DETERMINAÇÃO DA QUANTIDADE DE COMPOSTOS FENÓLICOS TOTAIS PRESENTES EM EXTRATOS LÍQUIDO E SECO DE ERVA-MATE (Ilex paraguariensis) 1

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1 33 ISSN DETERMINAÇÃO DA QUANTIDADE DE COMPOSTOS FENÓLICOS TOTAIS PRESENTES EM EXTRATOS LÍQUIDO E SECO DE ERVA-MATE (Ilex paraguariensis) 1 Adeline Chaicouski 2, Joyce Estina da Silva 3, José Luiz Ferreira da Trindade 4, Maria Helene Giovanetti Canteri 5 RESUMO A erva-mate (Ilex paraguariensis) possui em sua composição diversos compostos responsáveis pelas características sensoriais dos produtos e tornam a planta altamente medicinal. A maneira mais comum de consumo é o chimarrão, que está limitado às regiões onde é produzida. Atualmente são muitas as aplicações tanto da erva-mate in natura quanto da processada. Pesquisas demonstram o grande potencial antioxidante que apresenta. Os fenólicos evitam a formação de radicais livres. Diferenças na capacidade antioxidante de extratos tanto aquoso quanto hidroalcoólico de erva-mate sugerem menor concentração de compostos fenólicos solúveis em água. O objetivo foi determinar o teor de compostos fenólicos em extrato líquido e seco de erva-mate e verificar as perdas durante a secagem por foam-mat e liofilização. Utilizouse erva-mate tipo PN e para as extrações utilizou-se água e solução de álcool etílico 70%. Para a produção da espuma do foam-mat foram utilizados pectina, emustab e liga neutra. A estimativa do conteúdo total de fenólicos foi pelo método Folin-Ciocalteau modificado, expresso em padrão de catequina, determinada em espectrofotômetro a 720nm. Após a secagem, o material foi triturado e armazenado. A quantidade de fenólicos extraídos foi de 3,2 e 1,47 g Kg -1 para os extratos hidroalcóolico e aquoso, respectivamente. Os valores referentes aos fenólicos dos extratos secos obtido pelo método foam-mat foram de 0,41 g Kg -1 e 0,97 g Kg -1, para extrato seco aquoso e seco hidroalcóolico, respectivamente. Percebe-se que o extrato seco obtido pela extração hidroalcóolica apresentou maior retenção de fenólicos após a secagem do que a extração aquosa. Os resultados para fenólicos obtidos a partir dos extratos seco liofilizado aquoso e hidroalcóolico, foram, respectivamente, 3,0 e 4,3 g Kg -1, indicando que nesse processo a concentração de fenólicos ainda permanece superior no extrato obtido por via hidroalcóolica. Conclui-se que a extração hidroalcóolica foi mais eficiente que a extração aquosa. Ao utilizar uma solução extratora hidroalcoólica é possível extrair tanto compostos mais polares quanto os menos polares, significando vantagem na extração, e a liofilização mostrou ser mais eficiente na manutenção dos fenólicos, possivelmente devido ao uso de baixa temperatura e a pressão, quando comparada com o foam-mat. Palavras-chave: Extratos de erva-mate; foam-mat; liofilização; compostos fenólicos; secagem. PHENOLIC COMPOUNDS IN LIQUID EXTRACTS AND DRY HERB-MATE DETERMINATION ABSTRACT Yerba mate (Ilex paraguariensis) has in its composition many compounds responsible for sensory characteristics of the products and make the highly medicinal plant. The most common way of consumption is the mate, which is limited to regions where it is produced. Currently there are many applications both of yerba mate " in nature " as the processed. Research Protocolo de 23/12/ Este trabalho é parte do Trabalho de Conclusão do Curso de Tecnologia em Alimentos (UTFPR-2011). 2 Mestranda em Ciência e Tecnologia de Alimentos (UEPG), chaicouski@hotmail.com, Tecnóloga em Alimentos (UTFPR-PG), joyceestina@hotmail.com, Professor, Doutor, UTFPR-PG, joselftri@hotmail.com, Professora, Doutora, UTFPR-PG, canteri.mhg@gmail.com,

