Determinação de compostos fenólicos por cromatografia líquida de alta eficiência isocrática durante estacionamento da erva-mate

Determination of phenolic compounds by isocratic high performance liquid chromatografic method during storage of yerba-mate

HPLC analysis; phenolic compounds; Ilex paraguariensis

ARTIGO

Determinação de compostos fenólicos por cromatografia líquida de alta eficiência isocrática durante estacionamento da erva-mate

Determination of phenolic compounds by isocratic high performance liquid chromatografic method during storage of yerba-mate

Fabiana L. Goularte Dutra^I; Rosemary Hoffmann-RibaniI, ^*; Marcelo Ribani^II

^IDepartamento de Engenharia Química, Universidade Federal do Paraná, CP 19011, 81531-970 Curitiba - PR, Brasil

^IIInstituto de Tecnologia do Paraná, Rua Prof. Algacir M. Mader, 3775, 81350-010 Curitiba - PR, Brasil

ABSTRACT

Different phenolic compound, 5- caffeoylquinic acid (5-CQA), caffeic acid (AC) and rutin (Ru) contents of yerba-mate (Ilex paraguariensis) Brazilian samples of 06 different regions of São Mateus - Paraná, during natural and accelerated industrial storage, were evaluated. For quantification, a reverse phase HPLC isocratic method was developed and validated using methanol:water (35:65 v/v) acidified with 0.5% acetic acid as mobile phase and a photodiode array detector. The six sample global average contents were (34.90 and 36.10 mg g^-1) for 5-CQA, (0.18 mg g^-1 and 0.23 mg g^-1) for AC and (7.12 and 7.18 mg g^-1) for Ru, respectively, for the natural and accelerated storage systems. The results showed that the 5-CQA and Ru content are kept constant during the storage while AC content increase only during accelerated storage.

Keywords: HPLC analysis; phenolic compounds; Ilex paraguariensis.

INTRODUÇÃO

A erva-mate (Ilex paraguariensis Saint Hilaire) é uma espécie nativa brasileira, destacando-se como fonte econômica, social e ecológica para a região sul do Brasil, norte e leste da Argentina e Paraguai, sendo consumida principalmente na forma de chimarrão.^1,2

Vários efeitos benéficos à saúde humana têm sido atribuídos ao consumo da erva-mate. Em estudos in vitro, o extrato de erva-mate contribuiu na prevenção do câncer.^3,4 Estudos in vivo com infusão de erva-mate demonstraram a capacidade de inibição da auto-oxidação do LDL (lipoproteína de baixa densidade),⁵ a eficácia no tratamento contra obesidade⁶ e ação cardioprotetora.⁷

Os benefícios atribuídos ao consumo da infusão de erva-mate estão relacionados aos compostos fenólicos, metabólitos secundários produzidos pelas plantas,⁸ que atuam como antioxidantes,⁹ sendo oxidados em preferência a outros constituintes do alimento ou componentes celulares e tecidos.¹⁰ Estão presentes na erva-mate, dentre outros compostos, a rutina (Ru), um flavonol pertencente à classe dos flavonoides e os ácidos 5-cafeoilquínico (5-CQA) e cafeico (AC), pertencente aos ácidos fenólicos.^11,12

Filip et al.¹³ correlacionaram a atividade antioxidante da infusão de erva-mate com conteúdo de rutina, quercetina, kampferol e derivados cafeoilquínicos desta.

De acordo com a literatura,^14-18 os teores em base seca de Ru, AC e 5-CQA encontrados na erva-mate, variam de 0,60 a 13,00 mg g^-1; 0,14 a 0,37mg g^-1 e 5,70 a 28,00 mg g^-1, respectivamente. O conteúdo destes compostos na erva-mate é fator importante para estimular o apelo ao consumo do produto, sendo que os trabalhos mostram que existem variações nos teores, para um mesmo componente, em função da localidade e modo de cultivo,¹⁵ ou processamento empregado na industrialização.¹⁹

Além desses fatores, também se observam diferenças nos métodos para a extração dos compostos fenólicos em erva-mate, podendo ser por infusão aquosa,¹⁵ hidrólise ácida²⁰ ou maceração da amostra¹⁸ seguida de ebulição sob refluxo^16,21 com solução hidroalcoólica.

A cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) tem sido a técnica mais empregada na análise de compostos fenólicos em erva-mate, utilizando principalmente gradiente da fase móvel para separação de diferentes classes de compostos, como os flavonoides e ácidos hidroxicinâmicos, principais componentes presentes na erva-mate.^7,14,22

Muitos laboratórios de instituições disponibilizam sistemas CLAE equipados apenas com bomba simples, de menor custo, e empregando eluição isocrática, mantendo constante o fluxo da fase móvel na coluna, por ser um sistema de fácil operação e com boa reprodução entre diferentes marcas de equipamentos.

O processamento industrial da erva-mate envolve diferentes etapas que podem modificar sua composição química e alterar o sabor do produto final. O armazenamento ou estacionamento é uma etapa da industrialização que visa levar à formação de componentes aromáticos e à transformação da cor²³ verde da erva-mate para amarela, não apreciada pelo consumidor brasileiro, mas uma exigência do principal mercado importador do Brasil, o Uruguai.²⁴ Esse pode ser realizado de forma natural onde a erva-mate cancheada é armazenada em depósitos por períodos que variam entre 6 meses a 2 anos, sob condições ambientais, ou acelerada na qual a erva-mate é mantida em câmaras com temperatura e umidade relativa controladas, por um período de 30 a 60 dias.²⁵

Além da composição química rica em metilxantinas e saponinas, os compostos cafeoilquínicos compõem até 12% do peso seco na erva-mate,²⁶ indicando sua importância na possível determinação do sabor do produto final. Adicionalmente, a percepção de adstringência da bebida de erva-mate tem sido correlacionada positivamente com o conteúdo de polifenois totais,²⁷ sendo que para os produtos brasileiros, atualmente, não existem dados publicados para os compostos fenólicos em erva-mate durante estacionamento/armazenagem.

O objetivo deste trabalho foi verificar a influência dos sistemas industriais de estacionamento natural e acelerado em 6 diferentes amostras de erva-mate brasileira para exportação, no teor de compostos fenólicos. Para análise destes foi desenvolvido e validado um método cromatográfico isocrático de separação das diferentes classes de compostos fenólicos como a Ru, um flavonol e os 5-CQA e AC, derivados hidroxicinâmicos, presentes na erva-mate.

PARTE EXPERIMENTAL

Amostras

A erva-mate utilizada no estudo foi fornecida pela Ervateira Baldo S.A. Comércio, Indústria e Exportação, da Unidade de São Mateus do Sul, Paraná. Seis amostras de erva-mate cancheadas, de diferentes produtores da região, foram selecionadas aleatoriamente, divididas em dois lotes, acondicionadas em sacos de ± 45 kg de polipropileno (gramatura 0,062 g m^-2) e, posteriormente, submetidas aos processos de estacionamento, natural e acelerado.

No estacionamento acelerado (EA), amostras de erva-mate ficaram armazenadas em câmaras, sob condições controladas, com umidade relativa variando entre 31,4 e 34,5% e temperatura de 48,9 a 51,4 °C por um período de 60 dias, durante o qual foram coletados 5 kg de cada amostra no tempo inicial (zero), aos 10, 20, 30, 40, 50 e 60 dias para análise.

As amostras de erva-mate cancheadas submetidas ao estacionamento natural (EN) foram acondicionadas em galpão construído em alvenaria, na cidade de São Mateus do Sul, sob condições de temperatura variando de 24,15 a 26,00 ºC e umidade relativa ambiente variando de 31,40 a 57,69%. Este armazenamento foi realizado por um período de 6 meses, de setembro de 2007 a fevereiro de 2008, sendo retirados 5 kg de cada amostra no tempo inicial (zero) e aos 30, 60, 90, 120, 150 e 180 dias para análise.

Umidade

Cada amostra coletada foi analisada quanto à umidade conforme a metodologia descrita pelo IAL em Brasil,²⁸ que consiste na secagem direta em estufa a 105 °C.

