Extração assistida por ultrassom e purificação de ficocianinas da Arthrospira (Spirulina) platensis

Abstract

Uma alternativa aos corantes sintéticos utilizados na indústria de alimentos são os corantes naturais, como os provenientes de microrganismos. Nesse sentido, a cianobactériaArthrospira (Spirulina) platensis se destaca pelo elevado teor de ficocianina (C-PC), pigmento fotossintético acessório de cor azul, que apresenta atividade antioxidante, anti-inflamatória e anticarcinogênica. Todavia, para a obtenção desse pigmento de forma purificada e viável, a escolha do solvente extrator, do método de extração e purificação adequado tomam-se essenciais. Nesse contexto, o objetivo do presente trabalho foi estabelecer estratégias de extração e purificação de C-PC da Spirulina platensis. Inicialmente, buscou-se uma metodologia de extração baseada no uso de soluções salinas e aplicação de ultrassom (US), que proporcionasse alto rendimento e pureza das C-PC. Para tanto, realizou-se um delineamento composto central rotacional (DCCR) cujas variáveis independentes foram a concentração da solução de salina (NHICI e CaCh, I - 20 g L-1 ) e a amplitude do US (20- 70%). Embora a solução de N&Cl tenha possibilitado extratos com maior teor de C-PC, a solução de CaCh foi considerada um solvente mais seletivo, uma vez que proporcionou extratos com maior pureza e reduziu a coextração das clorofilas. A condição ótima de extração para a solução de CaCh foi obtida aplicando-se 41% de amplitude e 8,5 g L-1 de concentração, resultando em extratos com teor de C-PC de 58 ± 2 mg g·1 e pureza de 0,96 ± 0,03. Para a etapa de purificação, utilizou-se técnicas de precipitação com sulfato de amônio e adsorção com carvão ativado e quitosana. Ao avaliar a purificação por precipitação com sulfato de amônio, a concentração ótima obtida foi de 50%, ocorrendo desnaturação desse pigmento para maiores concentrações. Para a técnica de precipitação por adsorção, o uso de quitosana apresentou efeito negativo na purificação dos extratos; o uso de carvão ativado, por sua vez, resultou em extratos com maior pureza. A combinação da extração assistida por US de C-PC da Spirulina platensis e a sua purificação por adsorção apresenta-se como uma metodologia atrativa para obtenção de extratos com alta concentração e pureza.

An altemative to synthetic dyes used in the food industry are natural dyes, such as those from microorganisms. The cyanobacterium Arthrospira (Spirulina) platensis stands out for its high content ofphycocyanin (C-PC), an accessory photosynthetic pigment of blue color, which has antioxidant, anti-inflammatory and anticarcinogenic activity. However, in order to obtain this pigment in a purified and viable form, the choice of solvent and the appropriate extraction and purification methods are essential. In this context, the objective of the present work was to establish strategies for extraction and purification ofC-PC from Spirulina platensis. Initially, an extraction methodology, based on the use of saline solutions and application of ultrasound (US), was studied, aiming high extraction yield and purity. For this purpose, a central rotational composite design (DCCR) was carried out, with saline solution concentration (NH!Cl and CaCh, 1-20 g L"1) and US amplitude (20 -70%) as independent variable. Although the NR!Cl solution resulted in extracts with higher C-PC content, the CaClz solution was considered a more selective solvent, providing extracts with higher purity and lower chlorophylls coextraction. The optimal extraction condition for the CaCh solution was obtained by applying 41% of amplitude and 8.5 g L·1 of concentration, resulting in extracts with a CPC content of 58 ± 2 mg g·1 and a purity of 0.96 ± 0.03. For the purification step, precipitation with and adsorption with activated carbon and chitosan were performed. The purification based on precipitation with (NH!)2S04 lead to an optimal concentration of 50 %, with a further denaturation of C-PC at higher concentrations. For the adsorption technique, chitosan had a negative influence the purification o f the extracts; the use of activated carbon, in turn, resulted in extracts with greater purity. The combination ofUSassisted extraction of C-PC from Spirulina platensis and its purification by adsorption is an attractive methodology for obtaining extracts with high concentration and purity.