2 demonstrates the great potential that has antioxidant. The phenolics prevent the free radicals formation. Differences in the antioxidant capacity of aqueous extracts both as hydroalcoholic mate suggest lower concentration of water-soluble phenolic compounds. The objective was to determine the phenolic compounds content in liquid and dried yerba mate extract and check losses during foam-mat drying and freeze-drying. It used mate-type PN, and for the extractions its used water and ethanol solution 70%. For the foam-mat its used pectin, Emustab neutral alloy. The total phenolic content it was estimate by Folin-was Ciocalteau modified, expressed in standard catechin determined in a spectrophotometer at 720nm. After drying, the material was ground and stored. The amount of phenolic was 3.2 and 1.47 g kg-1 for aqueous and hydroalcoholic extract, respectively. The values the phenolic for the extracts obtained by method foam-mat were 0.41 g kg-1 and 0.97 g kg-1 for the aqueous and hydroalcoholic extract dry, respectively. Noticed that the dry extract obtained by hydroalcoholic extraction showed higher phenolic retention after drying than aqueous extraction. The results for phenolics obtained by freeze drying for the aqueous and hydroalcoholic extracts dried were, respectively, 3.0 and 4.3 g kg-1, indicating that in this process the concentration of phenolic still remains above the extract obtained by hydroalcoholic. It is concluded that the hydroalcoholic extraction was more effective than aqueous extraction. By using a hydroalcoholic extraction solution it is possible to extract much more polar compound as the less polar, meaning advantage in the extraction and freeze drying proved to be more efficient at maintaining the phenolic possibly due to the use of low temperature and pressure, as compared with the foam-mat. Keywords: Mate extract; foam-mat; freeze-dryer; phenolic compounds; dryer. INTRODUÇÃO A erva-mate (Ilex paraguariensis), planta característica do sul da América do Sul, distribui-se pelo Brasil, Argentina e Paraguai num total de aproximadamente 540 mil km², sendo, cerca de 80%, pertencente ao Brasil (Esmelindro et al., 2002). Abrange os estados do Rio Grande do Sul, Santa Catarina, Paraná, Mato Grosso do Sul e uma porção a leste de São Paulo e sudeste de Minas Gerais (Mazuchowski, 1989). A erva-mate possui em sua composição diversos compostos dentre os quais carboidratos, dextrina, substâncias graxas, resina aromática, óleos essenciais, substâncias ceráceas, albumina, cafearina, cafamarina, colesterina, ácidos fosfórico, cítrico, matetânico, fólico, cafeíco, virídico, e traços de arsênico, alguns alcalóides, taninos e saponinas triterpênicas, responsáveis pelas características sensoriais dos produtos a base de erva-mate e tornam a planta altamente medicinal, pois além do poder estimulante, atua também em nos sistemas do organismo como o nervoso e o circulatório (Valduga, 1994; Anuário Brasileiro da Erva-Mate, 1999; Lima, 2005). A maneira mais comum de consumir a erva-mate é o chimarrão, servido de diversas formas, variando do ultra forte no Mato Grosso do Sul, forte no Rio Grande do Sul, ao fraco no Paraná e em Santa Catarina. O amargor característico da bebida depende da variedade das erveiras, sendo as de talo roxo com sabor mais acentuado do que as de talo branco (Mazuchowski, 1989). Este consumo está limitado às regiões onde é produzida, e a utilização é na forma de produtos tradicionais, como tererê, chá mate tostado e solúvel (Valduga, 1994; Miranda & Urban, 1998). Atualmente são muitas as aplicações tanto da erva-mate in natura quanto da processada. Pesquisas vêm demonstrando o grande potencial antioxidante que a erva-mate apresenta. Há evidências de que substâncias como as xantinas, cafeína, teobromina, taninos, flavonóides e vitaminas têm ação sobre vários sistemas dos organismos (Bassani & Campos, 1997). Os efeitos dos compostos fenólicos presentes em diversos alimentos são muito amplos, como ação antioxidante, antiinflamatória, antiplaquetária e antialergênica. Eles podem inibir enzimas relacionadas com a tumorogênise. Nos alimentos, os fenólicos atuam para manter a vitamina C, e evitar a formação dos radicais livres (Koo & Suhaila, 2001). Diferenças na capacidade antioxidante de extratos tanto aquoso quanto hidroalcoólico de erva-mate sugerem menor concentração de compostos fenólicos solúveis em água, observado por Vieira et al. (2009) na avaliação da atividade antioxidante de pó residual do processamento

