Classificação multivariada de ervas medicinais da Região Amazônica e suas infusões de acordo com sua composição mineral

Multivariate classification of medicinal herbs from the Amazon Region and their infusions according to their mineral composition

medicinal plants; multivariate analysis; FAAS

ARTIGO

Classificação multivariada de ervas medicinais da Região Amazônica e suas infusões de acordo com sua composição mineral

Multivariate classification of medicinal herbs from the Amazon Region and their infusions according to their mineral composition

Victor W. B. Diniz^I; Heronides A. Dantas Filho^I; Regina C. S. Müller^I; Kelly G. Fernandes^I,*; Dulcidéia C. Palheta^II

^IFaculdade de Química, Instituto de Ciências Exatas e Naturais, Universidade Federal do Pará, 66075-110 Belém - PA, Brasil

^IIInstituto de Saúde e Produção Animal, Universidade Federal Rural da Amazônia, Av. Pres. Tancredo Neves, 2501, 66077-901 Belém - PA, Brasil

ABSTRACT

In this study, the mineral composition of leaves and teas of medicinal plants was evaluated. Ca, Cu, Fe, Mg, Mn e Zn were determined in the samples using flame atomic absorption spectrometry. Principal component analysis was applied to discriminate the samples studied. The samples were divided within the 2 groups according to their mineral composition. Copper and iron were the variables that contributed most to the separation of the samples followed by Ca, Mg, Mn and Zn. The information in the principal component analysis was confirmed by the dendrogram obtained by hierarchical cluster analysis.

Keywords: medicinal plants; multivariate analysis; FAAS.

INTRODUÇÃO

A utilização de ervas medicinais é uma prática muito comum e bastante difundida em várias partes do mundo. As ervas são coletadas nas florestas ou quintais residenciais e podem ser comercializadas em feiras livres, supermercados, farmácias de manipulação ou em lojas especializadas. O tratamento com ervas medicinais apresenta-se como uma alternativa ao tratamento da medicina convencional e pode utilizar várias partes das plantas como raiz, caule, folha, flores, frutos ou sementes dependendo da espécie vegetal. A forma de preparação também pode ser variada, porém, a mais utilizada é a infusão (chá), que se apresenta como uma das bebidas mais consumidas no mundo, seja pelo sabor agradável, seja por seu potencial terapêutico que auxilia a cura de doenças.^1-3 Não há um rigor, por parte dos consumidores, na preparação e na utilização das infusões (chás) de plantas medicinais, uma vez que sua preparação e sua indicação na maioria das vezes é herança de antigas culturas. Além disso, a maioria das ervas medicinais encontradas na região amazônica não possui as suas propriedades bem estudadas.

A Amazônia possui uma flora bastante variada. A utilização de ervas medicinais é bastante antiga na região amazônica, herança de tribos indígenas que habitavam na região e repassaram as suas tradições, contribuindo assim para o uso das ervas pela população no tratamento de doenças.

Nos últimos anos tem surgido uma grande preocupação em se conhecer a composição das ervas medicinais, visto que muitas delas são indicadas para as mais diversas enfermidades que acometem o homem. Muitas pessoas ainda utilizam ervas ou preparados medicinais como primeiro recurso terapêutico no tratamento de enfermidades.^4,5 Um grande interesse vem sendo dado ao estudo de constituintes inorgânicos presentes em alimentos, bebidas e fitoterápicos, porque estes elementos podem auxiliar no metabolismo ou, dependendo da sua concentração, podem ser prejudiciais à saúde do homem.^6,7

O estudo da composição mineral nas plantas medicinais tem se mostrado bastante relevante, uma vez que as plantas podem ser uma fonte alternativa de minerais necessários para manter a saúde do corpo.⁸ Os constituintes inorgânicos estão envolvidos em muitas funções importantes do corpo humano, tais como a mineralização óssea, reações enzimáticas, secreção de hormônios, proteção de células e lipídios.^9,10 Os elementos químicos podem ser encontrados incorporados à estrutura de proteínas (metaloproteínas), enzimas (metaloenzimas) e a complexos de carboidratos que participam de reações bioquímicas no organismo em diferentes matrizes.¹¹

