New insights about the beneficial properties of yerba mate for human health

Abstract

Os compostos fenólicos têm sido extensivamente pesquisados pela hipótese de suas inúmeras propriedades para a saúde, a maioria das quais relacionadas à sua capacidade antioxidante. A Erva Mate (EM), ou Ilex Paraguariensis, é uma planta nativa da América do Sul que parece ter capacidade antioxidante e propriedades estimulantes, principalmente devido à presença de componentes bioativos como compostos fenólicos (CFs) e metilxantinas. Vários estudos, por outro lado, revelam que a biodisponibilidade e a absorção de CFs de produtos alimentícios pelo corpo humano é muito baixa, e que uma variedade de fatores pode influenciar seu metabolismo, muitos dos quais são atualmente pouco compreendidos ou desconhecidos do comunidade científica. O presente trabalho visa estudar diferentes métodos de extração de compostos bioativos da EM, além de identificar e quantificar CFs encontrados nos extratos, a fim de propor soluções para aumentar as quantidades de compostos extraídos e sua biodisponibilidade, otimizando sua capacidade antioxidante. Ao estudar diferentes métodos de extração de compostos bioativos da EM, as condições ótimas de extração dos CFs e clorofilados foram em água a 80 oC e tempo de 60 minutos, obtendo valores de 48,3 mg GAE g-1 e 2,0 g clorofila g- 1, respectivamente. Vale ressaltar que todos os tratamentos foram capazes de extrair mais Chl b do que Chl a. Em termos de atividade antioxidante medida por DPPH e ABTS, a extração com solução de metanol separou um maior número de compostos com maior atividade; entretanto, não foi capaz de separar os compostos que protegiam a desoxirribose contra os radicais hidroxila; neste caso, as extrações com água forneceram 8 valores mais elevados para HRSA. Nosso estudo demonstra a separação de produtos químicos com características benéficas na temperatura em que o mate é normalmente consumido. A Extração Assistida por Micro-ondas (EAM) forneceu boas condições em termos de tempo e temperatura para separação de CFs e Chls, mas pesquisas adicionais são necessárias para determinar os melhores parâmetros de separação. Na análise de HPLC, uma variedade significativa de CFs (29 no total) foi obtida como resultado de cada método de extração e cerca de 16 a 18 compostos por extração, principalmente compostos de ácido cafeoilquínico e seus dímeros e uma infinidade de diferentes ácidos hidroxicinâmicos, como ácido ferúlico (AF), ácido p-cumárico (pCA) e ácido cafeico (CA) e seus derivados. O ácido cafeico, por exemplo, foi detectado em todos os extratos. Os flavonóis, por outro lado, foram obtidos na forma de rutina, kaempferol, quercetina e também como combinações com carboidratos como o Kaempferol rutinosídeo (329 - 340 nm, 29,2 - 29,4 min). Quando analisamos as quantidades totais de compostos encontrados nos diferentes métodos de extração podemos verificar que a Extração aquosa (EA) 15 minutos e EA 60 miutos não tiveram diferença significativa entre os teores, com quantidades totais de 7020 mg L-1 (14,04 mg g-1) e 6756 mg L-1 (13,51mg g-1), respectivamente. EA 30 minutos apresentou diferença significativa com uma quantidade total de 12275 mg L-1 (24,55 mg g-1). EAM 700 W e 1000 W apresentaram quantidades totais de 5811 mg L-1 (11,62 mg g-1) e 6793 mg L-1 (13,58 mg g-1) e Extração por Solvente Metanol (ESM) apresentou uma quantidade total significativamente diferente de 25739 mg L- 1 (51,47 mg g-1), embora esses valores possam não ser replicáveis, pois os consumidores fazem suas próprias extrações com água e nunca com metanol. Os ácidos cafeoilquínicos foram os principais constituintes da fração fenólica do YM, representando mais de 50% de todos os fenólicos.

Phenolic compounds have been extensively researched by hypothesis of their numerous health properties, the majority of which are related to their antioxidant capacity. Yerba Mate (YM), or Ilex Paraguariensis, is a South American native plant that seems to have antioxidant ability and stimulant properties, particularly due to the presence of bioactive components such as phenolic compounds (PCs) and methylxanthines. Several studies, on the other hand, reveal that the bioavailability and absorption of PCs from food products by the human body is very low, and that a variety of factors may influence their metabolism, many of which are currently little understood or unknown to the scientific community. The present work aims to study different methods of extraction of bioactive compounds from YM, in addition to identifying and quantifying PCs found in the extracts, in order to propose solutions to increase the amounts of extracted compounds and their bioavailability, optimizing their antioxidant capacity. When studying different extraction methods of bioactive compounds of YM, the optimum extraction conditions for phenolic and chlorophyll (Chl) components were in water at 80 oC and time of 60 minutes, obtaining values of 48.3 mg GAE g-1 and 2.0 g chlorophyll g-1, respectively. It is noteworthy that all treatments were able to extract more Chl b than Chl a. In terms of antioxidant activity measured by DPPH and ABTS, the methanol solution extraction separated a greater number of compounds with higher activity; however, it was unable to separate compounds that protected deoxyribose against hydroxyl radicals; in this case, water extractions yielded higher values for HRSA. Our study demonstrates the separation of chemicals with beneficial characteristics at the temperature at which mate is typically consumed. Microwave Assisted Extraction (MAE) provided good conditions in terms of time and temperature for separation of phenolic and Chls compounds, but additional research is needed to determine the best separation parameters. In the HPLC analysis, a significant variety of PCs (29 total) were obtained as a result of each extraction method and around 16 to 18 compounds for extraction, mainly composed of caffeoylquinic acid and its dimers and a multitude of different hydroxycinnamic acids, such as ferulic acid (FA), p-coumaric acid (pCA) and caffeic acid (CA) and its derivatives. Caffeic acid, for example, was detected in all extracts. Flavonols, on the other hand, were obtained in the form of rutin, kaempferol, quercetin and also as combinations with carbohydrates such as Kaempferol rutinoside (329 - 340 nm, 29.2 - 29.4 min). When we analyze the total amounts of compounds found in the different extraction methods we can verify that 7 Aqueous Extraction (AE) 15 minutes and AE 60 minutes had no significant difference between the contents, with total amounts of 7020 mg L-1 (14,04 mg g-1) and 6756 mg L-1 (13,51mg g-1), respectively. AE 30 minutes showed a significant difference with a total amount of 12275 mg L-1 (24,55 mg g-1). MAE 700 W and 1000 W showed total amounts of 5811 mg L-1 (11,62 mg g-1) and 6793 mg L-1 (13,58 mg g-1) and Methanol Solvent Extraction (MSE) presented a significant different total amount of 25739 mg L-1 (51,47 mg g-1), even though those values may not be replicable since consumers make their own extractions with water and never with methanol. Caffeoylquinic acids were the major constituents of the phenolic fraction of YM, representing more than 50% of all phenolics. In particular, 2-caffeoylquinic acid was the major compound in all extracts, followed by caffeoylquinic acid dimer and 4-caffeoylquinic acids. Em particular, o ácido 2-cafeoilquínico foi o composto majoritário em todos os extratos, seguido pelo dímero do ácido cafeoilquínico e pelos ácidos 4-cafeoilquínicos.