EXTRAÇÃO DE COMPOSTOS BIOATIVOS DO SUCO E DO
RESÍDUO DE PROCESSAMENTO DE ARAÇÁ VERMELHO
(Psidium cattleynaum) POR CAMPO ELÉTRICO PULSADO
D. T. BERTHOLDO
1, F. STOFFEL
2, L. T. PIEMOLINI-BERRETO
31-Instituto Federal do Rio Grande do Sul, Campus Farroupilha – CEP: 95174-274 – Farroupilha – RS – Brasil, Telefone: 55 (54) 3260-2400 – Fax: 55 (54) 3260-2400 – e-mail: (tania.bertholdo@farroupilha.ifrs.edu.br) 2- Departamento de Ensino, Pesquisa e Extensão – Área de Processamento, Ciência e Tecnologia de Alimentos – Instituto Federal de Santa Catarina, Campus São Miguel do Oeste – CEP 89900-000 – São Miguel do Oeste – SC - Brasil, Telefone: 55 (49) 3631-0400 – e-mail: (fernanda.stoffel@ifsc.edu.br)
3- Curso de Engenharia de Alimentos - Área do Conhecimento de Ciências Exatas e Engenharias – Universidade de Caxias do Sul – CEP: Caxias do Sul- RS – Brasil, Telefone: (54) 3218 2100 – Fax: (54) 3218 2100 - e-mail: (ltpbarre@ucs.br)
RESUMO – A espécie nativa brasileira conhecida como araçá-vermelho (Psidium cattleyanum Sabine) apresenta significativas propriedades nutracêuticas pela presença de compostos bioativos. Esses compostos são sensíveis ao calor e sua extração pode ser feita por tecnologias não-térmicas, como o campo elétrico pulsado (CEP), que é baseado na passagem da corrente elétrica no interior da massa sem elevação de temperatura. A técnica CEP foi utilizada na extração dos compostos bioativos do suco e da polpa residual dos frutos do araçá, analisando os compostos polifenóis totais e a atividade antioxidante, antes e depois da aplicação de micropulsos de onda senoidal a 5 kV/cm. Os tempos de exposição ao campo elétrico foram de 0 (controle), 1, 2, 3 e 4 minutos. Os testes mostraram que os tempos 1 e 2 minutos de pulsos elétricos aplicados extraíram significativamente mais compostos em relação aos demais tempos para o teor de polifenóis nos sucos e atividade antioxidante na polpa. ABSTRACT –The native Brazilian species known as red strawberry guava (Psidium cattleyanum Sabine) presents significant nutraceutical properties by the presence of bioactive. These compounds are heat sensitive and its extraction can be done by non- thermal technologies, which would preserve its natural qualities. Among these techniques is the pulsed electric field (PEF), which is based on passage of electric current inside the mass, without raising the temperature. This technique was used to enhance the extraction of the juice bioactive compounds and residual pulp from fruits of guava, analyzing the composition of polyphenols, anthocyanins and antioxidant activity before and after the application of sine wave microburst to 5 kV/cm. The time of exposure to the pulsed electric field were 0 (control), 1, 2, 3 and 4 minutes. Tests showed that the times 1 and 2 minutes of applied electrical pulses extracted significantly more compound than the other times to the polyphenol content in juices and antioxidant activity in the pulp.
PALAVRAS-CHAVE: Psidium cattleyanum, campo elétrico pulsado, atividade antioxidante. KEYWORDS: Psidium cattleyanum, pulsed electric field, antioxidant activity.
INTRODUÇÃO
O araçá (Psidium cattleyanum) é uma espécie nativa do Sul do Brasil, pertencente à família
nordeste do Uruguai. Diferencia-se das demais espécies do gênero por ser um arbusto ou arvoreta, com mais de 1,5 m de altura em áreas urbanas, com cálice fechado no botão, o qual, na antese, rompe-se em lobos irregulares (Franzon, 2009). O araçá vermelho rompe-se destaca pelo elevado teor de vitamina C e considerável teor de polifenóis e antocianinas (Biegelmeyer et al., 2011) proporcionando o proteção contra oxidação celular, ação antimicrobiana e atividades anticarcinogênicas (Medina et al., 2011).
