Avaliação da composição química e atividade biológica de extratos de folhas de bardana (Arctium lappa) obtidos pelos métodos de extração supercrítica (CO2 + Etanol) e líquido pressurizado

Orientador: Prof. Dr. Marcos Lúcio CorazzaCoorientadora: Profª. Drª. Michele C. Mesomo BombardelliTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos. Defesa : Curitiba, 19/06/2019Inclui referências: p. 104-128Resumo: A Arctium lappa, conhecida no Brasil como bardana, é uma planta medicinal com ampla aplicação na medicina popular. Diversos estudos já comprovaram seu potencial biológico. No entanto, pouco se relatou até o momento em relação as propriedades oriundas das folhas desta matriz vegetal. A constante busca por novas fontes naturais ricas em aplicações nutricionais e nutraceuticas despertam o interesse na investigação dos extratos de A. lappa. Com o objetivo de avaliar os extratos das partes aéreas desta planta, neste estudo foram avaliados diferentes métodos de extração que viabilizassem a obtenção de extratos biologicamente ativos. Os métodos avaliados foram a extração com fluído supercrítico e a extração com fluído pressurizado e, para ambos os casos, as variáveis temperatura (40, 60 e 80 °C) e pressão (15, 20, 25 MPa) foram analisadas. Para as extrações realizadas pelo método com fluido supercrítico, o solvente utilizado foi o CO2 supercrítico com adição de etanol como co-solvente. Para esta técnica, a variável temperatura foi a única que mostrou interferência significativa em relação aos resultados de rendimento de extrato. Das diferentes condições de extração empregadas, a que apresentou maior rendimento de extrato (aproximadamente 6 %) foi a 15 MPa e 80 °C, no qual também se mensurou satisfatórios resultados frente as propriedades biológicas. Ainda em relação aos extratos obtidos por fluido suprescrítico, realizou-se uma investigação a cerca da atividade imunomoduladora de alguns destes extratos. Por meio desta análise, foi avaliada a capacidade reguladora dos extratos em relação a ativação do sistema complemento, pelas vias clássica e alternativa. Todos os extratos avaliados apresentaram respostas positivas, demonstrando conter propriedade antiinflamatória, inserindo assim a A. lappa como alternativa promissora no tratamento de doenças inflamatórias associadas ao sistema complemento. A técnica de extração com líquido pressurizado foi investigada e, assim como verificado para SFE, as melhores condições de extração foram obtidas a 15 MPa e 80 °C, obtendo-se 37 % de rendimento. No entanto para esta técnica identificou-se como solvente ideal uma solução hidroalcoólica, constituída por uma mistura de água em etanol (fração mássica de água fixa em 12 %). Todos os extratos obtidos e avaliados neste estudo apresentaram propriedades biológicas ativas, com boas respostas para atividade antioxidante (avaliada pelas técnicas DPPH, ABTS, FRAP e redução do complexo fosfomolibdênio) e antimicrobiana contra Staphylococcus aureus. A identificação de compostos fenólicos mostrou que os extratos PLE possuem elevadas concentrações de compostos como ácido clorogênico e rutina, concordando assim com as respostas antioxidantes obtidas. Análises de composição química (CG/MS) também possibilitaram a identificação de compostos com elevado potencial biológico como amirina, lupeol e fitol. Em geral, os extratos obtidos a 15 MPa e 80 °C apresentaram altas atividades biológicas, demonstrando que ambos processos de extração são tecnologias promissoras para a obtenção de extratos biologicamente ativos a partir das folhas de A. lappa. Palavras-chave: Extração não convencional, matriz vegetal, solvente pressurizado, solvente supercrítico, co-solvente, sistema complemento, atividade antioxidante, compostos fenólicos.Abstract: Arctium lappa, known in Brazil as burdock, is a medicinal plant with wide application in folk medicine. Several studies have already proven their biological potential. However, little has been reported so far in relation to the properties from the leaves of this plant matrix. The constant search for new natural sources rich in nutritional and nutraceutical applications arouse interest in the investigation of extracts of A. lappa. With the objective of evaluating the extracts of the aerial parts of this plant, in this study were evaluated different extraction methods that enabled the obtaining of biologically active extracts. The methods evaluated were the extraction with supercritical fluid and the extraction with pressurized fluid and, for both cases, the variables temperature (40, 60 and 80 °C) and pressure (15, 20, 25 MPa) were analyzed. For the extractions carried out by the supercritical fluid method, the solvent used was supercritical CO2 with addition of ethanol as co-solvent. The temperature variable was the only one that showed significant interference with the extract yield results. Of the different extraction conditions employed, the one with the highest extract yield (approximately 6 wt%) was at 15 MPa and 80 °C, in which satisfactory results were also measured against the biological properties. Also in relation to the extracts obtained by suprescritical fluid, an investigation was made about the immunomodulatory activity of some of these extracts. Through this analysis, the regulatory capacity of the extracts was evaluated in relation to the activation of the complement system, through the classical and alternative pathways. All extracts evaluated presented positive responses, demonstrating that they contain anti-inflammatory properties, thus inserting A. lappa as a promising alternative in the treatment of inflammatory diseases associated with the complement system. The pressurized liquid extraction technique was investigated and, as verified for SFE, the best extraction conditions were obtained at 15 MPa and 80 °C, yielding 37 wt% yield. However, for this technique, a hydroalcoholic solution consisting of a mixture of water in ethanol (fixed water mass fraction of 12%) was identified as the ideal solvent. All extracts obtained and evaluated in this study showed active biological properties, with good responses to antioxidant activity (evaluated by DPPH, ABTS, FRAP and reduction of phosphomolybdenum complex) and antimicrobial properties against Staphylococcus aureus. The identification of phenolic compounds showed that PLE extracts have high concentrations of compounds such as chlorogenic acid and rutin, thus agreeing with the antioxidant responses obtained. Analyzes of chemical composition (CG/MS) also allowed the identification of compounds with high biological potential as amirina, lupeol and phytol. In general, the extracts obtained at 15 MPa and 80 °C showed high biological activities, demonstrating that both extraction processes are promising technologies for obtaining biologically active extracts from A. lappa leaves. Keywords: Unconventional extraction, plant matrix, pressurized solvent, supercritical solvent, co-solvent, complement system, antioxidant activity, phenolic compounds