O alto desenvolvimento tecnológico nas indústrias e a grande competitividade no mercado tornam, a cada momento, mais difícil pensar em desenvolvimento de produtos e processos sem a utilização de planejamentos experimentais. Baseada nos fundamentos estatísticos, esta metodologia é, sem dúvida alguma, uma ferramenta de grande utilidade para conhecer as condições otimizadas de um processo, para o desenvolvimento da formulação de produtos dentro das especificações desejadas ou simplesmente para investigar os efeitos que as variáveis independentes exercem nas saídas desejadas (RODRIGUES; IEMMA, 2009).
De forma geral, para utilizar a técnica de planejamento fatorial de experimentos é necessária a realização das seguintes etapas: definição das variáveis independentes e dependentes do processo e das faixas de estudo de cada uma delas; escolha do planejamento adequado, que é função direta do número de variáveis independentes envolvidas no estudo; determinação da influência de uma ou mais variáveis independentes sobre as respostas do processo; ajuste de modelos empíricos aos dados experimentais; análise da qualidade de ajuste do modelo por meio da Análise de Variância (ANOVA); construção das superfícies de resposta e das curvas de nível para os modelos validados estatisticamente; e determinação das condições operacionais ótimas pela análise de superfície de resposta e curva de contorno.
Vários estudos da literatura revelam a grande vantagem do uso da metodologia do planejamento fatorial em relação ao uso da investigação de uma variável por vez. Esta metodologia fornece informações seguras sobre o processo, minimizando o empirismo que envolve técnicas de tentativa e erro, sendo que há vantagens incomparáveis quanto ao número de ensaios e qualidade na informação (RODRIGUES; IEMMA, 2009). Desse modo, estudos utilizando a metodologia do planejamento experimental fatorial são necessários para a investigação dos processos de secagem e extração, pois utilizando um menor número de experimentos é possível a exploração de um espaço experimental maior, com melhor qualidade nos resultados obtidos.
CAPÍTULO 3
EXTRAÇÃO DE ÓLEO ESSENCIAL DOS FRUTOS DE Schinus terebinthifolius Raddi POR HIDRODESTILAÇÃO: efeitos das variáveis operacionais; condições ótimas; e
atividade antiproliferativa in vitro em células tumorais humanas
Neste capítulo, descreve-se a extração de óleo essencial realizada, sendo definidas as condições ótimas para a hidrodestilação, e, também, investigada a atividade antiproliferativa do óleo essencial dos frutos de S. terebinthifolius sobre células tumorais humanas.
3.1 INTRODUÇÃO
Os óleos essenciais são produtos naturais constituídos por uma complexa mistura de compostos orgânicos voláteis (monoterpenos, sesquiterpenos, álcoois, ésteres, etc.) resultantes do metabolismo secundário de uma espécie vegetal, sendo empregados como matéria-prima em diferentes indústrias, tais como na produção de alimentos e bebidas, na indústria cosmética e farmacêutica, na formulação de perfumes, entre outras. Conforme a espécie vegetal, os óleos essenciais podem estar presentes em diferentes partes (folhas, flores, frutos, sementes, caules e raízes), sendo produzidos e armazenados em diferentes estruturas, tais como glândulas, células secretoras, tricomas, etc. (MUKHOPADHYAY, 2000; CHAMORRO et al., 2012; ZUZARTE; SALGUEIRO, 2015). No caso da S. terebinthifolius, os seus frutos apresentam maior quantidade de óleo essencial quando comparados às suas outras partes, sendo que o óleo essencial dos frutos é caracterizado por apresentar uma elevada concentração de monoterpenos, além de sesquiterpenos em menor quantidade (BARBOSA et al., 2007; SANTOS et al., 2009; SILVA, A. et al., 2010; COLE et al., 2014).
Segundo a International Organization for Standardization (ISO, 1997), um óleo essencial é definido como o produto obtido, a partir de uma matéria-prima vegetal, por meio de destilação com vapor, também chamada de destilação por arraste a vapor. Assim, os produtos obtidos são o óleo essencial e o hidrolato (água condensada), que são condensados e separados por decantação. No caso específico de frutos cítricos, o óleo pode ser obtido a partir de prensagem a frio. É válido ressaltar que os extratos obtidos com o uso de solventes
orgânicos e fluidos supercríticos não são definidos como óleos essenciais, embora sejam também extratos aromáticos.
O método mais utilizado para a extração de óleo essencial é o arraste a vapor, pelo qual o vapor d’água passa através de um leito fixo de matéria-prima rica em óleo essencial. Em escala de laboratório, comumente, utiliza-se para a extração de óleos essenciais o método da hidrodestilação, geralmente em aparelho Clevenger, no qual, diferentemente do método de arraste a vapor, a matéria-prima fica em contato direto com a água. O princípio de funcionamento baseia-se no fato de que o óleo essencial e a água formam uma mistura de líquidos imiscíveis e, por isso, o ponto de ebulição dessa mistura é sempre menor do que o ponto de ebulição de qualquer um dos componentes. Portanto, uma mistura de compostos de alto ponto de ebulição e água pode ser destilada à temperatura constante e menor que 100 °C, que é o ponto de ebulição da água em condições de atmosfera padrão (GEANKOPLIS, 2003; CONSTANTINO; SILVA; DONATE, 2004; MILOJEVIC et al., 2008; PALMA et al., 2013).
O processo de hidrodestilação é afetado por diversos fatores, tais como a razão sólido/água; o tempo de extração; a taxa de hidrodestilação, que pode ser ajustada pela potência de entrada da manta de aquecimento; a moagem da matéria-prima (tamanho de partícula); entre outros fatores (SOVOVÁ; ALEKSOVSKI, 2006; MILOJEVIC et al., 2008; PENG; DON; TAHREL, 2012).
Apesar de diversos estudos avaliarem a composição química do óleo essencial dos frutos da S. terebinthifolius e suas diversas atividades biológicas, pouca atenção foi dada à análise das condições operacionais do processo visando à sua otimização. Essa informação é extremamente importante para a redução de custos de produção, bem como para avaliar os efeitos das condições operacionais sobre o desempenho da hidrodestilação. Por isso, o objetivo deste estudo foi investigar a extração de óleo essencial dos frutos da S. terebinthifolius, com ênfase nas análises das condições operacionais da hidrodestilação e da atividade antiproliferativa do óleo essencial. É válido mencionar que, na literatura, não foram encontrados estudos que tenham investigado a atividade antiproliferativa de derivados dos frutos da S. terebinthifolius (óleo essencial ou extratos) frente a um painel de células tumorais humanas, dessa forma, visando à triagem de atividades anticâncer que sejam promissoras.