3 da erva. Estudos com o extrato de erva-mate identificaram polifenóis com ação antioxidante (Schinella et al., 2000), com ação no LDL. A secagem de alimentos é uma técnica de preservação, visto que os microorganismos deteriorantes não se desenvolvem na ausência de água, assim como algumas enzimas que alteram quimicamente os alimentos, não reagem sem a presença da água (romero, 1997). O foam-mat drying é uma técnica, também conhecida como secagem em camada de espuma, utilizada para a obtenção de alimentos em pó (Silva et al., 2008). Consiste de três etapas: formação de espuma estável com adição de aditivos; desidratação do material em corrente de ar quente entre 48 ºC e 71 ºC até massa constante e desintegração da massa seca em escamas e pó (Silva, et al., 2005; Aguirre & Filho, 1999). A liofilização é um processo de desidratação caracterizado pela separação por sublimação, onde a água é retirada na forma de vapor a baixa temperatura do material previamente congelado, passado de sólido direto para vapor, sendo que a posterior reidratação dos produtos é quase perfeita. Este processo preserva melhor a qualidade do produto (Boss, 2004), aumentando a estabilidade do produto durante a estocagem, além que o material poderá ser armazenado e transportado à temperatura ambiente (Fellows, 1988). Com a eliminação da água, algumas enzimas são paralisadas e as reações químicas ocorrem em baixa velocidade, sendo um bom resultado para a estabilidade do material obtido. Uma questão importante é a maneira como embalar o produto, que deve ser sem umidade, em alguns casos utiliza-se atmosfera modificada, para que o produto possa ser armazenado sem perder suas propriedades podendo ser reconstituído a qualquer momento (BOSS, 2004). O objetivo deste trabalho foi determinar o teor de compostos fenólicos em extrato líquido e seco de erva-mate para verificar possíveis perdas desses componentes durante o processo de secagem por foam-mat e liofilização. MATERIAL E MÉTODOS Campus Ponta Grossa, no período de agosto de 2010 a julho de As amostras foram adquiridas em outubro de 2010 e fevereiro de 2011 em supermercados da cidade de Ponta Grossa-PR, perfazendo um total de 2 kg de erva-mate. Utilizou-se erva-mate para chimarrão tipo PN 1 (70% folhas e 30% ramos e caules), processada em Ivaí-PR e maturada por 60 dias antes da comercialização. Antes do preparo inicial de extratos líquidos as amostras passaram por um processo de separação em peneira (mesh 20) para a retirada de caule e ramos, para posterior utilização somente do material finamente triturado. Os materiais utilizados para as extrações foram água e solução de álcool etílico 70% (70:30 v/v). Para a produção da espuma do foam-mat foram utilizados pectina, emustab e liga neutra. Obtenção do extrato líquido Para a obtenção do extrato líquido bruto hidroalcóolico, utilizou-se 100 g de erva-mate peneirada para 1250 ml (2:25 p/v) de solução extratora (etanol 70 ºGL) em 5 extrações, com 250 ml cada, durante 24 horas. O extrato aquoso foi obtido por meio de 7 extrações sequenciais, cada uma com 500 ml de água, para 100 g de erva-mate, totalizando 3500 ml (1:35 p/v). (Adaptado de Valduga, 2002). a) Extrato Hidroalcóolico O extrato hidroalcóolico foi obtido por meio de percolação. Para determinar o volume de solução com maior eficiência de extração foram realizadas consecutivas extrações até que o líquido obtido apresentasse coloração mais clara do que a coloração inicial, indicando que parte dos compostos já havia sido eluída. Uma amostra de 100g de material triturado foi colocado em funil de separação, sendo adicionada em seguida solução hidroalcóolica 70% (250 ml), por 24 horas em temperatura ambiente. Em seguida, foi retirado o extrato bruto. Por mais quatro vezes a operação foi repetida, uma a cada dia, totalizando cinco percolados (Figura 1). O presente trabalho foi realizado na Universidade Tecnológica Federal do Paraná,

