Água como Solvente Verde: Métodos de Solubilização e Extração de Produtos Naturais – Soluções Passadas, Presentes e Futuras

Água como Solvente Verde: Métodos de Solubilização e Extração de Produtos Naturais - Soluções Passadas, Presentes e Futuras

A água é considerada o solvente mais verde. No entanto, a solubilidade em água de produtos naturais ainda é uma questão incrivelmente desafiadora. De fato, é quase impossível solubilizar ou extrair adequadamente muitos produtos naturais usando apenas água devido à sua baixa solubilidade neste solvente. Para resolver esse problema, os pesquisadores tentaram por décadas ajustar as propriedades da água para melhorar seu solventepotencial para poder solubilizar ou extrair compostos de baixa solubilidade em água. Alguns métodos envolvendo o uso de solubilizantes foram descritos no início dos anos 2000. Desde então, e particularmente nos últimos anos, métodos adicionais foram descritos como úteis para garantir a extração verde eficaz, mas também a solubilização de produtos naturais usando água como solvente. Notavelmente, as combinações desses métodos ecológicos proporcionam desempenhos de extração ainda mais altos. Esta revisão visa apresentar, comparar e analisar todos os métodos promissores e suas combinações relevantes para extrair produtos naturais de recursos biológicos com água como solvente aprimorado por solubilizantes e/ou processos verdes.

Introdução

A água é vista como o solvente da vida. De fato, é essencial para todos os organismos vivos conhecidos e pode até ser necessário para todas as formas de vida desconhecidas no universo [1]. Dentro dos organismos, a água atua como um solvente útil, suportando muitas funções fisiológicas vitais. Entre outras coisas, este solvente é capaz de solubilizar inúmeras moléculas diferentes, faz parte de várias vias metabólicas fundamentais e permite a neutralidade ácido-base e a função enzimática. Todas essas vantagens também podem ser utilizadas em laboratório por químicos. Além de ser um solvente útil, muitos pesquisadores consideram a água como o solvente mais verde em química, tanto do ponto de vista experimental quanto industrial [2,3,4,5]. Além disso, é claro que tem havido um crescimento contínuo no interesse pela água na solubilização e extração desde a década de 1980,

Tal interesse em usar a água como solvente pode ser atribuído à sua fácil acessibilidade e baixo custo, juntamente com suas propriedades ecológicas (não toxicidade, renovabilidade, segurança e facilidade de manuseio, facilidade de tratamento e degradação, etc.). No entanto, quando a água é usada para solubilizar ou extrair produtos naturais (NPs) de recursos biológicos reais, esse solvente parece ser relativamente ineficiente. Por exemplo, o flavonóide rutina - que é teoricamente bastante polar de acordo com seu coeficiente de partição (Kow ≈ −0,47) [6] - é apenas moderadamente solúvel em água (S ≈ 130–150 mg/L) [6,7]. Para superar uma eficiência tão baixa na solubilização ou extração de NPs, os pesquisadores desenvolveram diferentes métodos para aumentar o potencial solvente da água, aproveitando suas qualidades ecológicas. Na virada do milênio, Yalkowsky [8] resumiu os principais métodos para aumentar o potencial de solvente da água principalmente para solubilizar drogas de forma mais eficiente. Esses métodos consistem no seguinte: faixa de pH e sais, co-solventes, surfactantes, ligantes complexantes, complexos de inclusão, complexos de empilhamento e hidrótropos.

Uma vez que esses sete métodos iniciais para solubilizar NPs em água foram descritos no início dos anos 2000, foram introduzidas maneiras adicionais de aumentar a solubilidade de tais compostos em água. Nomeadamente, os solventes comutáveis ​​foram descobertos em 2010 [9] seguidos pelos Natural Deep Eutectic Solvents (NADES) descritos pela primeira vez em 2011 [10]. Esses dois métodos de solubilização relevantes podem ser facilmente aplicados para modificar as propriedades solventes da água. De fato, os solventes comutáveis ​​incluem água comutável e o NADES pode ser dissolvido em água para que o sistema permaneça um solvente aquoso. Estas técnicas têm continuado a captar a atenção dos cientistas ao ponto que ainda hoje são publicados inúmeros artigos com vista a alargar a sua utilização e a descobrir e patentear novos ingredientes.

Neste ponto, um total de nove métodos foram estabelecidos e são amplamente descritos como técnicas de solubilização . Todos esses métodos também podem ser aplicados na extração de NPs de material biológico. Embora uma técnica de solubilização relevante não constitua necessariamente uma técnica de extração eficiente - como foi notavelmente demonstrado com o estudo de caso do alecrim [11] - com os ajustes apropriados implementados, tais técnicas podem ser usadas tanto para a solubilização quanto para a extração de NPs .Se considerarmos agora os métodos de extracção à base de água, podemos enriquecer este conjunto de métodos com outras quatro técnicas inovadoras, nomeadamente a utilização de enzimas [12], extracção reactiva, extracção de água vegetal in situ (ISPWE) [13] e extracção de água subcrítica (SWE) [14], que dá um total de treze métodos de extração à base de água.

Esta revisão apresenta o princípio básico de treze métodos para aumentar o poder solvente da água na extração verde de NPs. Esses métodos são então analisados, comparados e avaliados, com uma pontuação que reflete sua eficiência global de extração verde. Além disso, espera-se que o futuro da extração verde à base de água consista em combinações relevantes desses métodos para alcançar maiores rendimentos de extração e maiores perfis de extração. O interesse de alguns desses métodos combinados será discutido. Por fim, avalia-se o impacto potencial desses métodos como prospecto sob o prisma da extração verde e os princípios da química verde, então vinculados aos correspondentes Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) definidos pelas Nações Unidas.

 

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Lajoie, L.; Fabiano-Tixier, A.-S.; Chemat, F. Água como Solvente Verde: Métodos de Solubilização e Extração de Produtos Naturais—Soluções Passadas, Presentes e Futuras. Pharmaceuticals  2022 ,  15 , 1507. https://doi.org/10.3390/ph15121507