PRODUÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE MICROPARTÍCULAS DE EXTRATO DE BACCHARIS DRACUNCULIFOLIA E LASIODIPLODANA (1→6)-β-D-GLUCANA

ISBN 978-85-85905-23-1

Área

Bioquímica e Biotecnologia

Autores

Iurckevicz, G. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CENTRO OESTE) ; Dahmer, D. (UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ) ; Fonseca, M.S. (UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ) ; Santos, V.A.Q. (UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ) ; Malfatti, C.R.M. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CENTRO OESTE) ; Cunha, M.A.A. (UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ)

Resumo

Um planejamento experimental 2³ foi desenvolvido para determinar as melhores condições para obtenção de micropartículas atomizadas contendo B. dracunculifolia e lasiodiplodana. O ensaio conduzido com lasiodiplodana (1,5%), B. dracunculifolia (5,0%), goma arábica (0%) e maltodextrina (10%) foi selecionada como a melhor condição de processo. Após a atomização, foram verificados elevados teores de compostos fenólicos totais e potencial antioxidante pelos métodos de DPPH, ABTS e FRAP, indicando que o método utilizado é adequado e não afeta a bioatividade da amostra encapsulada. As micropartículas apresentaram tamanho adequado, com diâmetro entre 1214,5 e 236,6 nm, e elevada capacidade bioativa, podendo ser utilizada em diferentes aplicações biotecnológicas.

Palavras chaves

Atividade antioxidante; Atomização; microcápsulas

Introdução

As plantas medicinais fazem parte da história da sociedade humana e aproximadamente 80% da população mundial faz uso da medicina popular, porém, a falta de padronização das formas de comercialização e uso das plantas medicinais, pode acarretar riscos à saúde dos consumidores (FIRMO et al., 2011). A estabilidade físico-química dos produtos naturais é um fator determinante de sua qualidade e a apresentação na forma sólida, além de facilitar o transporte e armazenamento, ainda contribui para a manutenção da estabilidade química e microbiológica do produto (FIRMO et al., 2011). Processos de liofilização e atomização tem sido bastante empregados na desidratação de produtos naturais buscando a manutenção de suas propriedades químicas e biológicas. Outra tecnologia que tem se destacado é a microencapsulação, que consiste em um método de secagem onde ocorre o revestimento de alguma(s) substância(s) por outro(s) material(is) selecionado(s). A microencapsulação protege o material revestido contra reações de deterioração (SARAVACOS et al., 2011), além de auxiliar na liberação lenta do material. Os materiais de revestimento, normalmente poliméricos, devem ser escolhidos de acordo com o objetivo esperado e as características do material inicial, de forma que seja obtida uma barreira limitante a ações externas, ou ainda, que permita o controle da liberação. Tal método tem sido empregado na proteção de compostos químicos, fármacos, cosméticos e extratos vegetais secos, entre outros (FUCHS et al., 2006; OLIVEIRA; PETROVICK, 2010). A microencapsulação ou revestimento em matrizes poliméricas adequadas auxilia na manutenção da estabilidade de produtos naturais e ainda pode viabilizar a ação sinérgica de diferentes compostos bioativos. O extrato de Baccharis dracunculifolia, uma planta medicinal conhecida por suas propriedades anti-inflamatória, hipoglicêmica, anti-ulcerativa e anticarcinogênica, pode ter suas propriedades bioativas conservadas por longos períodos através da tecnologia de microencapsulação. Além disso, considerando a possibilidade da obtenção de micropartículas contendo diferentes bioativos, outras substâncias podem ser associadas ao extrato de B. dracunculifolia, visando a obtenção de biomateriais com funcionalidades biológicas potencializadas. As β-glucanas são biomacromoléculas que tem atraído atenção da indústria farmacêutica por suas potencialidades biológicas como atividades imunomoduladora, anticarcinogênica, hipocolesterolêmica antimutagênica e antioxidante. Mais recentemente, tem sido descrito na literatura o uso de β- glucanas em sistemas de liberação controlada de drogas, tanto como carreador, adjuvante ou em combinação com outros materiais. Neste contexto, o presente estudo tem como objetivo a obtenção e caracterização de micropartículas de goma arábica e maltodextrina contendo extrato de B. dracunculifolia e lasiodiplodana uma (1→6)-β-D-Glucana com interessentes propriedades biotecnológicas. Além disso, as micropartículas serão submetidas a avaliação do teor de compostos fenólicos e potencial antioxidante.