Muitas pesquisas estão sendo realizadas em frutas in natura para avaliar seus potenciais como antioxidantes naturais (Nora et al., 2014; Im et al., 2012; Medina et al., 2011). A concentração dos compostos bioativos nos alimentos varia conforme o seu processamento (Wijngaard et al., 2012; Rawson et al., 2011). Mas o grande desafio é processar os frutos e oferecer ao consumidor final sem que haja muitas perdas no processamento e armazenamento, já que esses componentes são sensíveis à luz, à temperatura e à presença de oxigênio (Martínez-Elez e Martín-Belloso, 2007).
Os processos de extração de compostos ativos que não envolvem altas temperaturas são chamados de processos não-térmicos (Rawson et al., 2011). Essas tecnologias foram desenvolvidas para eliminar o uso de altas temperaturas durante o processamento e para evitar os efeitos adversos do calor sobre o aroma, a aparência e o valor nutritivo dos alimentos (Barbosa-Cánovas et al., 2000).
Dentre os processos não-térmicos estudados, encontra-se o campo elétrico pulsado (CEP) que consiste de um gerador de pulsos, uma câmara de tratamento, manuseio de fluidos e um sistema de monitoramento (Huang & Wang, 2009). Quando se aplica um campo elétrico há a criação de um potencial elétrico crítico ao longo da membrana celular, que causa uma ruptura e mudanças locais na estrutura, permitindo a liberação de componentes (Knorr et al., 2001).
O processamento de frutos resulta em uma grande porcentagem de subprodutos tais como peles, sementes, resíduos de filtração e extração de sucos. Em muitos casos, estes podem apresentar conteúdos de compostos bioativos similares ou superiores ao produto principal (Ayala-Zavala et al., 2011). Diante deste contexto e da necessidade de obter mais informações sobre a influência do campo elétrico pulsado para extração de compostos bioativos de suco de araçá, este estudo teve por objetivo avaliar a influência de diferentes tempos de tratamento de campo elétrico pulsado de 5 kV/cm na extração de compostos bioativos durante o processamento de suco de araçá, bem como avaliar estes compostos no resíduo gerado do processo.
MATERIAL E MÉTODOS
Os frutos de araçá vermelho safra 2015 foram colhidos manualmente no seu ponto de maturação e congelados (- 18 °C) até o seu processamento. Para a realização das análises, os frutos foram descongelados (7 °C) e processados para obtenção de suco e do resíduo.
O sistema de CEP foi desenvolvido utilizando uma bobina de acionamento de centelha utilizada em veículos automotores. O sistema foi acionado com uma tensão alternada de 30 V em uma frequência de 60 Hz no lado de baixa tensão. O lado de alta tensão foi conectado em um conjunto de placas paralelas espaçadas de 1,2 cm. O dielétrico utilizado foi o ar. As placas receberam pulsos de tensão de 6 kV de pico, gerando uma campo elétrico pulsado 5kV/cm com ondas senoidais. Os tempos de aplicação variaram de 1 a 4 minutos, comparados ao controle (sem aplicação do campo elétrico).
Os sucos e resíduos, controle e tratados com CEP, foram caracterizados quanto o valor de pH em pHmetro (DIGIMED, modelo DM-2, Brasil) e teor de sólidos solúveis (ºBrix) em refratômetro (HANNA modelo HI96801, Romania) de acordo com a metodologia da AOAC (2000).
Os compostos fenólicos totais foram determinados pelo método colorimétrico de Folin-Ciocalteau, segundo metodologia descrita por Singleton & Rossi (1965). A absorbância foi lida em espectrofotômetro (THERMO, modelo Genesys 10S, EUA) a 760 nm. Os compostos fenólicos totais foram quantificados utilizando uma curva de calibração obtida com ácido gálico (entre 0 a 500 mg/L). Os resultados foram expressos em mg de ácido gálico por mL de suco.
