Extração de Água Subcrítica de Produtos Naturais Parte 2

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4. Compostos Extraídos por Água Subcrítica 4.1. Flavonóides

Os flavonóides, também conhecidos como bioflavonóides, são amplamente encontrados em plantas e bagas. São compostos naturais importantes na dieta humana. Eles têm sido usados ​​para prevenir e tratar doenças cardiovasculares. Além disso, eles têm fortes atividades antioxidantes e atividades antibacterianas. Quando maçãs ricas em flavonóides foram dadas a camundongos saudáveis, houve diminuição em algunsinflamaçãomarcadores foram relatados [73].

De um modo geral, os flavonóides pertencem aos pHenóis. Por serem amplamente investigados, podem ser apresentados separadamente dos pHenóis. Os flavonóides têm a estrutura geral de um 15-esqueleto de carbono conectando dois anéis de benzeno com um anel heterocíclico. O núcleo básico é 2-fenilcromona.FlavonóideOs compostos são geralmente pouco solúveis em água ambiente e na maioria dos solventes orgânicos. A Tabela 1 resume o SBWE de flavonóides de materiais vegetais.

Ko e colaboradores investigaram a relação entre a estrutura de flavonóides e SBWE. Eles descobriram que os flavonóides com uma cadeia lateral OH foram extraídos de forma otimizada em temperaturas mais baixas do que as cadeias laterais OCH e H. As temperaturas ótimas das formas glicosídicas são menores do que as das agliconas menos polares [30]. Turner et ai. descobriram que diferentes compostos glicosídicos podem ser convertidos por suas respectivas agliconas em menos de 10 minutos de tempo de reação em água de resíduos de cebola [20]. Resultados semelhantes foram obtidos por Nkurunziza et al. [81] e Zhang et al. [83] que investigaram a extração de quatro flavonóides de okara e de Puerariae lobata, respectivamente.

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Vários trabalhos foram publicados sobre a eficiência de extração e atividades de extração por co Mparing SBWE com extração de água quente (HWE) [15], maceração [76] Soxhlet [50,81, extração assistida por ultra-som (UAE) [93,103], micro-ondas- extração assistida (MAE)[93,103] e extração por refluxo [83]. Todos eles descobriram que SBWE foi mais eficaz ou pelo menos equivalente a outros métodos de extração se usando apenas um solvente. Durovic e colaboradores [103] selecionaram a água como um solvente apropriado para extração adicional com base na eficiência de extração de seis solventes diferentes (água, acetona, etanol a 96%, cloreto de metileno, n-hexano e acetato de etila). SBWE tem os maiores teores de polifenóis totais (TP) e flavonóides, e atividade antioxidante. A atividade citotóxica e antimicrobiana contra Staphylococcus aureus foram confirmadas. Além disso, Marin et al. [99] compararam um possível melhor ajuste de extração líquida pressurizada para prenilflavonóides, e três solventes (hexano, etanol e água) foram usados. Eles concluíram que a extração de líquido pressurizado usando etanol como solvente após o uso de hexano é melhor do que apenas usar água para prenilflavonóides. Quando foi utilizada uma extração sequencial, onde os solventes foram usados ​​em ordem crescente de polaridade (primeiro hexano, depoisetanol, e finalmente água), os rendimentos não melhoraram. Diferentes métodos de extração têm influências notáveis ​​na seletividade desses processos.

Conforme mostrado na Tabela 1, o efeito da temperatura e do tempo de extração tem maiores I Mpacts na eficiência de extração do que a pressão e a razão amostra-líquido de extração. A temperatura e o tempo de extração ideais estão resumidos na Figura 6. A temperatura ideal de extração de flavonóides está entre 150 e 200 graus e a faixa de tempo de extração está entre 10 e 50 min.

4.2. Polifenóis

Os polifenóis, também conhecidos como polihidroxifenóis, são uma classe estrutural predominantemente natural, pela presença de mais de uma unidade fenólica e por serem desprovidos de funções à base de nitrogênio. Muitas frutas, vegetais, ervas, folhas de chá, nozes e algas contêm altos níveis de pHenóis que ocorrem naturalmente. Tem sido relatado que os polifenóis podem resistir à oxidação [31]. Conforme mostrado na Tabela 2, as extrações depolifenóispode ser realizado usando um único solvente como água, metanol, etanol ou uma mistura de solventes como etanol-água e metanol-água-ácido fórmico.