4 Figura1. Diagrama de obtenção dos extratos hidroalcóolico e seco com mistura extratora hidroalcóolica 70% (etanol:água) b) Extrato Aquoso O extrato aquoso foi obtido por meio de aquecimento a 50 º C, de 500mL de água, posteriormente foi adicionada sobre amostra de 100 g de erva-mate, com agitação por 5 minutos e filtração. Esta operação foi realizada mais sete vezes consecutivas. O material vegetal rejeitado passou por mais um processo de extração com 250 ml de solução extratora hidroalcóolica 70% (percolação) para o arraste de possíveis compostos remanescentes. A figura 2 mostra o diagrama de obtenção do extrato aquoso. Ao término destas três extrações foram obtidos três extratos distintos chamados de extrato hidroalcóolico (EH), extrato aquoso (EA) e extrato hidroalcóolico do material vegetal rejeitado da extração aquosa (EHV). A estimativa do conteúdo total de compostos fenólicos foi realizada pelo método Folin-Ciocalteau modificado (Singleton et al., 1999), expresso em padrão de catequina (200µg/mL), determinada em espectrofotômetro a 720nm, tanto para o extrato líquido quanto o seco.

5 Figura 2. Diagrama de obtenção dos extratos aquoso e seco Obtenção de extrato seco a) Extrato Seco por Foam-mat Adicionou-se 2% de pectina de alta metoxilação (CPkelco ), 2% de emustab e 2% de liga neutra a 500mL de extrato hidroalcóolico obtido. O material foi homogeneizado vigorosamente em velocidade máxima em batedeira planetária e após, aproximadamente 6 horas, obteve-se uma espuma consistente, depositada sobre papel manteiga e levada à estufa de circulação de ar, a 45 ºC, até massa constante. Após a secagem o material foi retirado, triturado e armazenado em recipiente de vidro hermeticamente fechado. Para a obtenção do extrato seco aquoso o procedimento foi o mesmo, com menor porcentagem de pectina, liga neutra e emustab (1%) e agitação vigorosa por apenas 10 minutos. A figura 3 apresenta o fluxograma de obtenção do extrato seco de erva-mate. Figura 3. Fluxograma de obtenção de extrato seco pelo método foam-mat b) Extrato Seco Liofilizado Uma vez que não se deve utilizar material alcoólico no liofilizador, para obtenção do extrato seco liofilizado, o extrato líquido hidroalcóolico foi submetido a evaporação do etanol em rotaevaporador entre ºC. Em seguida, este material foi levado ao ultra-freezer a -72 ºC, por 24 horas para ser acondicionado no liofilizador. Para o extrato aquoso, não houve a etapa de evaporação, diretamente para a fase de congelamento, seguida da liofilização. O material foi retirado do equipamento e armazenado em recipiente hermético.

6 RESULTADOS E DISCUSSÃO Os extratos desidratados obtidos são altamente higroscópicos e por esse motivo devem ser armazenados em frascos hermeticamente vedados. Nas figuras 4 e 5 são indicadas as frações obtidas das extrações hidroalcóolicas e aquosas, respectivamente. Pode-se notar que, a medida em que as extrações são realizadas, a coloração das frações torna-se mais clara, indicando que ao longo das extrações a quantidade de compostos extraídos diminui, ou seja, a maioria dos compostos encontra-se na primeira fração de todas as extrações realizadas (aquosa ou hidroalcóolica) por apresentar coloração mais escura. Figura 4. Frações dos extratos hidroalcóolico de erva-mate com o mesmo volume (250 ml) A utilização de solventes com diferentes polaridades possibilita a extração de compostos mais polares (aquoso) ou apolares (etanólico) (Saldanha, 2005). Desta forma, a utilização de uma solução extratora hidroalcoólica é capaz de carregar tanto compostos mais polares quanto os menos polares, significando uma vantagem na extração. Figura 5. Frações do extrato aquoso de erva-mate Na figura 6 encontram-se as três amostras de extratos obtidos (EH, EA e EHV), sendo possível perceber a diferença na coloração dos extratos. A hidroalcoólica é a amostra com coloração mais escura, indicando que nesse extrato a concentração de compostos é superior, como possível observar na tabela 2, onde com estimativa do conteúdo total de compostos fenólicos das amostras. Na literatura não há referência à comparação de cor entre os extratos de erva-mate. A amostra 2 (aquosa) representa como a erva-mate é consumida, na forma de chimarrão, preparado com água quente.

