Extração e caracterização de carotenoides e compostos fenólicos da polpa e do resíduo de processamento da goiaba (Psidium guajava l.)

Abstract

A goiaba (Psidium guajava L.) é uma fruta popular em países tropicais, podendo ser consumida in natura ou transformada em diversos produtos. Tanto a polpa da goiaba quanto sua fração residual apresentam elevado teor de substâncias antioxidantes, como compostos fenólicos e carotenoides. Tais compostos podem ser isolados e utilizados para diversas aplicações. Porém, as técnicas convencionais de extração não podem ser usadas comercialmente, devido à falta de praticidade e às grandes quantidades de solventes tóxicos utilizadas. Por esta razão, existe um interesse crescente nas tecnologias de extração consideradas verdes. No presente trabalho foram obtidos extratos ricos em fenólicos e carotenoides a partir da polpa e do resíduo de goiaba por meio de diferentes técnicas verdes de extração: extração assistida por ultrassom (EAU), extração por líquido pressurizado (PLE) e extração por ultra-turrax (UTE). Os extratos foram caracterizados quanto ao teor de fitoquímicos, perfil de fenólicos, teor de ?-caroteno e licopeno e atividade antioxidante in vitro. Os compostos foram extraídos a partir de polpa e resíduo de goiaba em pó (PGP e RGP, respectivamente). Os fenólicos foram extraídos com uma mistura etanol:água (30:70, v/v) como solvente, na proporção de 1 g de amostra para 15 mL de solvente, por EAU utilizando-se um ultrassom de sonda (5 min a 25 ºC) e um ultrassom de banho (30 min a 25 ºC), PLE (30 min, 60 ºC, 10 Mpa) e UTE (1 h, 25 ºC). Os carotenoides foram extraídos com acetato de etila por maceração (ME) e EAU com ultrassom de sonda (5 min a 25 ºC) e de banho (30 min a 25 ºC). Os extratos fenólicos da polpa de goiaba apresentaram um maior teor de fenólicos totais comparados aos extratos do resíduo de goiaba e estes resultados foram independentes do método de extração. Os extratos do resíduo de goiaba apresentaram teores maiores de flavonoides, flavonóis e taninos condensados. A EAU por sonda foi o método de extração que apresentou o maior teor de fenólicos totais para a polpa de goiaba (2348,2 mg AGE 100 g-1), sendo identificados 34 diferentes compostos fenólicos, com o ácido elágico, ácido gálico, ácido vanílico e quercetina como majoritários. Para o resíduo de goiaba, a PLE foi a técnica mais eficiente, com o extrato obtido apresentando um teor de fenólicos totais de 2266,0 mg AGE 100 g-1. Nas amostras obtidas por PLE foram identificados 39 compostos fenólicos. Os extratos com o maior teor de fenólicos totais também obtiveram maior atividade antioxidante, por todos os métodos testados. Para a extração de carotenoides da polpa de goiaba, a ME e a EAU por ultrassom de banho foram observados os maiores teores de licopeno (107,6 mg 100 g-1 e 135,0 mg 100 g-1, respectivamente) e ?-caroteno (4,763 mg 100 g-1 e 2,179 mg 100 g-1, respectivamente). Este extrato também apresentou o maior teor de carotenoides totais, maior atividade antioxidante por todos os ensaios e coloração mais intensa. Para o resíduo de goiaba, a EAU por ultrassom de banho foi a técnica mais eficiente (licopeno = 76,64 mg 100 g-1, ?-caroteno = 3.264 mg 100 g-1). Dessa forma, a EAU se mostrou um método eficaz para a extração de carotenoides da polpa e do resíduo de goiaba. Os pós de goiaba mostraram-se uma fonte rica em compostos antioxidantes, podendo ser usados como ingredientes em alimentos funcionais.

Abstract: Guava (Psidium guajava L.), a popular fruit in tropical countries, can be consumed in natura or transformed into several products. Evidences indicate that both the pulp and the waste fraction of guava present a high content of antioxidant substances, such as phenolic compounds and carotenoids. Such substances can be isolated from their natural sources and used in many applications. However, the conventional extraction techniques cannot be used commercially, due to the lack of practicality and to the high amount of toxic solvent used. Therefore, these techniques are being replaced by green technologies. The objective of this work was to obtain phenolic- and carotenoid-rich extracts from guava?s pulp and processing waste using different green extraction techniques: ultrasound-assisted extraction (UAE), pressurized liquid extraction (PLE), and ultra-turrax extraction (UTE). The extracts were characterized for their phytochemical content, phenolic profile, ?-carotene and lycopene content, and in vitro antioxidant activity. The compounds were extracted from guava?s pulp and waste powders (GPP and GWE, respectively). The phenolics were extracted with a mixture of ethanol:water (30:70, v/v) as solvent, in the proportion of 1 g of sample to 15 mL of solvent, by probe-type UAE (5 min at 25 ºC) and bath-type UAE (30 min at 25 ºC), PLE (30 min, 60 ºC, 10 MPa), and UTE (1 h, 25 ºC). The carotenoids were extracted with ethyl acetate by maceration (ME), probe-type UAE (5 min, 25 ºC), and bath-type UAE (30 min, 25 ºC). The phenolic extracts from guava?s pulp presented a higher total phenolic content compared to the extracts from guava?s waste regardless of the extraction method. On the other hand, the waste extracts were more concentrated in flavonoids, flavonols, and condensed tannins. Probe-type UAE was the extraction method that yielded the highest total phenolic content from guava?s pulp (2348.2 mg GAE 100 g-1). In this extract, a total of 34 different phenolics was identified, with ellagic acid, gallic acid, vanillic acid, and isoquercetin as the major ones. For guava waste, PLE was the most efficient extraction technique, presenting a total phenolic content of 2266.0 mg GAE 100 g-1, where 39 different phenolic compounds were identified. The extracts with higher phenolic content also had higher antioxidant activities, by all the assays tested. For carotenoid extraction from guava?s pulp, ME and bath-type UAE obtained the highest contents of lycopene (107.6 mg 100 g-1 and 135.0 mg 100 g-1, respectively) and ?-carotene (4.763 mg 100 g-1 and 2.179 mg 100 g-1, respectively). This extract also presented the highest total carotenoid content, antioxidant activity, and most intense color. For guava?s waste, bath-type UAE was the most efficient technique (lycopene = 76.64 mg 100 g-1, ?-carotene = 3.264 mg 100 g-1). Therefore, UAE showed to be a suitable alternative for the extraction of carotenoids from guava?s pulp and waste. Guava?s powders demonstrated to be a rich source of antioxidant compounds, and they may be used as ingredients in functional food.