A maioria dos experimentos provou que SBWE é superior à maceração, Soxhlet e MAE [109,112,125], enquanto Vladic et al. concluíram que as temperaturas mais baixas do SBWE são mais convenientes para a valorização da casca da romã e o MAE é mais eficiente que o SBWE para a extração de pHenólicos da casca da romã obtendo um extrato livre de 5-hidroximetilfurfural [109].

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As procianidinas são uma classe de polifenóis encontrados em frutas, vegetais e grãos com potentes atividades quimiopreventivas. Gao et ai. [119] extraíram com sucesso procianidinas com água subcrítica de farelo de sorgo, epicarpo de semente de lótus, vagem de semente de lótus e semente de espinheiro, respectivamente. Os resultados mostraram que os extratos de SBWE apresentaram melhor poder redutor, capacidade antioxidante e capacidade antiproliferativa em células G2 de hepatoma humano. Além disso, a atividade antioxidante e antiproliferativa foi correlacionada positivamente com a concentração de polifenóis. Além disso, Gao et al. encontraram um resultado semelhante, pois o antioxidante dos extratos de resíduos de sementes de espinheiro marítimo foi altamente correlacionado com o conteúdo de polifenóis. Eles demonstraram que o tempo de extração e a proporção de água para sólidos foram os principais fatores que afetaram o rendimento de extração de polifenóis e a eliminação de radicais de ácido 2,2'-azino-bis-3-etilbenztiazolina-6-sulfônico (ABTS) atividade dos extratos, enquanto a temperatura foi expressa como fator crucial.

A curcumina pertence aos polifenóis e é instável e pouco biodisponível. Kiama-hallah et ai. [128] estudaram alguns parâmetros sobre a eficiência de extração SBWE da curcumina. As condições ideais de extração são uma temperatura de 140 graus e uma pressão de 10 Mpa. Outros trabalhos sobre SBWE da curcumina podem ser encontrados na literatura [29,129-131].

Pinto e seus colaboradores [110] avaliaram as condições ideais de SBWE de antioxidantes e polifenóis de cascas de castanha usando a metodologia de superfície de resposta (RSM). As condições de extração ótimas foram determinadas por RSM como 220 graus/30 min. A 150 graus, TP eantioxidantea atividade foi diminuída, o que pode ser causado pela degradação do tanino e pela formação de outros produtos da reação. Além disso, uma concentração de extratos abaixo de 0,1 ug/mL foi segura. A reutilização deste subproduto da casca da castanha é benéfica para a rentabilidade da agroindústria, e para a sustentabilidade ambiental e económica. a temperatura de extração está entre 130 e 200 graus, e o tempo está entre 15 e 35 min.

4.3. Ácidos orgânicos

Em geral, os ácidos orgânicos em produtos naturais são amplamente distribuídos nas folhas, raízes e frutos das plantas. Os ácidos orgânicos sintéticos por meio de síntese química, catálise enzimática e fermentação microbiana não são discutidos nesta revisão. Os ácidos orgânicos são principalmente solúveis em água ou etanol e exibem propriedades ácidas, mas são difíceis de dissolver em outros solventes orgânicos. Acredita-se geralmente que os ácidos orgânicos alifáticos não têm atividade biológica especial, mas alguns ácidos orgânicos naturais, como ácido cítrico, ácido málico, ácido tartárico, ácido ascórbico, etc. . Dependendo do ácido orgânico no estado livre ou na forma de sal, os solventes de extração podem ser água, solução alcalina diluída, éter dietílico, éter de petróleo e ciclohexano e outros solventes orgânicos lipofílicos. Um resumo de estudos recentes sobre SBWE de ácidos orgânicos é mostrado na Tabela 3.

O uso de SBWE foi explorado para a extração de ácido gálico, ácido clorogênico, ácido cafeico, ácido ferúlico, ácido vanílico e ácido cumárico de várias matrizes. Inevitavelmente, alguns outros componentes ativos como pHenólicos [23], flavonóides [108] proteínas [23] lipídios, peptídeos, aminoácidos e outros compostos orgânicos foram frequentemente coextraídos. Svarc-Gajic et ai. [134] usaram SBWE para a extração de álcoois, ácidos orgânicos, açúcares e outros compostos orgânicos de caules de cereja doce e azeda, encontrando as composições químicas das duas amostras semelhantes. Harun et ai. [51] relataram extração de lipídios com um teor relativamente alto de ácido eicosapentaenóico de Nannochloropsis gaditana, encontrando 237 graus e 14 min como as condições ideais de extração.