Reagentes

Os padrões analíticos de Ru, AC e 5-CQA foram adquiridos da Sigma Chemicals Co. (St. Louis, EUA). O metanol grau cromatográfico e o ácido acético de grau analítico foram adquiridos da Merk (Darmstadt, Alemanha). Utilizou-se um sistema Milli-Q da Millipore (Bedford, USA) para purificar a água utilizada para o preparo das soluções padrão e fase móvel. Foi utilizada membrana filtrante com poros de 0,45μm, da Millipore.

Extração dos compostos fenólicos

A extração dos compostos da erva-mate foi realizada de acordo com Ribani,²¹ adaptada. Consistiu em adicionar 100 mL de solução água:etanol 1:1 (v/v) em 2 g de erva-mate mantida por 12 h, a temperatura ambiente. Seguiram-se três extrações com 25 mL da solução hidro-etanólica a 50% sob refluxo por 30 min cada. Recolheram-se todos os extratos em balão volumétrico de 250 mL completando-se o volume. Cada hidrolisado foi filtrado em membrana filtrante, antes da análise cromatográfica.

Preparo dos padrões

Soluções estoque dos padrões foram preparadas pela diluição de cada composto fenólico em metanol com concentrações de aproximadamente 1000, 2000 e 1000 μg mL^-1, para AC , 5-CQA e Ru, respectivamente.

Estabelecimento das condições cromatográficas para CLAE

O trabalho foi conduzido em cromatógrafo a líquido Merck Hitachi, equipado com injetor automático L-7250. O sistema de detecção utilizado foi UV-VIS com varredura espectral L-7455 de 200 a 500 nm, monitorado em 325 para detecção do AC e 5-CQA e 370 nm para a Ru. A análise foi conduzida utilizando-se uma coluna Bondclone^®; C-18,10 μm (3,9 x 300 mm) da Phenomenex, com volume de injeção de 10 μL, utilizando metanol e água, acidificado com 0,5% de ácido acético, como fase móvel. A temperatura da coluna foi mantida a 30 °C durante o período da análise e a vazão da fase móvel foi mantida constante a 1 mL min^-1. O Software Merck HSM, versão 4.1 foi utilizado para o tratamento dos dados.

Para definir a condição cromatográfica, visando a separação dos compostos fenólicos, inicialmente utilizou-se uma solução contendo a mistura dos padrões Ru, AC e 5-CQA composta por alíquotas tomadas das soluções estoque dos padrões. Testaram-se diferentes proporções de fase móvel aquosa com metanol contendo 0,5% de ácido acético, até se estabelecer a melhor separação entre os padrões, que foi utilizada como base para definir a separação para a erva-mate, com e sem adição de padrões. A quantificação nos extratos das amostras foi realizada por padronização externa e as determinações de cada amostra foram conduzidas em duplicata.

Validação do método

A seletividade foi avaliada pela comparação dos tempos de retenção dos picos obtidos na separação frente aos dos padrões e dos espectros no início, meio e fim de cada pico, com o dos respectivos padrões em um banco de dados, utilizando-se isto como uma indicação da presença do composto puro.

A linearidade do método por cromatografia foi verificada para Ru, AC e 5-CQA na faixa de 0,4 a 5,0; 10,6 a 170,1 e 20,9 a 628,7 μg mL^-1, respectivamente. As curvas analíticas foram construídas pela injeção em triplicata das soluções padrão de trabalho em cinco concentrações diferentes, baseadas nas faixas esperadas dos seus teores na erva-mate.

