Extração de cafeína e compostos com atividade antioxidante das folhas de erva-mate por três processos de extração: infusão, campo elétrico moderado e fluido supercrítico

Abstract

O processamento industrial da erva-mate submete a planta a altas temperaturas a fim de conservá-la e conferir sabor e aroma. Uma etapa deste processo é denominada branqueamento, que tem por finalidade inativar enzimas oxidativas presentes nas folhas. Para avaliar a influência desta etapa na obtenção de cafeína e compostos antioxidantes, realizou-se extrações por infusão a 30, 60 e 90 °C e extrações por campo elétrico moderado a 0, 25 e 180 V a 30°C. Os resultados demonstraram que se obteve maior quantidade de cafeína para ambos os métodos de extração antes do processo de branqueamento, por sua vez os compostos que possuem atividade antioxidante foram obtidos em maior quantidade após o branqueamento. Esta diferença de comportamento pode ser justificada pelas alterações causadas na estrutura celular vegetal observadas por microscopia eletrônica de transmissão. Na busca de obter-se uma erva-mate descafeinada optouse por utilizar a extração por fluido supercrítico com dióxido de carbono como solvente e etanol como modificador. Foram realizados experimentos em três etapas que avaliaram as seguintes variáveis de processo: vazão de solvente, vazão de modificar e tempo. A otimização aplicada através de planejamentos experimentais resultou numa condição de extração capaz de obter-se erva-mate com concentração de cafeína de 0,163% ± 0,058% em 4,25 h de extração. Também foram realizados experimentos de purificação dos extratos sem a utilização de solventes tóxicos (utilizando-se apenas água e etanol) e foram obtidos extratos de erva-mate com concentração de cafeína de até 92,34%.

The industrial processing of the yerba mate undergoes it at high temperatures in order to conserve it and confer flavor and aroma. One step in this process is called bleaching, which has the purpose of inactivating oxidative enzymes present in leaves of yerba mate. To evaluate the effect of this step to obtaining caffeine and antioxidant compounds, extractions were performed by aqueous infusion at 30, 60 and 90 ° C and extractions by moderate electric field at 0, 25 and 180 V. The results showed that a higher amount of caffeine was obtained for both extraction methods before the bleaching process. In turn, the compounds that have antioxidant activity were obtained in greater amount after bleaching. This behavioral difference may be explained by changes in plant cell structure observed by transmission electron microscopy. In order to obtain a decaffeinated yerba mate, supercritical fluid extraction with carbon dioxide as solvent and ethanol as modifier was chosen. Experiments were performed in three steps that evaluated the following process variables: solvent flow rate, modifier flow rate and time. The optimization applied through experimental designs resulted in an extraction condition capable of obtaining yerba mate with 0.163% ± 0.058% caffeine concentration in 4.25 h of extraction. Experiments were also carried out to purify the extracts without using toxic solvents (only water and ethanol were used) and extracts of yerba mate with a caffeine concentration of up to 92.34% were obtained.