Extração assistida por ultrassom de fenólicos do sorgo: otimização do processo e efeito na estabilidade das 3-desoxiantocianinas

Abstract

O sorgo é um cereal que possui atributos relevantes para o seu uso na alimentação humana. Com isso, países como Estados Unidos e Brasil têm aumentado o número de pesquisas na área de alimentos, devido principalmente à sua fonte de compostos fenólicos, como as antocianinas. As principais antocianinas presentes no sorgo são as 3-desoxiantocianinas, que apresentam maior estabilidade quando comparadas com outras antocianinas encontradas em frutas e hortaliças. Porém, a eficiência na extração destes compostos fenólicos em cereais, utilizando métodos convencionais, é baixa, pois a maioria deles estão ligados à parede celular. Dessa forma, o objetivo deste estudo foi otimizar a extração de antocianinas e compostos fenólicos totais do extrato fenólico do sorgo, assistida por ultrassom (EAU), compará-lo com o método convencional e avaliar a estabilidade das 3-desoxiantocianinas (3-DXA’s) nos extratos obtidos, com o tempo de armazenamento de 45 dias. O sorgo SC 84, fornecido pela Embrapa Milho e Sorgo, foi utilizado. Na a primeira parte do trabalho, duas frequências (25 e 45 kHz) foram aplicadas em um delineamento Composto Central Rotacional para investigar o efeito de duas variáveis, sendo elas, tempo (5 a 75 minutos) e temperatura (30 a 65°C) utilizando a EAU, com amplitude do poder ultrassônico fixado em 50%. No método convencional, o extrato fenólico foi obtido pelo período de 2 horas sob agitação em temperatura ambiente. O solvente 70% v/v etanol em água foi utilizado para ambos métodos testados. Os teores de antocianinas totais, fenolicos totais e capacidade antioxidante foram determinados. Na segunda parte do trabalho, os extratos foram avaliados pelo processo de degradação das antocianinas durante a extração e armazenamento, por 45 dias, em temperatura ambiente (25oC). As concentrações das antocianinas totais, luteolinidina, apigeninidina, 5-metoxi-luteolinidina e 7-metoxi- apigeninidina foram determinadas nos tempos 0 (tempo inicial), 15, 30 e 45 dias. A constante de degradação (k) e o tempo de meia vida (t1/2) foram determinados. As duas frequências tiveram um efeito positivo nos rendimentos de extração de antocianinas totais e compostos fenólicos da farinha de sorgo em relação ao método convencional. Observou-se a eficiência da extração assistida por ultrassom, que aumentou do rendimento de antocianinas totais de >30% e >27% e de compostos fenólicos totais de >10%, respectivamente nas frequências de 25 kHz e 45 kHz, quando comparado com o convencional. A capacidade antioxidante dos extratos a EUA pelos métodos ABTS e DPPH também foi aumentada em >30% e >35% e >28% e >25%, respectivamente nas frequências de 25 kHz e 45 kHz para o rendimento ótimo de antocianinas totais e um aumento de >15%, >8% para o rendimento ótimo de fenólicos totais comparados com o método convencional. Os extratos submetidos aos tratamentos com ultrassom apresentaram menor estabilidade cinética para a luteolinidina, apigeninidina, 5-metoxi luteolinidina e 7-metoxi apigeninidina (p<0,05) comparados com o método convencional ao final do período de 45 dias. A luteolinidina apresentou-se mais estável que a apigeninidina. Dessa forma, o ultrassom é um método eficiente para a obtenção de extratos com maiores rendimentos de antocianinas e fenólicos totais, porém, pode afetar a estabilidade das 3- dexociantocianinas. Palavras-chave: Antocianinas. Ultrassom. Sorgo.Sorghum is a cereal that has relevant attributes for its use in human food. As a result, countries such as the United States and Brazil have increased its use in food research, mainly due to its valuable source of phenolic compounds, such as anthocyanins. The main anthocyanins present in sorghum are 3-deoxyanthocyanidins, which have greater stability when compared to other anthocyanins found in fruits and vegetables. However, the efficiency in extracting these phenolic compounds from cereals, using conventional methods, is low, since most of them are bound to the cell wall. Thus, the aim of this study was to optimize the ultrasound-assisted extraction (UAE) of anthocyanins and total phenolic compounds from sorghum phenolic extract, compare it with the conventional method and evaluate the stability of 3- deoxyanthocyanins (3-DXA's) in extracts obtained, with a storage time of 45 days. Sorghum SC 84, supplied by EMBRAPA, was used. In the first part of the work, two frequencies (25 and 45 kHz) were applied in a Central Composite Rotational design to investigate the effect of two variables, namely, time (5 to 75 minutes) and temperature (30 to 65°C) using the UAE, with the ultrasonic power amplitude set at 50%. In the conventional method, the phenolic extract was obtained for a period of 2 hours under stirring at room temperature. Solvent 70% v/v ethanol in water was used for both methods tested. The levels of total anthocyanins, total phenolics and antioxidant capacity were determined. In the second part of the work, the extracts were evaluated by the degradation process of anthocyanins during extraction and storage, for 45 days, at room temperature (25oC). The concentrations of total anthocyanins, luteolinidin, apigeninidin, 5-methoxy-luteolinidine and 7-methoxy-apigeninidine were determined at times 0 (initial time), 15, 30 and 45 days. The degradation constant (k) and the half-life time (t1/2) were determined. The two frequencies had a positive effect on the extraction yields of total anthocyanins and phenolic compounds from sorghum flour. The efficiency of ultrasound- assisted extraction was observed, increasing the yield of total anthocyanins by >30%, >27%, respectively, at frequencies of 25 kHz and 45 kHz, when compared to the conventional one. And an increase in the yield of total phenolics of >10%, >5% in the extract obtained in the frequency. The antioxidant capacity of the extracts by the EUA was also increased by the ABTS and DPPH method by >30% and >35%, >28% and >25%, respectively at frequencies of 25 kHz and 45 kHz for optimal yield of total anthocyanins and a >15%, >8% increase by ABTS and DPPH methods for total phenolic yield compared to conventional method. During the stability study, the extracts submitted to ultrasound treatments showed significantly lower stability for luteolinidine, apigeninidine, 5-methoxy luteolinidine and 7-methoxy apigeninidine (p<0.05) compared to the conventional method during the period of 45 days. Luteolinidine was more stable than apigeninidine. Finally, the application of the ultrasound method is an alternative for obtaining extracts with higher yields of phenolic compounds, therefore, it may affect the stability of 3-dexocyanthocyanins. Keywords: Anthocyanins. Ultrasound. Sorghum.