Para determinar a atividade antioxidante foi utilizado o método ABTS descrito por Nenadis et al., (2004). A absorbância foi medida em espectrofotômetro (THERMO, modelo Genesys 10S,
EUA) após 6 minutos de reação, em comprimento de onda de 734 nm. Foi preparada uma curva padrão com Trolox (6-hidroxi-2, 5, 7, 8-tetrametilcromo-2-ácido carboxílico) e os resultados foram expressos em atividade antioxidante equivalente ao Trolox (TEAC) (μmol TEAC/mL de amostra). Todas as determinações foram efetuadas em duplicata.
A análise estatística dos resultados foi realizada através da análise de variância (ANOVA) e teste de médias de Tukey com nível de significância estabelecido em 5%, para isso foi utilizado o software GraphPad Prism.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os resultados obtidos para valores de pH e ºBrix para diferentes tempos de aplicação de campo elétrico pulsado no suco e no resíduo são apresentados na Tabela 1. Estes resultados evidenciam que tanto o suco como a polpa apresentaram pH ácido, sem diferença significativa entre os tratamentos. O tempo de aplicação do campo elétrico não afetou a concentração de íons H+ do meio. A aplicação do CEP nos resíduos permitiu um aumento médio de 40% na extração de açúcares. O resíduo de processamento do suco de araçá apresenta um teor de açúcares ainda passível de reaproveitamento, evidenciando a necessidade de alternativas para a extração dos açúcares remanescentes ou seu uso como subproduto.
Tabela 1 - Resultados de pH e ºBrix para diferentes tempos de processamento de CEP no suco e no resíduo de araçá vermelho.
Parâmetros (min) Suco Resíduo
pH °Brix pH °Brix 1 3,57 a 9,8 a 3,60 a 4,8 a 2 3,58 a 10,2 a 3,60 a 5,1 a 3 3,58 a 8,9 b 3,57 a 4,4 b 4 3,58 a 9,0 b 3,58 a 5,2 a Controle 3,61 a 10,2 a 3,61 a 3,5 b
Letras iguais para cada amostra e análise não diferem estatisticamente em nível de 5 % (p < 0,05).
O teor de compostos fenólicos totais dos sucos e resíduos de araçá vermelho controle e tratados com diferentes tempos de aplicação de CEP (Tabela 2) variaram de 10,17 a 21,81 mg GAE/ mL da amostra. Estes resultados foram superiores aos relatados por Biegelneyer et al. (2011) que encontrou 5,01 mg/mL da amostra e por Fetter et al. (2010) que determinou 6,68 mg/mL da amostra no fruto de araçá vermelho. Jacques et al. (2009), num trabalho sobre pequenas frutas cultivadas no RS, obteve uma faixa de 1 a 8,2 mg GAE/mL de frutas frescas de polifenóis totais.
No suco foram observadas diferenças significativas em relação ao tempo de aplicação de pulso, com maior extração de compostos fenólicos nos tempos 1 e 2 minutos. Os teores de compostos fenólicos nas amostras tratadas com CEP em relação ao controle mostraram que este tratamento é eficaz na elevação da extração, observando-se um aumento médio de 54,0 % no teor de compostos fenólicos no suco tratado com CEP, e no resíduo um aumento médio de 24,5 %. Resultados estes superiores aos determinados por Boussetta et al. (2012), que relatou o incremento de 10% no teor de polifenóis em relação ao não uso da técnica para subprodutos de uvas brancas.
Observou-se uma diferença significativa entre os valores da atividade antioxidante em relação ao controle, mas não houve diferença significativa entre os tempos de extração nas amostras de suco. O aumento médio da atividade antioxidante nos sucos foi de 40,4 % com a utilização do campo elétrico pulsado, já para o resíduo este aumento foi de 17,6 % em relação ao resíduo controle.
Tabela 2 - Resultados de compostos bioativos para diferentes tratamentos de CEP aplicados no suco e no resíduo de araçá vermelho.
