Enzyme-assisted extraction of polyphenols from green yerba mate

Resumo

A extração assistida por enzimas de compostos bioativos de plantas tem sido estudada como uma tecnologia verde alternativa, e as carboidrases têm sido candidatas para melhorar o processo de extração de diversos compostos vegetais. Os polifenóis são metabólitos secundários vegetais, geralmente envolvidos na defesa contra diferentes tipos de estresse, e a erva-mate (Ilex paraguariensis A. St.-Hil., Aquifoliaceae) é uma fonte natural desses compostos antioxidantes. O objetivo deste trabalho foi avaliar a extração assistida por enzimas de polifenóis da erva-mate verde utilizando a metodologia de superfície de resposta (RSM), a fim de determinar as melhores condições de extração. As variáveis independentes foram temperatura (33,2 a 66,8 °C), concentração enzimática (0 a 336 FGBU/100g), tempo de reação (19 a 221 minutos) e pH (2,82 a 6,18). O uso de carboidrases aumentou a extração de polifenóis de cerca de 38,67% para 52,08%. Os resultados mostraram que todas as variáveis independentes foram significativas no nível linear, e que temperatura e pH não foram significativas no nível quadrático. As interações entre temperatura e pH; enzima e tempo de reação; e enzima e pH foram significativas. O modelo de regressão apresentou coeficiente de determinação (R²) próximo de 0,85 e valor ajustado próximo de 0,45. Considerando os resultados deste estudo e sua viabilidade industrial, as melhores condições para a extração de polifenóis da erva-mate verde são: temperatura de 50 °C, concentração enzimática de 168 FGBU/100g, tempo de reação de 120 minutos e pH 4,5. Este estudo é o primeiro relato baseado em RSM sobre a otimização da extração assistida por enzimas de compostos fenólicos totais da erva-mate verde.

Abstract

The enzyme-assisted extraction of bioactive compounds from plants has been studied as an alternative green technology and the carbohydrases have been candidates to improve the extraction process of numerous such compounds from plants. Polyphenols are secondary plant metabolites, generally involved in the defense against different types of stress and yerba mate (Ilex paraguariensis A. St.-Hil., Aquifoliaceae) is a natural source of these antioxidant compounds. The aim of this work was to evaluate the enzyme-assisted extraction of polyphenols from green yerba mate employing response surface methodology (RSM), in order to determine the best extraction conditions. The independent variables were temperature (33.2 to 66.8 °C), enzyme concentration (0 to 336 FGBU/100g), reaction time (19 to 221 minutes) and pH (2.82 to 6.18). The use of carbohydrases increased the extraction of polyphenols from about 38.67% to 52.08%. The present results showed that all the independent variables were significant at the linear level and that temperature and pH were not significant at the quadratic level. The interactions of temperature and pH; enzyme and reaction time; and enzyme and pH were significant. The regression model presented a determination coefficient (R2) close to 0.85 and a fitted value close to 0.45. Considering the results of this study and their industrial viability, the best conditions for the extraction of polyphenols from green yerba mate are a temperature of 50.0 °C, enzyme concentration of 168 FGB/100 g, reaction time of 120 minutes and pH value of 4.50. This study was the first RSM-based report of the optimization of the enzyme-assisted extraction of total phenolic compounds from green yerba mate.