Investigações fitoquímica e biológicas de extratos obtidos por tecnologia supercrítica de sementes de Paullinia cupana (guaraná)

Abstract

RESUMO: Paullinia cupana H. B. K. var. sorbilis (Mart.) Ducke, conhecida como guaraná, é uma planta nativa brasileira. Suas sementes contêm altas concentrações de metilxantinas, saponinas e polifenóis, especialmente taninos. A ela é atribuído inúmeras funções farmacológicas como: estimulante, adstringente, analgésica, febrífuga, antimicrobiana, antioxidante, panicolítica, antidepressiva, protetora do trato gastrointestinal e do DNA, para tratamento da hipertensão, diarreia crônica, enxaqueca e neuralgia. Este trabalho preocupou-se em elaborar um artigo de revisão sobre o guaraná, enfocando a versatilidade destas funções farmacológicas. Trouxe ainda o cenário atual desta planta, além de adicionar novos tópicos como controle de qualidade e padronização da droga vegetal e seus extratos. Adicionalmente, este trabalho teve como objetivo empregar tecnologia supercrítica para otimização da extração de compostos bioativos de sementes de guaraná investigando suas atividades antioxidantes, antimicrobianas e seu perfil químico. Essa extração foi realizada empregando um planejamento de matriz ortogonal (OA9(34)). Os fatores e níveis estudados foram: modificador (es) (etanol e/ou metanol), tempo de extração (20, 40 e 60 min), temperatura (40, 50 e 60 °C), pressão (100, 200 e 300 bar). O fluido supercrítico utilizado foi o CO2 acrescido de proporções crescentes de modificadores (10, 20 e 40%), definidos como experimento X, Y e Z, respectivamente. A melhor condição de extração supercrítica, baseado no conteúdo de polifenóis, quantificação de catequina e epicatequina, rendimento dos extratos e custo operacional, foi: 40% etanol:metanol durante 40 min, sob 40 °C e 100 bar. A percentagem de modificador empregado foi proporcional à quantidade de compostos polares extraídos. Extratos provenientes do experimento Z mostraram atividade antimicrobiana promissora (31,25 µg mL-1) frente a cepa de Staphylococcus aureus resistente a meticilina. Em testes qualitativos, a fração hexânica do extrato 3 (etanol:metanol 40%; 40 min; 40 ºC e 300 bar) apresentou atividade antimicrobiana frente às cepas Candida tropicalis, S. aureus e Lactobacillus fermentum. Os extratos 1 (etanol; 20 min; 40 ºC e 100 bar), 2 (metanol; 60 min; 40 ºC e 200 bar) e 8 (metanol; 40 min; 60 ºC e 100 bar), do experimento Z, apresentaram maiores valores combinados de atividade antioxidante pelos métodos DPPH, Frap, ABTS e sistema xantina oxidase. A análise química dos extratos do experimento Z demonstrou perfis similares, avaliado por CLAE-DAD-EM. Além de cafeína, principal composto extraído, os extratos continham epicatequina, catequina, teofilina, teobromina, e dímeros e trímeros de proantocianidina tipo A e B. A análise do mapa de calor verificou correlação positiva entre os métodos antioxidantes DPPH, Frap e ABTS e com metabólitos catequina, epicatequina e procianidina do tipo B

ABSTRACT: Paullinia cupana H. B. K. var. sorbilis (Mart.) Ducke, known as guaraná, is a native Brazilian plant. The seeds contain high concentrations of methylxanthines, saponins, and polyphenols, particularly tannins. The pharmacological it is assigned several functions such as a stimulant, astringent, analgesic, febrifuge, antimicrobial, antioxidant, panicolytic, antidepressant, protective of the gastrointestinal tract and DNA, for treating hypertension, chronic diarrhea, migraine, and neuralgia. This work was concerned to prepare a review article about guaraná, focusing on the versatility of these pharmacological functions. It also presented the current scenario of this plant, besides providing new topics as quality control and standardization of plant drug and its extracts. Additionally, this study aimed to apply the supercritical technology, optimizing the extraction of bioactive compounds from guaraná seeds, investigating its antioxidant, antimicrobial activities, and chemical profile. Supercritical extraction of bioactive compounds of guaraná seeds was carried out and planned using an orthogonal matrix (OA9(34)). The factors and levels studied were: modifier(s) (ethanol and / or methanol), extraction times (20, 40, and 60 min), temperature (40, 50, and 60 °C), pressure (100, 200, and 300 bar). Carbon dioxide was used as the supercritical fluid, together with different proportions of modifiers (10, 20, and 40%), defined as experiment X, Y, and Z, respectively. The best conditions for the supercritical extraction, based on the content of polyphenols, epicatechin/catechin quantification, yield, and operating cost, proved to be: 40% ethanol:methanol during 40 min, at 40 °C, and 100 bar. The percentage of modifier used was proportional to the amount of polar compounds extracted. The most of the extracts from the experiment Z showed promising antimicrobial activity (31.25 mg L-1) against the strain of methicillin-resistant Staphylococcus aureus. In qualitative tests, the hexane fraction of the extract 3 (ethanol:methanol 40%; 40 min; 40 ºC, and 300 bar) showed antimicrobial activity against Candida tropicalis strains, S. aureus and Lactobacillus fermentum. The extracts 1 (ethanol, 20 min, 40 °C, and 100 bar), 2 (methanol, 60 min, 40 °C, and 200 bar), and 8 (methanol, 40 min, 60 °C, and 100 bar) from the experiment Z showed highest combined values of antioxidant activity by DPPH, Frap, ABTS methods, and xanthine oxidase system. Chemical analysis of extracts from experiment Z showed similar profiles, as analyzed by HPLC-DAD-MS. In addition to caffeine, the main compound extracted, extracts containing epicatechin, catechin, theophylline, theobromine, and dimers and trimers proanthocyanidin type A and B. The heat map analysis showed a positive correlation between the antioxidant methods (DPPH, Frap, and ABTS), and with catechin, epicatechin, and procyanidin type B