Otimização do processo de extração de mimosina em partes aéreas vegetativas de Leucaena leucocephala (LAM.) de WIT

Abstract

Mimosina é um aminoácido não proteico presente na forrageira Leucaena leucocephala (Lam.) De Wit, cujo nome popular é Leucena, dotado de diversas atividades de interesse farmacêutico, tais como anti-inflamatória, inibidora de ciclo celular, indutora de alopecia, alelopática, antimicrobiana, entre outras. Leucena é uma espécie de fácil cultivo e amplamente distribuída no mundo, possuidora de uma quantidade expressiva de proteína em sua matéria fresca, o que a torna útil para uso na alimentação animal. Contudo, o amplo uso da leucena é limitado por alguns fatores. Como forrageira, o acúmulo de mimosina pode apresentar toxicidade em alguns animais, precisando a planta ser fornecida em combinação com outras forragens ou com adição de adjuvantes para reduzir toxidez. Em função disto, o foco da maioria dos estudos em relação a este aminoácido visa sua redução. No entanto, sua exploração é relevante graças às diversas propriedades de valor farmacêutico e como herbicida natural. A síntese in vitro de mimosina é possível, mas apresenta viabilidade econômica limitada, tornando o produto caro e dificultando seu uso industrial. A mimosina comercializada por empresas de reagentes químicos de laboratório é extraída de sementes de leucena, processo já descrito na literatura. A extração a partir da parte aérea é uma alternativa potencialmente interessante por propiciar acesso ao material vegetal durante o ano inteiro. Neste estudo, foi conduzida a otimização deste processo considerando diversos parâmetros, como condições de manutenção pós-colheita, proporções de biomassa/extrator ácido, tempo de aquecimento, pulverização com N2 líquido ou maceração mecânica. De modo geral, as melhores condições encontradas quanto ao rendimento de mimosina foram maceração mecânica, proporção de 1:10 (p/v) de extrator ácido, 10 minutos de aquecimento e pós-colheita em estufa, freezer ou ultrafreezer. A pulverização com nitrogênio líquido mostrou ser menos eficaz como alternativa para a extração de mimosina. Tanto o rendimento quanto a pureza obtida foram sempre maiores nas amostras maceradas relativamente àquelas pulverizadas com N2 líquido.

Mimosine is a non-protein amino acid present in the forage tree Leucaena leucocephala (Lam.) De Wit. The metabolite shows a number of relevant bioactivities, such as anti-inflammatory, cell cycle blocker, alopecia inducer, allelopathic, antimicrobial, among others. Leucaena is rich in protein, being easily cultivated around the world, making it useful as an animal feed. However, the widespread use of leucaena is limited by some factors. As a forage crop, leucaena may present some toxicity to animals as a function of its mimosine accumulation, requiring it to be supplied along with other forage biomass or with addition of adjuvants to mitigate toxicity. As a result, the focus of most studies regarding the amino acid aim at reducing its concentration in the plant. However, because of its numerous properties of pharmaceutical value and as a natural bioherbicide, commercial exploration of mimosine is relevant. Chemical synthesis of mimosine is possible, but its economic viability is limited, making the product expensive and hindering its industrial use. Commercial mimosine sold by chemical reagent companies derives from leucaena seeds using a previously described process. Extraction from shoots is a potentially interesting alternative since it provides a year round source of biomass. In the present study, an optimization of mimosine extraction was carried out, considering several parameters, such as post-harvest storage conditions, ratio of biomass/acid extractor (w/v), time of heating application, pulverization in liquid nitrogen or mechanical maceration. Overall, best yields were obtained using mechanical maceration, a 1: 10 (w/v) ratio of biomass/acid extractor, 10 min of heating, and postharvest storage in oven, freezer or ultrafreezer. Pulverization in liquid nitrogen was a relatively less effective mimosine extraction alternative. Both mimosine quantity and purity of the chromatographic peak were always higher in mechanically macerated samples when compared to those of pulverized in liquid nitrogen.