Chun et al.[52]explorou o poder do método SBWE assistido por líquido iônico (L) na obtenção de diferentes compostos pHenólicos da alga marrom Saccharina japonica e encontraram o IL à base de imidazólio 1-butil-3- o tetrafluoroborato de metilimidazólio atuou como catalisador. Comparado com SBWE, SBWE mais IL proporcionou um aprimoramento progressivo na extração de pHenólicos. A 175 graus, os teores de ácidos gálico, clorogênico, gentísico, protocatecuico, cafeico e siríngico nos produtos de extração foram de aproximadamente 1.18-,4.68-, 4.66-, 7 .67-,5.12- e 5.08-vezes maior do que em SBWE. No entanto, o ácido p-hidroxibenzóico teve uma ligeira deficiência (0.85-dobra a 175 graus), e o ácido vanílico facilmente decompôs em SBWE mais ILs.

Raver et ai. [38] aplicaram SBWE para a remoção simultânea de extratos oleosos e extratos solúveis em água. O rendimento ótimo de extração do óleo foi obtido a 130 graus e massa/amostra de 1:20 g/mL após 30 min. Ocorreu hidrólise de antioxidantes ligados a ésteres e glicosídeos, o que produziu óleo com capacidades antioxidantes muito maiores do que o óleo extraído pelo método de Soxhlet (n-hexano). Além disso, Abdelmoez e colaboradores [39]

também compararam a eficiência de extratos aquosos e extratos de n-hexano de caroço de algodão. As condições ideais de extração de óleo são 270 graus, 30 min, e o tamanho das partículas é inferior a 0,5 mm.

A temperatura e o tempo de extração SBWE ideais são mostrados na Figura 8. Pode-se ver que a temperatura ideal de extração de ácidos orgânicos é principalmente entre 130 e 240 graus, e o tempo está entre 10 e 50 min.

4.4. GlicOsídeos

Glicosídeos são compostos nos quais açúcares ou derivados de açúcares estão ligados a outro tipo de substância não açucarada (também chamadas de agliconas, ligantes ou substituintes). Os glicosídeos estão ligados por uma ligação O-N-, S- ou C-glicosídica entre um açúcar e um componente não-açúcar, que são amplamente encontrados na raiz, caules, folhas, flores e frutos das plantas. A maioria dos glicosídeos são cristais coloridos e geralmente um pouco amargos.

Os glicosídeos extraídos por SBWE demonstraram ter atividades antioxidantes e atividade inibitória da tirosinase, conforme mostrado na Tabela 4[36,144-152]. Gao et al.[144] realizou SBWE de compostos pHenólicos de resíduos de sementes de romã a 80-280 graus C. Os resultados mostraram que TP aumentou com o aumento da temperatura de extração de 80 graus para 220 graus e diminuiu de 220 graus para 280 graus. Em {{9 }} grau, a quebra das ligações levou ao aumento de TP, porém, uma temperatura mais alta fez com que os pHenólicos se degradassem. Além disso, eles compararam SBWE com lixiviação e EAU usando água (temperatura ambiente) e solventes orgânicos, como metanol, etanol e acetona. TP e capacidades antioxidantes de SBWE (120 graus) não foram tão altas quanto solventes orgânicos; no entanto, com relação ao tempo de extração (2 h para lixiviação vs. 30 min para SBWE) e toxicidade, a água subcrítica é mais aceitável. Meng e Cheng [149] estudaram 13 compostos pHenólicos e 20 elementos inorgânicos de Erigeron breviscapus. Eles também encontraram resultados semelhantes, pois os glicosídeos não são estáveis ​​em alta temperatura e com um longo tempo de extração. Por exemplo, a escutelareína e a apigenina são as agliconas da escutelarina e apigenina 7-glicuronídeo correspondentes, quando em altas temperaturas as ligações glicosídicas se tornam instáveis ​​e começam a se decompor em sua glicona e aglicona. Haznedaroglu et ai. [147] otimizaram os parâmetros como temperatura, tempo de extração e vazão. Temperatura e tempo de extração foram encontrados como os parâmetros mais eficazes para TP e flavonóides totais, enquanto o tempo de extração e vazão para os teores de antocianinas. Além disso, a temperatura e o tempo foram os principais parâmetros para a eficácia dos extratos na inibição da tirosinase.

A temperatura ideal de extração e tempo para glicosídeos em SBWE são mostrados na Figura 7. A temperatura ideal de extração de ácidos orgânicos está entre 100 e 160 graus e o tempo está entre 20 e 60 min.