Os constituintes inorgânicos podem exercer algumas funções metabólicas no corpo humano. O cálcio, por exemplo, está presente nos ossos e dentes, auxilia na coagulação sanguínea, na contração e no relaxamento muscular e é ativador de várias enzimas O cobre é necessário para o transporte do ferro, está envolvido na síntese do tecido conjuntivo e na proteção antioxidante. O ferro é essencial na formação da hemoglobina e está presente em várias enzimas. O magnésio atua como coenzima em todas as enzimas envolvidas na transferência de fosfato e é importante para a transmissão de impulsos nervosos. O manganês é importante em vários sistemas enzimáticos, faz parte da enzima arginase formadora da ureia e catalisa a síntese de cartilagens. O zinco tem efeito na síntese de proteínas, essencial para a mobilização hepática da vitamina A, atua na maturação sexual, fertilidade e reprodução e apresenta um importante papel no desenvolvimento e na regulação do apetite.^12,13

Nos últimos anos, a análise multivariada tem sido introduzida para o tratamento de dados em diversas matrizes. A análise de componentes principais (PCA) e a análise hierárquica de agrupamentos (HCA) são métodos de análises exploratória que visam evidenciar similaridades ou diferenças entre amostras de um determinado conjunto de dados.^4,14,15

Vários trabalhos têm sido encontrados na literatura sobre a determinação dos teores de constituintes inorgânicos em ervas medicinais no Brasil e no exterior,^4,6,16-19 mas são escassos os relatos referentes à composição mineral das plantas medicinais da região amazônica estudadas neste trabalho. Sendo assim, neste estudo foi avaliada a composição mineral (Ca, Cu, Fe, Mg, Mn e Zn) de 10 espécies de ervas medicinais da região amazônica e suas infusões (chás). A análise multivariada foi utilizada para melhor interpretar os dados.

PARTE EXPERIMENTAL

Instrumentação

Um espectrômetro de absorção atômica com chama (SpectrAA 220,Varian, Mulgrave, Victoria, Austrália) foi usado para determinação de cálcio, cobre, ferro, magnésio, manganês e zinco nas folhas secas e nos chás das ervas medicinais. Como fonte de radiação foram usadas lâmpadas de catodo oco para Ca, Cu, Fe, Mg, Mn e Zn operando a 10, 4, 14, 4, 15 e 10 mA, respectivamente. As resoluções espectrais utilizadas foram 0,5 (Ca, Cu e Mg), 0,2 (Fe e Mn) e 1,0 nm (Zn). Os comprimentos de onda usados para Ca, Cu, Fe, Mg, Mn e Zn foram 422,7; 324,8; 248,3; 285,2; 279,5 e 213,9 nm, respectivamente. A mistura ar/acetileno foi utilizada como gás oxidante e combustível, respectivamente.

Para a digestão das amostras foi utilizado um bloco digestor Tecnal (Modelo TE-040/25-1, Piracicaba, São Paulo, Brasil).

Reagentes e soluções

Todos os reagentes utilizados foram de grau analítico. As soluções foram preparadas com água purificada (resistividade 18,2 MΩ cm) em sistema Elga (Elgastat, Buckinghamshire, England).

As soluções de referência de 1000 mg L^-1 Ca, Cu, Fe, Mg, Mn e Zn (SpecSol, São Paulo, Brasil) foram utilizadas na preparação dos padrões analíticos de referência.

Ácido nítrico (Quimex, São Paulo, SP, Brasil) foi usado na digestão das ervas medicinais. Peróxido de hidrogênio 30% m/m (Synth, São Paulo, Brasil) foi usado como agente oxidante auxiliar.

Óxido de lantânio (Synth, São Paulo, Brasil) e ácido clorídrico (Quimex, São Paulo, Brasil) foram usados para preparar a solução de cloreto de lantânio usada na diluição dos digeridos e dos chás das ervas medicinais para determinação de Ca e Mg por FAAS.

Amostras

As folhas de Pariri (Arrabidaea chica), Aroeira (Schinus molle), Insulina (Cissus sicyoides), Unha de Gato (Uncaria tomentosa), Graviola (Annona muricata), Peão Branco (Jatropha curcas), Malva Branca (Sida cryphiopetala), Lacre (Vismia guianensis), Perpétua Branca (Gomphrena globosa) e Vinagreira Roxa (Hibiscus sabdariffa) foram adquiridas no Mercado do Ver-o-Peso em Belém-PA. Todas estas ervas foram produzidas na região metropolitana de Belém. A Tabela 1 apresenta as amostras com seus nomes populares, código de identificação e finalidade medicinal.