Material e métodos

Obtenção do extrato de B. dracunculifolia O extrato de B. dracunculifolia foi produzido de acordo com parâmetros otimizados em trabalhos anteriores. Utilizou-se a proporção (1:4) de material vegetal para o solvente extrator (metanol 95% v/v). A extração foi realizada em incubadora orbital durante 20 min. e em temperatura de 70 °C. O solvente extrator foi removido em rotaevaporador à 65 °C e em seguida, o material foi congelado a -50 °C e liofilizado. Produção de micropartículas pelo método de atomização Para a obtenção das micropartículas foi utilizada metodologia descrita por Salgado et al. (2015) com adaptações. Foram preparadas dispersões a base de goma arábica, lasiodiplodana e maltodextrina que foram acrescidas do extrato liofilizado de B. dracunculifolia. A maltodextrina foi usada em concentração fixa (10%), os outros componentes seguiram as concentrações descritas no planejamento experimental 2³ (Tabela 1). No preparo das soluções, foram dispersas em água destilada a goma arábica (60-70 °C), maltodextrina (temperatura ambiente) e solução de lasiodiplodana. Em seguida as soluções foram misturadas e a solução resultante foi mantida sobre agitação em temperatura ambiente por alguns minutos, e então, foi adicionado o extrato liofilizado. Em seguida, a solução foi homogeneizada por 20 min. a 20000 rpm em homogeneizador Ultraturrax (ABURTO; TAVARES; MARTUCCI, 1998). A atomização da solução foi conduzida em mini spray dryer de bancada, modelo 290 - 20 (Buchi, Switzerland). Foi empregado um fluxo de alimentação de 83 L/h com pressão de ar comprimido de 0,55 bar; temperatura de entrada fixa em 130 °C e 87 °C para a temperatura de saída da amostra, conforme Salgado et al. (2015). As micropartículas obtidas foram acondicionadas em frascos de vidro âmbar para posterior caracterização. Determinação do conteúdo de fenólicos total e atividade antioxidante A extração dos compostos bioativos presentes nas micropartículas foi realizada de acordo com SAIKIA; KUMAR MAHNOT; LATA MAHANTA (2015) com modificações. Neste ensaio, 500 mg das micropartículas foram dispersas em 5 mL de solução extratora composta por uma mistura de etanol absoluto, ácido acético glacial e água destilada (50:8:42 v/v). Os tubos foram homogeneizados em agitador (vórtex) por 1 min. e as amostras foram filtradas. Após a extração foram determinados os conteúdos de fenólicos totais (SINGLETON; ROSSI, 1965) e a atividade antioxidante pelos métodos de sequestro dos radicais DPPH (BRAND-WILLIAMS; CUVELIER; BERSET, 1995) e ABTS•+ (HUANG et al., 2010) e poder redutor do íon ferro - FRAP (WANG et al., 2013). Determinação de tamanho de partícula e índice de polidispersão A determinação da distribuição de tamanho e índice de polidispersão das micropartículas foram avaliados em equipamento Zetasizer Nano, modelo ZS90 da Malvern. As amostras foram diluídas em KCl 0,1 mol/L, a uma concentração de aproximadamente 0,025% v/v.

