Explorando o mundo dos Óleos Essenciais por meio da Cromatografia Gasosa

Os óleos essenciais são misturas complexas de diversas substâncias. As principais classes incluem:

• terpenos e seus derivados oxigenados (terpenóides);

• compostos fenólicos e seus derivados;

• moléculas oxigenadas como álcoois, éteres, ácidos etc.;

• fenilpropanoides; e,

• compostos heterocíclicos, geralmente contendo átomos de nitrogênio ou enxofre.

Métodos de Análise e Identificação

Essas substâncias geralmente possuem peso molecular relativamente baixo (< 300 Da), são apolares ou moderadamente polares, voláteis e possuem odor característico. Destaca-se que os terpenoides (C10, C15) constituem o grupo mais abundante de compostos presentes nos óleos essenciais.

Na Natcrom, utilizamos a cromatografia gasosa acoplada ao espectrômetro de massas (GC-MS) para identificar os componentes presentes no óleo essencial, e a cromatografia gasosa acoplada ao detector de ionização de chama (GC-FID) para a determinar a concentração relativa de cada um desses componentes. A concentração relativa é obtida por integração eletrônica pelo método de normalização. A normalização é realizada somando a área sob todos os picos do cromatograma, exceto o solvente, e é considerada igual a 100%. O teor de cada componente é calculado determinando a área sob o pico correspondente em relação à soma das áreas sob todos os picos. Geralmente, não são considerados picos com áreas inferiores a 0,05% da área total, segundo recomendações da Farmacopéia Brasileira.

Utilizamos as mesmas condições de operação em ambos os equipamentos para obtenção de tempos de retenção similares, empregando o método descrito por Kovats com algumas modificações. O índice de retenção (IR) é calculado utilizando-se uma série de n-alcanos para comparação dos resultados encontrados experimentalmente com os teóricos, como por exemplo encontrados em livros, artigos científicos e base de dados.

Segundo a metodologia descrita é possível oferecer resultados confiáveis e rápidos para análise dos óleos essenciais aos nossos clientes.

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Antioxidantes

O termo antioxidantes está cada vez mais presente em nosso cotidiano, frequentemente associado ao retardo do envelhecimento e à prevenção de doenças.

Para compreender o que são os antioxidantes e como funcionam, é crucial primeiro conhecer um grupo específico de substâncias conhecidas como espécies reativas de oxigênio (EROs).

Entendendo as EROs

Apesar do oxigênio molecular (O₂) ser essencial para a vida, em algumas situações ele pode se tornar reativo, dando origem a entidades moleculares classificadas como EROs, caracterizadas por conter oxigênio e por sua alta reatividade e instabilidade.

As EROs são produzidas naturalmente e desempenhem um papel crucial na manutenção dos sistemas biológicos. No entanto, em situações adversas como exposição à radiação solar ou ionizante, poluição, processos inflamatórios, entre outros, a sua produção pode aumentar significativamente, levando ao estresse oxidativo.

O Papel dos Antioxidantes

Felizmente, existem substâncias químicas com propriedades antioxidantes para equilibrar a ação das EROs.

Quimicamente, os antioxidantes possuem notável capacidade de transferir elétrons para as EROs, tornando-as menos reativas ou até mesmo inertes. Esse é um processo de redução-oxidação (redox), onde as EROs são reduzidas e os antioxidantes oxidados, evitando que ocorra a oxidação de componentes vitais como o DNA, RNA, proteínas, aminoácidos, carboidratos e lipídios. É importante ressaltar que as substâncias consideradas antioxidantes, não se tornam reativas após essa reação.

Em resumo, a ação dos antioxidantes é essencial na proteção contra o estresse oxidativo, que ocorre quando há desequilíbrio entre a produção de EROs e a capacidade dos antioxidantes na manutenção do equilíbrio em sistemas biológicos.

Aplicações dos Antioxidantes

A relevância dos antioxidantes vai além da fisiologia, encontrando aplicação em uma variedade de setores:

Alimentos e Bebidas: estendem a vida útil dos produtos, impedindo a oxidação de gorduras e óleos que levaria à rancificação, perda de cor e sabor;

Cosméticos: combatem o envelhecimento cutâneo;

Nutracêutico e Farmacêutico: ajudam a combater o envelhecimento e a reduzir o risco de doenças ligadas ao estresse oxidativo, como doenças neurodegenerativas, mutagênicas, inflamatórias e cardiovasculares;

Industrial: previnem a degradação de plásticos, borrachas, combustíveis e lubrificantes prolongando a vida útil desses materiais;

Agricultura: contribuem para a saúde e o desempenho animal e também na proteção de culturas contra estresses ambientais.

Tendência para Antioxidantes Naturais

A fonte dos antioxidantes pode ser sintética ou natural. Porém, há uma tendência crescente do consumo de ingredientes naturais em detrimento aos sintéticos, que muitas vezes possuem baixa aceitação, são derivados de fontes não renováveis e podem não ser biodegradáveis.

Exemplos de antioxidantes naturais são vitaminas, como C e E; carotenóides, como beta-caroteno e licopeno; polifenóis, como resveratrol e curcumina; coenzima Q10, entre muitos outros.

Na Natcrom, estamos focados em criar ingredientes naturais inovadores, provenientes de fontes sustentáveis e ambientalmente amigáveis.