Os limites de detecção (LD) e quantificação (LQ) foram definidos pelos parâmetros das curvas de calibração, sendo calculados como a mínima concentração correspondente a 3,3 x (SD/S) e 10 x (SD/S) respectivamente, sendo SD o erro do coeficiente linear e S a inclinação da curva analítica.²⁹

Para verificar a precisão do método, valores de seis repetições da mesma amostra foram analisados quanto a sua repetitividade, expressada através do coeficiente de variação (CV).³⁰

A avaliação da exatidão do método foi segundo o processo de fortificação com padrões, sendo o número de ensaios estabelecido conforme recomendação da ANVISA,³⁰ verificada para três níveis de concentração dos padrões, em triplicata. Prepararam-se nove repetições de 2,0 g da mesma amostra de erva-mate, conforme descrito em Extração dos compostos fenólicos, adicionadas dos padrões antes da extração. Foi adicionado em cada nível 250,0; 500,0 e 1000,0 μL da solução padrão de 1886,0 μg/mL do 5-CQA. A partir da solução padrão do AC com 20,5 μg/mL, foi adicionada a cada nível 105,0; 210,0 e 1000,0 μL. Para a Ru foi adicionado 200,0; 400,0 e 1000,0 μL da solução estoque de 1063,0 μg/mL. Assim as quantidades de cada padrão adicionadas em cada nível foram, respectivamente, de 472,0; 943,0 e 1886,0 μg para 5-CQA; 2,2; 4,3 e 20,5 μg para AC e 212,6; 425,0 e 1063,0 μg para Ru.

Análise estatística

Os dados foram submetidos à análise de variância e as médias comparadas pelo teste de Tukey. O programa utilizado para análise estatística foi o Statistix versão 8.0.³¹

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Validação do método cromatográfico

A separação do extrato de erva-mate, com e sem adição de padrões, foi conduzida sob a melhor condição obtida para a solução contendo a mistura dos padrões. A proporção da fase móvel aplicada variou de 15:85 (metanol:água) até 42:58 (metanol:água), sempre com 0,5% de ácido acético. Observou-se que na proporção de metanol inferior a 30% a Ru ficou retida na coluna. Para a proporção de até 34% de metanol a separação do ácido cafeico e 5-CQA foi eficiente, entretanto, nessas condições, na análise da amostra, o pico da Ru apresentou-se sobreposto a um outro componente da erva-mate. A separação do AC, 5-CQA e Ru na amostra foi otimizada utilizando-se fase móvel metanol e água (35:65, v/v) acidificados com 0,5% de ácido acético.

Por meio da comparação dos tempos de retenção e dos espectros dos picos obtidos na separação com os correspondentes tempos de retenção e espectros dos padrões, confirmou-se a separação eficiente do flavonol Ru, e dos derivados hidroxicinâmicos, 5-CQA e AC, dos demais componentes presentes na erva-mate estudada (Figura 1), comprovando a seletividade da separação.

As curvas analíticas apresentaram-se lineares na faixa de 0,41 a 5,00; 10,63 a 170,08 e 20,96 a 628,74 μg mL^-1, respectivamente, para o AC, Ru e 5-CQA com coeficientes de determinação respectivos de 0,9998; 0,9984 e 0,9980. Os limites de detecção do método obtidos pelos parâmetros das curvas analíticas foram: 11,12; 288,78 e 295,68 mg kg^-1, respectivamente, para AC, Ru e 5-CQA.

A precisão (repetitividade) obtida resultou em CV de 2,96; 1,79 e 2,07%, respectivamente, para Ru, AC e 5-CQA. A exatidão do método foi demonstrada pela média dos valores obtidos na recuperação em percentagem de 95,6; 97,3 e 95,7%, respectivamente, para Ru, AC e 5-CQA.

Compostos fenólicos em erva-mate estacionada nos sistemas, natural e acelerado

Todos os resultados dos conteúdos dos compostos analisados são apresentados em base seca, pois durante o estacionamento ocorreu diferença significativa nos teores da umidade das amostras que variaram de 7,78 a 11,12% e 7,07 a 10,45% para os estacionamentos natural e acelerado, respectivamente.

As seis amostras, quando analisadas por localidade de cultivo, apresentaram variações significativas para as médias nos teores dos compostos fenólicos ao longo dos estacionamentos, porém sem uma tendência definida para a variação. Como cada amostra foi proveniente de misturas de distintas progênies e partes da árvore, sob incidência solar diferente, considerou-se que estes fatores, conforme estabelecido por Edreva,³² para os metabólicos secundários de plantas, podem ter influenciado na variação dos resultados.