Parâmetros
Suco Polifenóis totais
(mg GAE/mL)
Atividade antioxidante (μmol TEAC/mL de amostra)
Controle 13,62 ± 0,39d 16,73 ± 0,09b 1 21,81 ± 0,17a 23,78 ± 0,07a 2 21,18 ± 0,15ab 23,66 ± 0,05a 3 20,87 ± 0,04bc 23,21 ± 0,07a 4 20,14 ± 0,07c 23,29 ± 0,05a Resíduo Controle 10,17 ± 0,03b 13,83 ± 0,37c 1 12,43 ± 0,03a 16,56 ± 0,06a 2 12,54 ± 0,01a 16,59 ± 0,09a 3 12,88 ± 0,09a 16,47 ± 0,12a 4 12,58 ± 0,35a 15,75 ± 0,21b
Letras iguais para cada amostra e análise não diferem estatisticamente em nível de 5 % (p < 0,05). Média ± desvio padrão de três repetições.
O presente estudo corrobora com estudos realizados com uvas por Corrales et al. (2008), onde os autores concluíram que o CEP aumentou a capacidade antioxidante das amostras em até quatro vezes mais que a extração controle a 70°C. A tecnologia de campo elétrico pulsado foi usada por Puértolas et al. (2009) para aumentar a extração de polifenóis durante o processo de maceração-fermentação de uvas tintas na vinificação, e observaram um aumento da taxa de extração destes compostos em todas as variedades. Valverdú-Quellat et al. (2012) estudaram a interferência da intensidade do campo elétrico e o número de pulsos utilizando um campo elétrico moderado para extração de compostos bioativos de suco de tomate, e como resultado obtiveram um aumento significativo na concentração de compostos bioativos (polifenóis) e na capacidade antioxidante.
CONCLUSÕES
O
sistema de campo elétrico pulsado a 5 kV com ondas senoidais permitiu a elevação dos teores de polifenóis e atividade antioxidante quando comparados a não aplicação do método, comprovando ser uma tecnologia não-térmica viável para extração de compostos bioativos.REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Association of Official Analytical Chemists A.O.A.C. (2000). Official Methods of Analysis of A.O.A.C International. 17th, Vol. II.
Ayala-zavala, J.F.; Veja-Veja, V.; Rosas-Domínguez, C.; Palafox-Carlos, H.; Villa-Rodriguez, J.A. & González-Aguliar, G.E. (2011). Agro-industrial potential of exotic fruit byproducts as a source of food additives. Food Research International, 44, 1866-1874.
Barbosa-Cánovas, G.V., Pierson, M.D., Zhang, Q.H. & Schaffner, D.W. (2000). Pulsed Electric Field.
Journal of Food Science, 65 (8), 65-79.
Bigelmeyer, R., Andrade, J.M.M., Aboy, A.L., Apel, M.A., Dresch, R.R., Marin, R., Raseira, M.C.B. & Henriques, A. T. (2011). Comparative Analysis of the chemical composition and antioxidant activity of Red (Psidium cattleianum) and Yellow Psidium cattleianum var. lucidum) strawberry guava fruit. Journal of Food Science, 76(7), C996-C997.
Boussetta, N., Vorobiev, E., Reess, T., De Ferron, A., Pecastaing, L., Ruscassié, R. & Lanoisellé, J.L. (2012). Scale-up of high voltage electrical discharges for polyphenols extraction from grape pomace: effect of the dynamic shock waves. Innovative Food Sciences and Emerging Technologies, 18, 129-138.
Corrales, M.; Toepfl, S.; Butz, P.; Knorr, D. & Tauscher, B. (2008). Extraction of anthocyanins from grape by-products assisted by ultrasonics, high hydrostatic pressure or pulsed electric fields: A comparison. Innovative Food Science and Emerging Technologies, 9, 85–91.