Estudo de caso na Natcrom

Um estudo de caso interessante na Natcrom é o desenvolvimento de novos ingredientes clean label com elevada ação antioxidante. Para isso, utilizamos diversos testes in vitro para selecionar as matérias primas vegetais com maior potencial antioxidante, sendo um deles o ensaio de redução do radical 2,2-difenil-1-picrihidrazil (DPPH).

Durante o desenvolvimento, um extrato vegetal em particular mostrou uma eficácia notável, com uma capacidade antioxidante de 75%, comparável aos antioxidantes sintéticos convencionais como o ácido ascórbico, trolox e TBHQ nas mesmas concentrações, como mostrado na Figura abaixo.

Para se desvendar quais os bioativos eram responsáveis pela ação antioxidante no extrato estudado, utilizou-se a metodologia do estudo bio-guiado (mencionado em nosso último post). O extrato foi fracionado em 6 partes de acordo com a polaridades dos compostos químicos e cada fração foi submetida a novos ensaios de DPPH. Segundo esse processo, foi possível descobrir que os bioativos presentes na Fração 2 são os responsáveis pela ação antioxidante observada.

Com a análise química da Fração 2, foi possível identificar polifenóis, em específico um flavonol responsável pela atividade antioxidante.

Essa abordagem permite a criação de ingredientes botânicos padronizados no fitomarcador responsável pela atividade antioxidante, dando transparência e credibilidade aos produtos desenvolvidos pela Natcrom para nossos clientes.

Estudos bio-guiados: a história inspiradora da vimblastina

Imagine um medicamento potente no tratamento do câncer que teve sua origem nas folhas de uma “simples” planta ornamental. Essa é a incrível história da vimblastina, um fármaco que desempenha papel fundamental nas terapias de combate ao câncer, como linfoma de Hodgkin, linfoma linfocítico, linfoma histiocítico e carcinoma de testículo.

Essa descoberta remonta a 1957, quando o bioquímico Dr. Charles Beer, da Western University em Ontário, Canadá, ao investigar as folhas de vinca (Catharanthus roseus (L.) G. Don.), identificou as propriedades quimioterápicas da vimblastina. Os experimentos com a planta envolveram o fracionamento do extrato aquoso em 18 partes, sendo cada uma testada em ratos para avaliar sua capacidade em reduzir a contagem de leucócitos. As frações de 8 a 11 eram as mais eficazes e tinham em comum estruturas cristalinas da vimblastina.

O método empregado pelo Dr. Beer é conhecido como "estudo bio-guiado", uma abordagem clássica amplamente utilizada na descoberta de compostos químicos com atividade biológica. Durante o estudo bio-guiado, extratos de diversas fontes, como plantas, microorganismos, fungos e até animais, são fracionadas em partes, e cada parte é submetida a testes biológicos específicos para avaliar sua atividade em diversas áreas, como farmacêutica, cosmética, alimentícia ou agrícola. As frações que demonstrarem atividade são novamente fracionadas, dando continuidade ao processo até a identificação dos compostos responsáveis pela atividade observada. Em alguns casos, a atividade biológica demanda a presença sinérgica de múltiplos compostos, acrescentando uma camada extra de complexidade ao estudo.

Embora o estudo bio-guiado realizado em 1957 sirva como base, avanços significativos ocorreram na área de produtos naturais. A cromatografia, por exemplo, evoluiu com fases estacionárias sofisticadas e tamanhos de partículas regulares, resultando em melhorias na seletividade, resolução, repetibilidade e reprodutibilidade facilitando assim as etapas de purificação. Além disso, hoje em dia, diversas indústrias farmacêuticas possuem sistemas cromatográficos em larga escala, tornando viável a purificação de compostos que não podem ser obtidas por métodos de precipitação e cristalização.

Adicionalmente às técnicas de separação, as técnicas de caracterização tiveram melhorias notáveis em sensibilidade e detectabilidade, incluindo ressonância magnética nuclear (RMN), infravermelho, raio-x, espectrometria de massas, entre outros. Na RMN, por exemplo, o uso de campos magnéticos supercondutores com aumento na frequência do sinal e crio-sonda permitiram a melhoria na relação sinal/ruído e menor número de aquisições para detecção de compostos em quantidades de microgramas (µg). Diferente de 1957, quando a vimblastina só pôde ser caracterizada quando o Dr. Beer conseguiu isolar 100 mg do composto.

Além do avanço nas técnicas de purificação e caracterização, chegamos em 2024 com ferramentas computacionais que estão revolucionando o estudo bio-guiado. A inteligência artificial, combinada às bases de dados com informações espectrais aceleram a identificação de compostos conhecidos, assim como, novos compostos. A automação das técnicas instrumentais de preparo de amostras ou mesmo a análise direta de matrizes complexas, em conjunto com ferramentas computacionais e de ensaio biológico, têm permitido o rápido screening de milhares de compostos de origem natural para desenvolvimento de novos produtos para diversos setores da indústria. Isso representa o estado da arte da química de produtos naturais.

É justamente neste estado da arte que a Natcrom está inserida. Nossa equipe, com conhecimento sólido em técnicas clássicas e modernas, está na vanguarda da pesquisa em produtos naturais e possui estratégias inovadoras para acelerar os estudos bio-guiados a partir de diversos tipos de matrizes de origem natural.

A história da vimblastina é um caso inspirador sobre como o estudo bio-guiado proporcionou avanços significativos na medicina. Em nosso próximo artigo, contaremos um pouco sobre os estudos bio-guiados que estão sendo realizados internamente na Natcrom e os resultados obtidos.