Caracterização do fruto buritirana (Mauritiella armata Mart.) e seus coprodutos e aplicação de técnicas emergentes para a recuperação de compostos bioativos

Abstract

A buritirana (Mauritiella armata), também é conhecida como buriti mirim, buriti bravo e yumuna aguajillo. Seus frutos possuem formatos globosos a oblongos-elipsoides, sua polpa é carnuda e fibrosa de cor avermelhada e de aroma e sabor forte e peculiar, com endocarpo muito fino que envolve uma semente dura. Seu consumo pelas populações locais se dá principalmente na forma in natura ou utilizada na elaboração de bebidas fermentadas, sucos, doces, geleias, entre outros. O objetivo deste estudo foi avaliar a composição nutricional, físico-química, os compostos bioativos e o potencial antioxidante dos extratos obtidos da polpa, casca e semente da buritirana obtidos utilizando técnicas de extração com fluídos supercríticos (SFE-CO2) e extração com líquidos pressurizados (PLE-Etanol 70% v/v) e extração com água subcrítica (SWE), comparativamente ao método convencional de Soxhlet (SOX). Além de simular a digestão gastrointestinal in vitro das partes do fruto da buritirana (polpa, casca e semente). O capítulo 1 consiste na revisão bibliográfica sobre as características botânicas da buritirana e frutos da família Arecaceae, relatando seus potenciais benefícios à saúde, processos industriais e os principais fitoquímicos reportados até o momento. No capítulo 2 foi realizada uma avaliação abrangente das propriedades químicas e físico-químicas da polpa, casca e sementes da buritirana, juntamente com o estudo do perfil fenólico e do potencial antioxidante dos extratos recuperados das partes do fruto. Os resultados indicaram alto teor lipídico e valor energético para polpa (30,53 g 100 g-1 e 351,21 kcal 100 g-1, respectivamente) e cascas (18,41 g 100 g-1 e 276,73 kcal 100 g-1, respectivamente), enquanto foram observados alto teor de fibras (63,09 g 100 g-1), amido (2,66 g 100 g-1) e carboidratos (28,60 g 100 g-1) para as sementes. Os ensaios fitoquímicos, de potencial antioxidante e de base biológica (inibição da peroxidação lipídica) demonstraram elevado potencial antioxidante para polpa e casca de buritirana. A análise LC-ESI-MS/MS permitiu a identificação de 22 compostos fenólicos na polpa e sementes de buritirana e 21 compostos fenólicos nas cascas que ainda não haviam sido relatados na literatura. O capítulo 3 teve como objetivo fornecer as primeiras informações sobre a bioacessibilidade de compostos fenólicos individuais e sobre o potencial antioxidante das frações polpa, cascas e sementes do fruto da buritirana sobre a influência da digestão gastrointestinal in vitro simulada. O perfil de compostos fenólicos identificados na polpa e nas cascas foram relativamente semelhantes. Após o processo simulado de digestão in vitro (fase intestinal), foram observadas reduções de 50,35, 73,26 e 59,55% em relação à amostra não digerida para polpa, cascas e sementes, respectivamente. A polpa apresentou redução de 72,71% em relação à amostra não digerida e bioacessibilidade de 10,64%, menor percentual bioacessível para a polpa. As cascas apresentaram redução de 81,41% e bioacessibilidade de 18,58%. Porém, independentemente do método, o potencial bioativo foi significativamente reduzido após o processo digestivo, apresentando queda acentuada entre as fases gástrica e intestinal. O capítulo 4 e 5 expôs a viabilidade do uso da extração com fluido supercrítico (SFE) e extração com líquidos pressurizados (PLE e SWE) em etapa única e em processo sequencias (SFE?PLE?SWE) para obtenção de uma fração rica em lipídeos e extratos com alto teor de fitoquímicos que apresentem potencial antioxidante a partir da polpa e cascas da buritirana. E apresentou como principais resultados que, a combinação dos processos em etapa sequencial mostrou-se eficiente para a recuperação de extratos com alto potencial antioxidante. A utilização de água como solvente em temperaturas mais elevadas, em especial na extração com água subcrítica (SWE - 130 ºC), apresentou os melhores resultados, promovendo a solubilidade dos polifenóis analisados. A quantificação do resveratrol na polpa e na casca da buritirana foi uma descoberta importante, uma vez que este composto é conhecido por seus benefícios à saúde. O capítulo 6 avaliou a extração com água subcrítica (SWE) e Soxhlet com água no conteúdo dos compostos fitoquímicos (fenólicos, flavonoides e flavonóis totais, orto-difenóis e taninos condensados), potencial antioxidante (ABTS, DPPH, FRAP, CUPRAC e CRT) e sobre o perfil fenólico individual das sementes da buritirana. Logo, o efeito da temperatura por longos períodos (Soxhlet 6 h) afetou negativamente as variáveis respostas analisadas. Os principais fenólicos individuais foram a catequina (437,76 e 110,40 µg g-1) e o ácido protocatecuico (381,60 e 109,33 µg g-1) para ambos SWE e Soxhlet, respectivamente. Logo, a escolha do método de extração, juntamente com as condições operacionais, desempenhou um papel crucial na qualidade e quantidade dos extratos obtidos. Nesse estudo, foi demonstrado pela primeira vez que as partes da buritirana (polpa, casca e semente) apresentam-se como uma boa fonte nutricional e de alto potencial bioativo, podem integrar diferentes rotas de biorrefinaria e ramos da química verde. Tanto a polpa da buritirana, como as cascas e sementes podem ser empregados na formulação de novos produtos da indústria alimentícia, química, farmacêutica e de cosmético.