4.5. Carboidratos

Carboidratos são um termo muito comum que inclui açúcares, amido e celulose, que são uma importante classe de compostos orgânicos amplamente distribuídos na natureza. Os sacarídeos são divididos em quatro grupos: monossacarídeos, dissacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos. Conforme mostrado na Tabela 5, os carboidratos extraídos pelo SBWE possuem efeitos antioxidantes[153], antimitóticos [154] e inibidores do crescimento [55].

Os solventes de extração tradicionais geralmente utilizam solução alcalina [154], solução ácida [156] e água como solventes de extração [157]. Chun et al.[154] realizou SBWE de Pseuder-hino palatiferum Radlk e comparou-o com uma técnica convencional usando 0,1 M hidróxido de sódio. Os conjugados obtidos do SBWE a 150 grau apresentaram melhor atividade anticoagulante do que os encontrados a 200 grau e foram comparáveis ​​à técnica convencional. Villamiel et al.[156] e Zhang et ai. [159] usaram solução de ácido cítrico para ajustar o pH para 3,0,5,0, respectivamente.Co Em comparação com a extração convencional com ácido cítrico, o SBWE pode obter maior rendimento de pectina, maior teor de ácido galacturônico e maior grau de esterificação de metila. Da mesma forma, Chun et al. [158] e Goosen et al. [169] realizaram SBWE e o compararam com extração convencional usando HCl 0,05 M. Todos eles descobriram que a eficiência do SBWE foi significativamente maior em comparação com os métodos convencionais.

SBWE e outras três tecnologias inovadoras UAE, MAE e extração de fluido supercrítico (SFE) foram comparadas ou acopladas. Duan et ai. [56] usaram os Emirados Árabes Unidos para extrair com sucesso os polissacarídeos do ingrediente principal de Lentinus edodes. Um design Box-Behnken (BBD) foi aplicado para otimizar a condição dos Emirados Árabes Unidos, incluindo temperatura de extração, tempo de extração, proporção líquido-sólido e potência ultrassônica. Foi demonstrado que a amostra dos EAU tem melhores atividades antioxidantes em comparação com outros métodos de extração (SBWE, EAU). Morales et al.[57] descobriram que os Emirados Árabes Unidos ou SBWE (200 graus, 11,7 Mpa) foram mais eficazes para obter frações enriquecidas com glucana de cogumelos shiitake. Eles revelaram que uma combinação de extratos de UAE mais SBWE mostrou maiores níveis de glicose e menos resíduos de manose e galactose do que as outras extrações, sugerindo certa especificidade de extração para -glucanos. Além disso, os extratos obtidos após uma combinação de tecnologias mantiveram parcialmente suas propriedades imunomoduladoras, mas mostraram altas atividades hipocolesterolêmicas de acordo com estudos in vitro.

Sagittaria sagittifolia L. é uma fonte alimentar saudável e um restaurador para a terapia adjuvante de tuberculose, cegueira noturna, pancreatite, diabetes, traqueíte e infecções do trato urinário. Ma e sua equipe [35] conduziram um trabalho contínuo na caracterização, antioxidante e atividades imunológicas de extratos SBWE de S.sagittifolia L. As características estruturais do extrato foram elucidadas usando cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC), cromatografia gasosa (GC) , microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de infravermelho (IR), microscopia de força atômica (AFM), potencial zeta e métodos do vermelho do Congo.

Os polissacarídeos extraídos exibiram atividade antioxidante mais forte in vitro e atividade imunomoduladora mais potente. Portanto, os polissacarídeos extraídos de S.sagittifolia L. com SBWE têm potencial para serem utilizados como agentes imunorreativos em medicamentos e alimentos funcionais. Praça et ai. encontraram a reação de Maillard, a caramelização e sua oxidação e a reação de Folin a partir de amostras de microalgas, macroalgas e alecrim. É a primeira vez que se verifica a neoformação de antioxidantes durante a extração de SWE de diferentes produtos naturais [165]. Algumas vezes as altas temperaturas de operação podem gerar novos compostos bioativos, e o SBWE é uma técnica bastante promissora para obtenção de compostos bioativos a partir de produtos naturais. Conforme mostrado na Figura 9, a temperatura ideal de extração de ácidos orgânicos está entre 120 e 180 graus, e o tempo está entre 10 e 40 min.

Figura 9. Condições ótimas de extração de carboidratos, óleos essenciais e alcalóides.

Este artigo foi extraído de Molecules 2021, 26, 4004. https://doi.org/10.3390/molecules26134004 https://www.mdpi.com/journal/molecules