Fetter, M.R, Vizzotto, M., Corbelini, D. D. & Gonzalez, T. N. (2010). Propriedades funcionais de araçá-amarelo, araçá-vermelho (Psidium cattleyanum Sabine) e araçá-pera (P. acutangulum D.C.) cultivados em Pelotas/RS. Brazilian Journal Food Technology, IIISSA, 92-95.
Franzon, R.C., Campos, L.Z., Proença, C.E. & Sousa-Silva, J.C. Araçás do gênero Psidium: principais espécies, ocorrência, descrição e usos. Pelotas: Embrapa Clima Temperado, 2009. 48p. (Embrapa Clima Temperado. Documentos, 266).
Huang, K. & Wang, J. (2009). Designs of pulsed electric fields treatment chambers for liquid foods pasteurization process: a review. Journal of Food Engineering, 95, 227-239.
Im, I., Park, K.R., Kim, S.M., Kim, C., Park, J.H & Nam, D. (2012). The butanol fraction of guava (Psidium cattleyanun Sabine) leaf extract suppresses MMP-2 and MMP-9 expression and activity through the suppression of the ERK ½ MAPK signaling pathway. Nutricional Cancer, 64(2), 255-266. Jacques, A.C., Pertuzatti, P.B., Barcia, M.T. & Zambiazzi, R.C. (2009). Nota científica: compostos bioativos em pequenas frutas cultivadas na região sul do estado do Rio Grande do Sul. Brazilian
Journal of Food technology, 12(2), 123-127.
Knorr, D., Angersbach, A., Eshtiaghi, M.N.; Heinz, V. & Lee, D. (2001). Processing concepts based on high intensity electric field pulses. Trends in Food Science & Technology, 12, 129-135.
Martínez-Elez, P. & Martín-Belloso, O. (2007). Effects of high intensity pulsed electric field processing conditions on vitamin C and antioxidant capacity of orange juice and gazpacho, a cold vegetable soup. Food Chemistry, 102, 201-209.
Medina, A.L., Haas, L. I. R., Chaves, F. C., Salvador, M., Zambiazi, R. C., da Silva, W. P., Nora, L. & Rombaldi, C. V. (2010). Araçá (Psidium cattleyanum Sabine) fruit extracts with antioxidant and microbial activities and proliferative effect on human cancer cells., Food Chemistry, 128, 916 – 922. Nenadis, N.; Wang, L.F.; Tsimidou, M.& Zhang, H.Y. (2004). Estimation of scavenging activity of phenolic compounds using the ABTS assay. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 52, 4669– 4674.
Nora, C.D., Muller, C., Bona, G., Rios, A., Hertz, P., Jablonski, A., Jong, E. & Flores, S. (2014). Effect of processing on the stability of bioactive compounds from red guava (Psidium cattleyanum Sabine) and guabiju (Myrcianthes pungens). Journal of Food Composition and Analysis, 34, 18-25. Puértolas, E., López, N., Saldaña, G. & Raso, A. (2010). Evaluation of phenolic extraction during fermentation of red grapes treated by a continuous pulsed electric fields process at pilot-plant scale.
Journal of Food Engineering, 98, 120-125.
Rawson, A., Patras, A., Tiwari, B.K., Noci, F., Koutchma, T. & Bruntin, N. (2011). Effect of thermal and non thermal processing technologies on the bioactive content of exotic fruits and their products: Review of recent advances. Food Research International, 44, 1875-1887.
Singleton, V.L. & Rossi, J.A. (1965). Colorimetry of total phenolics with phosphomolybdic-phosphotungstic acid reagent. American Journal of Enology Viticuture, 16(3), 144-158.
Valverdú-Queralt, A., Oms-Oliu, G., Odriozola-Serrano, I., Lamuela-Raventos, R.M., Martíni-Belloso, O. & Eles-Martínez, P. (2012). Effects of pulsed electric fields ion the bioactive compound content and antioxidant capacity of tomato fruit. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 60, 3126-3134.
Wijngaard, H., Hossain, M., Rai, D.K. & Brunton, N. (2012). Techniques to extract bioactive compounds from food by-products of plant origin. Food Research International, 46, 505–513.