Quanto ao tipo de estacionamento, de acordo com os resultados da análise de variância para Ru, 5-CQA e AC obtidos para a média geral das seis amostras, houve influência significativa apenas na variável ácido cafeico, Tabela 1, cujo teor foi maior no estacionamento acelerado (0,23 mg g^-1), quando comparado ao estacionamento natural (0,18 mg g^-1).

De acordo com a Figura 2 observa-se que o conteúdo de AC durante o EA aumenta significativamente, confirmado pela análise de variância e demonstrado pelo teste de Tukey para as médias (Tabela 2).

Por hidrólise o AC pode ser liberado dos outros derivados cafeoilquínicos (3 e 4-cafeoilquínico e 3,4; 3,5 e 4,5-dicafeoilquínicos) também presentes na erva-mate¹⁶ e que não foram monitorados neste experimento. O estudo de López et al.¹⁷ demonstrou redução no teor do ácido 3,5-dicafeoilquínico para amostra de erva-mate analisada antes e após um EA.

Os valores obtidos de AC e Ru no presente trabalho variaram de 0,09 a 0,38 mg g^-1 e, 3,20 a 12,70 mg g^-1, respectivamente, estando dentro da faixa de variação dos dados relatados pela literatura, Tabela 3.

Os valores obtidos para 5-CQA variaram nas amostras de 8,60 a 48,50 mg g^-1, sendo a média geral 34,90 (± 6,4) e 36,10 (± 4,8) mg g^-1, respectivamente, para erva-mate estacionada nos sistemas natural e acelerado e superior aos valores reportados na literatura para erva-mate (Tabela 3) e também superiores ao conteúdo para café, que segundo estudos apresenta teores de 1,14 a 17,85 mg g^{-1,35, 36}

O comportamento observado para Ru e 5-CQA durante EA, foi semelhante ao observado por López et al.¹⁷ que, comparando os teores em uma amostra de erva-mate Argentina, antes e após o armazenamento num sistema de EA, não constataram diferenças significativas nas concentrações destes compostos. Estudos com 5-CQA demonstram que este é estável quando submetido a 40 °C por até 60 min, com diminuição da estabilidade em função do aumento do tempo de exposição quando em temperatura superior a 100 °C.^37,38

CONCLUSÕES

As condições cromatográficas estabelecidas para separação no modo isocrático dos compostos fenólicos de diferentes classes (flavonoides de ácidos hidroxicinâmicos) em erva-mate foram: fase móvel metanol:água, na proporção de 35:65 (v/v), acidificado com 0,5% ácido acético, vazão de 1,0 mL min^-1 e coluna cromatográfica Phenomenex Bondclone^®; C-18 (3,9 x 300 mm) com partículas de 10 micras.

Os teores obtidos para a média global das seis amostras foram concordantes aos dados relatados em outros trabalhos sendo 0,18 e 0,23 mg g^-1 para o AC e 7,12 e 7,18 mg g^-1 para Ru, respectivamente, para os sistemas de estacionamento natural e acelerado. As médias obtidas para o 5-CQA foram 34,90 e 36,10 mg g^-1, respectivamente, para EN e EA e superiores aos valores médios apresentados por outros autores.

O estudo demonstrou que os conteúdos da Ru e 5-CQA, presentes na erva-mate, não sofreram influência dos sistemas de estacionamento, enquanto que o teor do AC aumentou apenas no EA.

AGRADECIMENTOS

À CAPES pela concessão de bolsa à primeira autora, aluna do PPGTA; à Ervateira Baldo S.A. Comércio, Indústria e Exportação, Unidade de São Mateus do Sul, Paraná/Brasil pelo fornecimento das amostras e ao TECPAR pelo suporte técnico.

Recebido em 14/2/09; aceito em 9/6/09; publicado na web em 13/11/09

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  05 Fev 2010
• Data do Fascículo
  2010

Histórico

• Recebido
  14 Fev 2009
• Aceito
  09 Jun 2009