaieno 1437 1439 9,18
ND - - 2,53
Nootkateno 1517 1518 2,03
Total 96,70
A variabilidade da composição química dos óleos voláteis para individuos da mesma espécie se deve a diversas causas, incluindo fatores edafoclimáticos, exposição à luz do sol (efeito circadiano), etc. Contudo, é possível demonstrar, a partir dos dados obitdos do OEOG extraído em Mossoró, que algumas substâncias tidas como marcadores, foram encotradas em óleos voláteis extraídos da O. gratissimum em outros estados do Brasil com teores relativamente semelhantes como apresentado na tabela 02, abaixo
Tabela 2: Variabilidade da composição química do OEOG encontrados em diferentes regiões do Brasil.
Componente Pires (2012) - CE
Boijink (2016) - AM
Costa*
(2016) - MG
Evangelista (2020) - RN
sabineno - 0,70 0,42 -
b-pineno 1,51 2,80 - -
mirceno - 0,70 0,37 -
1,8-cineol 29,17 28,20 - 13,39
(z)-b-ocimeno 2,73 3,70 15,54 2,11
4-terpineol - 0,40 0,30 -
eugenol 52,14 43,30 64,72 61,11
E-cariofileno 3,35 - 2,80 5,17
2. CONSIDERAÇÕES FINAIS
A obtenção do óleo essencial das partes aéreas da alfavaca-cravo (Ocimum gratissimum L.) por hidrodestilação apresentou um rendimento de aproximadamente 1mL/Kg de um óleo volátil de coloração amarelo claro e odor de cravo. O cromatograma possibilitou a identificação de 9 dos 10 componentes que são responsáveis por cerca de 97% da composição total de OEOG. Os constituintes majoritários foram 1,8-cineol (13,39%) e eugenol (61,11%).
Diferentes espécimens estão sendo coletados e serão estudados na busca de quimitipos e estes serão testados para atividades biológicas como alelopatia, inseticida e antitumoral. A busca dos quimiotipos tem como objetivo a potencialização das atividades biológicas confirmadas.
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O decocto proveniente da obtenção dos óleos voláteis foram concentrados em Spray Dryer e serão testados como inibidores de corrosão no laboratório de engenharia eletroquímica da Ufersa em uma nova linha de pesquisa.
3. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1]-SERAFINI, Luciana Atti et al (Org.). Óleos Essenciais: Extrações e aplicações de óleos essenciais de plantas aromáticas e medicinais. Caixias do Sul: Educs, 2002. 55 p.
[2]-BIZZO, Humberto R.; HOVELL, Ana Maria C.; REZENDE, Claudia M.. Óleos essenciais no Brasil:
aspectos gerais, desenvolvimento e perspectivas. Química Nova, Rio de Janeiro, v. 32, n. 3, p.588-594, 02 abr.
2009.
[3]-COSTA, Joel Conceição. Óleo essencial de alfavaca (Ocimum gratissimum L.) como aromatizante em bebidas alcoólicas formuladas. 2016. 45 f. Dissertação (Mestrado Acadêmico). Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2016.
[4]-MATOS, Francisco José de Abreu. Plantas Medicinais: guia de seleção e emprego das plantas usadas em fitoterapia no Nordeste do Brasil. 3. ed. Fortaleza: Ufc Edições, 2007. 394 p.
[5]-PEREIRA, Cíntia Alessandra Matiucci; MAIA, June Ferreira. Estudo da atividade antioxidante do extrato e do óleo essencial obtidos das folhas de alfavaca (Ocimum gratissimum L.). Sociedade Brasileira de Ciência e Tecnologia de Alimentos, Campinas, v. 27, n. 3, p.624-632, out. 2007.
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Memorias do Instituto Oswaldo Cruz, Rio de Janeiro, v. 94, n. 5, p.675-678, out. 1999.
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[8]-PERES, Terezinha Bonanho. Noções Básicas de Cromatografia. Biológico, São Paulo, v. 64, n. 2, p.227-229, dez. 2002.
[9]-FIDELIS, Carlos Henrique de Vasconcelos. Considerações acerca do uso de hidrogênio como gás de arraste para cromatografia gasosa. Scientia Chromatographica, Campinas, v. 4, n. 3, p.291-299, 2011.
[10]-NASCIMENTO, Ronaldo Ferreira do et al. CROMATOGRAFIA GASOSA ASPECTOS TEÓRICOS E PRÁTICOS. São Carlos: Nunca, 2015. 179 p.
[11]-ALENCAR, J.w. et al. KOVATS INDICES SIMULATION IN ESSENTIAL OIL ANALYSIS. Química Nova, Fortaleza, v. 4, n. 13, p.282-284, 1990.
[12]-VON MÜHLEN, Carin; ZINI, Cláudia (Ed.). Cromatografia Gasosa: Índices de Retenção em Cromatografia Gasosa Bidimensional Abrangente. Scientia Chromatographica, Novo Hamburgo, v. 1, n. 3, p.21- 29, 2009.
[13] ADAMS, Robert P.. Identification of Essential Oil Components by Gas Chromatography/Quadrupole Mass Spectroscopy. 4. ed. Carol Stream: Allured Publishing Corporation, 2007. 804 p.
[14] BOIJINK, Cheila de Lima et al. Anesthetic and anthelminthic effects of clove basil (Ocimum gratissimum) essential oil for tambaqui (Colossoma macropomum). Aquaculture, v. 457, p. 24–28, 2016.
[15] PIRES, Alana F. et al. The role of endothelium in the vasorelaxant effects of the essential oil of Ocimum gratissimum in aorta and mesenteric vascular bed of rats. Can. J. Physiol. Pharmacol. v. 90, p. 1–6, 2012.