7 Figura 6. Extrato bruto das três extrações realizadas. 1-Hidroalcóolico; 2-Aquoso; 3-Hidroalcóolico após extração aquosa. Os resultados obtidos para compostos fenólicos estão listados na tabela 1, sendo possível perceber a diminuição dos valores ao longo das extrações, indicando que a maior quantidade é extraída na primeira fração. Na extração hidroalcóolica, realizada no resíduo vegetal após extração aquosa o valor de fenólicos foi baixo (0,02 g Kg -1 ), comparativamente aos valores das demais amostras totais (3,2 e 1,47 g Kg -1 hidroalcóolico e aquoso, respectivamente). Isso indica que, na medida em que são realizadas as extrações com água aquecida, os fenólicos são removidos quase completamente. Ainda, conclui-se que a extração aquosa não foi suficiente para a retirada desses compostos, que permanecem retidos na amostra, e apenas uma lavagem com solução hidroalcóolica não seja suficiente para removê-los. Tabela 1. Relação dos valores obtidos para compostos fenólicos nas amostras líquidas analisadas (g Kg -1 ± desvio-padrão) Fração Hidroalcóolica Aquosa Hidroalcóolica após extração aquosa 1 2,80 ± 0,011 0,60 ± 0, ,30 ± 0,008 0,50 ± 0, ,20 ± 0,013 0,20 ± 0, ,10 ± 0,008 0,14 ± 0, ,04 ± 0,003 0,05 ± 0, ,02 ± 0, ,01 ± 0,004 - Total 3,20 ± 0,024 1,47 ± 0,011 0,02 ± 0,020 Os valores referentes aos compostos fenólicos dos extratos secos obtido pelo método foam-mat foram de 0,41 g Kg -1 e 0,97 g Kg -1, para extrato seco aquoso e extrato seco hidroalcóolico, respectivamente. Percebe-se que o extrato seco obtido pela extração hidroalcóolica apresentou maior retenção de compostos fenólicos após a secagem do que a extração aquosa. Estes, durante a secagem, permaneceram em concentrações superiores à das amostras aquosas. Porém, há uma perda significativa destes compostos durante a secagem. Os resultados para compostos fenólicos obtidos a partir dos extratos seco liofilizado aquoso e hidroalcóolico, foram, respectivamente, 3,0 e 4,3 g Kg -1, indicando que nesse processo a concentração de fenólicos ainda permanece superior no extrato obtido por via hidroalcóolica. Bastos et al. (2005) encontraram os seguintes valores para fenólicos totais, 1,13 mg/ml (+0,06) para o mate verde e de 0,71 mg/ml (+0,01) para o chá mate, em infusões aquosas a 95 ºC. Vieira et al. (2009) em estudo com o pó do mate realizou extração com seis solventes

8 diferentes, e obteve diferentes resultados para fenólico totais, expresso em equivalente de acido gálico (g/100g). Os solventes utilizados foram etanol 80%, etanol acidificado, metanol 80%, metanol acidificado, água destilada e água acidificada, e os resultados foram, respectivamente 2,8; 5,52; 11,51; 6,59; 1,23 e 1,10 g/100g de amostra seca. O resultado com etanol 80% foi semelhante a primeira extração hidroalcóolica realizada neste trabalho. Os resultados com água destilada e acidificada (1,23 e 1,10 g/100g de amostra seca) também foram semelhantes com esta pesquisa (1470mg/Kg). A melhor extração foi com metanol 80%, que apresentou uma melhor solubilidade dos compostos fenólicos. Donaduzzi et al. (2003) avaliaram a variação de polifenóis totais em progênies de erva-mate, provenientes da região de Ivaí/PR, Rio Azul/PR e