Resultado e discussão

As variáveis reais e codificas utilizadas no planejamento experimental 2³, de produção de micropartículas pelo método de atomização estão apresentadas na tabela 1. Rendimento de produção das micropartículas Os resultados dos efeitos das variáveis estudadas no rendimento de produção das micropartículas foram plotados em gráficos de Pareto, em um nível de confiança de 90% (p<0,1). Nenhum dos fatores estudados teve efeito significativo na resposta. Considerando um nível de confiança de 85% (p <0,15), a concentração de (1→6)-β-D-glucana teve um efeito significativo e negativo sobre o rendimento. Quanto maior a concentração de lasiodiplodana, menor o rendimento de produção das micropartículas. Tal tendência pode ser explicada pela alta viscosidade da solução, o que pode interferir no processo de formação das micropartículas (BAKRY et al., 2016). O modelo foi capaz de explicar 75% da variabilidade dos dados (R² 0,75). Teor de compostos fenólicos nas micropartículas Em relação ao teor de compostos fenólicos total, a um nível de confiança de 90% (p<0,10), nenhum fator teve influência significativa sobre a resposta. No entanto, com um nível de confiança de 85% (p<0,15)a única variável que contribuiu significativamente e com efeito positivo, foi a concentração de Baccharis dracunculifolia. Atividade antioxidante As micropartículas (amostra 6) apresentaram alto teor fenólicos totais (3,2 mg GAE/g de micropartículas e 68,65 mg GAE considerando a massa do extrato de B. dracunculifolia incorporado nas micropartículas) conforme demonstrado na tabela 2. Valores semelhantes (48,9 e 197 mg GAE/g) foram relatados por Martinez-Correa et al. (MARTINEZ-CORREA et al., 2012) no extrato de folhas de Baccharis dracunculifolia. As micropartículas mostraram um potencial antioxidante adequado (tabela 2). Quanto à capacidade de eliminação do radical DPPH foi encontrado o valor de 438,1 µmol Trolox/g. Similarmente, a atividade de remoção do radical ABTS foi 522 µmol Trolox, valor superior ao encontrado por (ZAMPINI; ORDOÑEZ; ISLA, 2010) (150 μmol TE/g) em extrato de Baccharis boliviensis. Já para a atividade antioxidante expressa como capacidade de remoção do íon ferro, a amostra apresentou 4612,7 µmol FeSO4.7H2O/g, valor inferior foi encontrado por (BORNEO; AGUIRRE, 2008) (629,5 µmol FeSO4.7H2O/g) em extrato etanólico de Baccharis sessiflora Vahl. Tamanho de partícula e índice de polidispersão A Tabela 1 mostra a distribuição de tamanho das micropartículas e o índice de polidispersão. O tamanho das micropartículas variou de 1214,5 nm (amostra 9) a 236,6 nm (amostra 2). A amostra 6, utilizada no estudo de caracterização, apresentou 401 nm. Nenhuma das variáveis independentes estudadas apresentou resultados significativos na distribuição de tamanho (p<0,05). FERNANDES et al. (2016) estudaram o óleo essencial de gengibre encapsulado por spray-dryer e relataram tamanhos de partículas entre 15,44 ± 0,13 mm (partículas produzidas com goma arábica) e 15,83 ± 0,14 mm (partículas produzidas com goma arábica e maltodextrina). (LI et al., 2010) estudaram cinco materiais de parede (maltodextrina, goma arábica, álcool polivinílico, proteína de soro de leite e amido modificado) usando a tecnologia de secagem por pulverização. Esses autores encontraram tamanhos variando de 1 μm a 350 nm, e consideraram um tamanho notável para secagem por atomização. No presente estudo, foram encontrados menores tamanhos de partícula (1214,5 nm a 236,6 nm), conforme demonstrado na tabela 1, os quais são considerados adequados para a técnica utilizada (LI et al., 2010). O índice de polidispersão (PdI) representa a variação de distribuição de tamanho de partícula, variando de 0,0 para partículas uniformes a 1,0 em partículas polidispersas (DANAEI et al., 2018). Neste trabalho foram encontradas grandes distribuições de tamanho (0,5-1,0), conforme demonstrado na tabela 1. Tal comportamento pode ser atribuído à viscosidade da solução de lasiodiplodana, o que pode interferir no processo de formação da micropartícula (BAKRY et al., 2016). Além disso, o material da parede, a concentração da solução atomizada e o local da coleta no equipamento, podem influenciar o tamanho das micropartículas (LI et al., 2010).

Tabela 1. Otimização da produção das micropartículas, conteúdo de fenólicos total, distribuição de tamanho e índice de polidispersidade.


Tabela 2. Conteúdo de fenólicos totais e atividade antioxidante pelos métodos de DPPH, ABTS e FRAP.

Conclusões

A partir dos resultados obtidos quanto ao teor de fenólicos totais nas micropartículas produzidas, foi definida como melhor composição para a produção das micropartículas as concentrações: 1,5% de (1→6)-β-D-glucana (lasiodiplodana), 5,0% de Baccharis dracunculifolia, 0% de goma arábica e uma concentração fixa de maltodextrina (10%), condição utilizada na amostra 6. A única variável que apresentou efeito significativa e negativo (p<0,15) sobre o rendimento de produção das micropartículas foi a concentração de (1→6)-β-D-glucana, o que está provavelmente relacionado à sua alta viscosidade. Com relação ao conteúdo de fenólicos total das micropartículas, a única variável que apresentou efeito significativo e positivo foi a concentração de Baccharis dracunculifolia, efeito relacionado a elevada concentração de compostos fenólicos na planta estudada. Além disso, a atividade antioxidante das micropartículas produzidas na condição definida como ideal foi elevada, indicando que o processo de atomização, mesmo em temperaturas elevadas, não teve influência negativa sobre este parâmetro. O tamanho das micropartículas obtidas variou entre 1214,5 à 236,4 nm, tamanho considerado adequado para a metodologia utilizada. O índice de polidispersidade das micropartículas se mostrou elevado, o que pode estar relacionado com a viscosidade elevada da solução de (1→6)-β-D-glucana. Considerando os elevados valores de conteúdo de fenólicos total e atividade antioxidante, além do tamanho de partículas adequado, acredita-se que as micropartículas obtidas são um novo biomaterial, com funcionalidades e aplicações biológicas que serão avaliadas nos em trabalhos futuros.

Agradecimentos

Referências

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