Abstract: Buritirana (Mauritiella armata), which is also known as buriti mirim, buriti bravo and yumuna aguajillo, has globose to oblong-ellipsoid fruits. They have fleshy and fibrous pulp with a slightly reddish color and a strong and peculiar aroma and flavor, with a very thin endocarp that surrounds a hard seed. Its consumption by local populations occurs mainly in natural form or used to make fermented drinks, juices, sweets, and jellies, among others. The objective of this study was to evaluate the nutritional, physical-chemical composition, bioactive compounds, and antioxidant potential of extracts obtained from the pulp, shell, and seed of buritirana obtained using extraction techniques with supercritical fluids (SFE-CO2) and extraction with pressurized liquids. (PLE-Ethanol 70% v/v) and subcritical water extraction (SWE), compared to the conventional Soxhlet method (SOX). In addition to simulating in vitro gastrointestinal digestion of parts of the buritirana fruit (pulp, shell, and seed). Chapter 1 consists of a bibliographic review of the botanical characteristics of buritirana and fruits from the Arecaceae family, reporting their potential health benefits, industrial processes, and the main phytochemicals already reported. In Chapter 2, a comprehensive assessment of the chemical and physicochemical properties of the buritirana pulp, shell, and seeds was carried out, together with the study of the phenolic profile and antioxidant potential of the extracts recovered from the fruit parts. The results indicated high lipid content and energy value for pulp (30.53 g 100 g-1 and 351.21 kcal 100 g-1, respectively) and shells (18.41 g 100 g-1 and 276.73 kcal 100 g-1, respectively). In comparison, high fiber content (63.09 g 100 g-1), starch (2.66 g 100 g-1), and carbohydrates (28.60 g 100 g-1) were observed for the seeds. Phytochemical, antioxidant potential, and biological-based tests (inhibition of lipid peroxidation) demonstrated high antioxidant potential for buritirana pulp and shell. The LC-ESI-MS/MS analysis allowed the identification of 22 phenolic compounds in buritirana pulp and seeds and 21 phenolic compounds in the shells that had not yet been reported in the literature. Chapter 3 aimed to provide the first information on the bioaccessibility of individual phenolic compounds and the antioxidant potential of the pulp, shell, and seed fractions of buritirana fruit on the influence of simulated in vitro gastrointestinal digestion. The profile of phenolic compounds identified in the pulp and shells were relatively similar. After the simulated in vitro digestion process (intestinal phase), reductions of 50.35, 73.26 and 59.55% were observed in relation to the undigested sample for pulp, shells, and seeds, respectively. The pulp showed a reduction of 72.71% in relation to the undigested sample and bioaccessibility of 10.64%, the lowest bioaccessible percentage for the pulp. The shells showed a reduction of 81.41% and bioaccessibility of 18.58%. However, regardless of the method, the bioactive potential was significantly reduced after the digestive process, showing a sharp drop between the gastric and intestinal phases. Chapters 4 and 5 exposed the feasibility of using supercritical fluid extraction (SFE) and pressurized liquid extraction (PLE and SWE) in single-step and sequential processes (SFE?PLE?SWE) to obtain a fraction rich in lipids and extracts with a high content of phytochemicals that have antioxidant potential from the buritirana pulp and shells. The main results were that the combination of processes in a sequential step proved to be efficient for the recovery of extracts with high antioxidant potential. The use of water as a solvent at higher temperatures, especially in extraction with subcritical water (SWE - 130 ºC), presented the best results, promoting the solubility of the analyzed polyphenols. The quantification of resveratrol in buritirana pulp and shell is an important discovery, as this compound is known for its health benefits. Chapter 6 evaluated the application of subcritical water extraction (SWE) and Soxhlet extraction with water on the content of phytochemical compounds (phenolics, flavonoids, total flavonols, ortho-diphenols, and condensed tannins), antioxidant potential (ABTS, DPPH, FRAP, CUPRAC, and CRT) and on the individual phenolic profile of buritirana seeds. Therefore, the effect of temperature for long periods (Soxhlet 6 h) negatively affected the response variables analyzed. The main individual phenolics were catechin (437.76 and 110.40 µg g-1) and protocatechuic acid (381.60 and 109.33 µg g-1) for both SWE and Soxhlet, respectively. Therefore, the choice of extraction method, together with the operating conditions, played a crucial role in the quality and quantity of the extracts obtained. In this study, it was demonstrated for the first time that the parts of buritirana (pulp, shell, and seed) are a good nutritional source with high bioactive potential and can integrate different biorefinery routes and branches of green chemistry. Both buritirana pulp, shells, and seeds can be used in the formulation of new products in the food, chemical, pharmaceutical, and cosmetic industries.