Guarapuava/PR, e os resultados obtidos foram, respectivamente, 7,91%, 8,74% e 9,59%. Saldanha (2005) obteve, para extrato aquoso de erva-mate verde e tostada, respectivamente, 0,8 e 2,8, num tempo de extração de dez minutos, e para quatro horas os valores foram de 7,4 e 6,8, expresso em mg/ml/eac (Equivalente de Ácido Clorogênico). No extrato etanólico o teor de fenólicos totais foi de 13 mg/ml/eac. A utilização de temperatura elevada por período de tempo na extração pode explicar os resultados mais baixos para o extrato aquoso. Os valores de fenólicos para extrato aquoso e etanólico para erva-mate verde e tostada foram, respectivamente, 7,4 e 6,8, 4,1 e 3,4 mg/ml/eac. Asolini et al. (2006) compararam o extrato aquoso e o extrato hidroalcoólico no estudo de macela, alecrim, erva-mate e malva usadas como chás, e a quantidade de fenólicos totais extraídos foi de 18 a 145 mg/g/eag (Equivalente em Ácido Gálico) de folha seca. CONCLUSÕES Pôde-se concluir que a extração hidroalcóolica se mostrou mais eficiente que a extração aquosa, em relação aos compostos fenólicos. Assim, ao utilizar uma solução extratora hidroalcoólica é possível extrair tanto compostos mais polares quanto os menos polares, significando uma vantagem na extração. Com relação ao método de secagem utilizado a liofilização mostrou ser mais eficiente na manutenção dos fenólicos, possivelmente devido a baixa temperatura e a pressão, quando comparada com o foam-mat, que necessita de aquecimento. E visando utilização futura do extrato seco, o liofilizado não necessita de adição de outros ingredientes como o extrato obtido por foam-mat, que precisa de agentes emulsificantes que lhe conferem a característica de espuma. REFERÊNCIAS Aguirre, J. M.; Filho, J. G. Desidratação de frutas e hortaliças. ITAL-Instituto de Tecnologia de Alimentos. Manual técnico. Campinas, p , Anuário Brasileiro da Erva-Mate. Santa Cruz do Sul: Gazeta, p. Asolini, F. C.; Tedesco, A. M.; Carpes, S. T.; Ferraz, C.; Alencar, S. M. Atividade antioxidante e antibacteriana dos compostos fenólicos dos extratos de plantas usadas como chás. Brazilian Jounal Food Technology, v. 9, n. 3, p , Bassani, V. L.; Campos, A. M. Desenvolvimento de extratos secos nebulizados de Ilex paraguariensis St.Hil; aqüifoliácea (erva-mate) visando a exploração do potencial do vegetal como fontes de produtos. Anais do 1º Congresso Sul- Americano de Erva-mate. EMBRAPA, Curitiba, 69-83, Bastos, D. S.; Soares, D. M. B. G.; Araújo, K. G.L.; Verruma-Bernardi, M.R. Desidratação da polpa de manga Tommy Atkins utilizando a técnica de foam-mat drying: avaliações químicas físico-químicas e sensoriais. Brazilian Journal of Food Engineering, São Paulo, v. 8, n. 4, p , Boss, E. A. Modelagem e otimização do processo de liofilização: Aplicação para leite desnatado e café solúvel. Campinas, p. Tese (Doutorado em Engenharia Química), Universidade Estadual de Campinas. Donaduzzi, C. M.; Cardozo Jr., E. L.; Donaduzzi, E. M.; Silva, M. M.; Sturion, J. A.; Correa, G. Variação nos teores de polifenóis totais e taninos em dezesseis progênies de erva mate (Ilex paraguariensis St. Hil.) cultivadas em três municípios do

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