Foram adquiridas aproximadamente 1000 g de folhas frescas que foram lavadas com água desionizada e, posteriormente, secas em estufa à 40 ºC até peso constante. As folhas da ervas medicinais já secas foram pulverizadas com auxílio de gral e pistilo e, em seguida, armazenadas em frascos de polietileno.

Procedimento analítico

Digestão das amostras

Uma massa de aproximadamente 0,5 g de folha seca pulverizada foi pesada e, em seguida, transferida para um tubo de digestão em triplicata. Um volume de 4 mL de HNO₃ 65% (v/v) e 2 mL de H₂O₂ 30% (m/m) foi adicionado em cada tubo de digestão contendo a amostra. Os tubos de digestão foram colocados no bloco digestor à 170 ºC até digestão completa, quando não se observou nenhum resíduo.^4,20

Após o procedimento de digestão, os tubos foram retirados do bloco digestor e resfriados à temperatura ambiente. Após o resfriamento, os digeridos obtidos foram transferidos para frascos volumétricos e os volumes ajustados para 50 mL com água desionizada. Os brancos analíticos foram preparados pelo mesmo procedimento sem a adição da amostra. Para análise de cálcio e magnésio, uma alíquota dos digeridos foi diluída com cloreto de lantânio 1% m/v.²¹

Preparação da infusão

Uma massa de aproximadamente 1,0 g de cada amostra foi pesada e, em seguida, foram adicionados 25 mL de água fervente. A infusão foi deixada em repouso até atingir a temperatura ambiente e, então, foi filtrada em papel de filtro quantitativo.^22,23

Análise elementar

Cálcio, cobre, ferro, magnésio, manganês e zinco foram determinados nos digeridos e nos chás por FAAS. O material de referência certificado GBW 07604 (Poplar Leaves) foi usado para validar o procedimento de preparo da amostra e as medidas no FAAS. O GBW07604 foi digerido pelo mesmo procedimento das folhas de ervas medicinais. O limite de detecção (LOD) e o limite de quantificação (LOQ) foram calculados usando-se 10 medidas do branco analítico, onde o LOD = 3 x s/m e o LOQ = 10 x s/m, sendo s o desvio padrão das medidas do branco analítico e m a inclinação da curva analítica usada na determinação dos elementos estudados (Tabela 2).^24-27

RESULTADOS E DISCUSSÃO

As concentrações de cálcio, cobre, ferro, magnésio, manganês e zinco determinadas nos digeridos de 10 ervas medicinais e seus chás por FAAS são apresentadas na Tabela 3.

Os níveis de Ca, Cu, Fe, Mg, Mn e Zn obtidos nos digeridos das amostras variaram entre 1,9-26,3%; 4,0-10,6 µg g^-1; 99,1-345,2 µg g^-1; 0,14-1,6%; 9,6-154,7 µg g^-1 e 9,4-216,2 µg g^-1, respectivamente (Tabela 3).

Os valores para Ca, Cu, Fe, Mg, Mn e Zn encontrados por outros autores para algumas plantas medicinais foram 0,3-3,4%;^8,28 1,4-24,4 µg g^-1;^2,29 44-9600 µg g^-1;⁶ 0,02-1,0%;^4,17 1,6-155 µg g^-130,17 e 0,19-221 µg g^-1,^7,16 respectivamente.

Os níveis mais elevados de cálcio, entre as amostras estudadas, foram encontrados nos digeridos de insulina (IND), peão branco (PED), vinagreira roxa (VRD), pariri (PAD) e graviola (GRD). Os níveis mais elevados de magnésio foram obtidos nos digeridos de insulina (IND) e perpétua branca (PBD). Nestas amostras, os teores encontrados foram maiores que os valores obtidos por outros autores.^{2,6-8,17,28-30} Isto pode ser devido à composição química do solo, uso de fertilizantes ou até mesmo pela fisiologia do vegetal.^31,32

As concentrações obtidas para Ca, Cu, Fe, Mg, Mn e Zn nos chás variaram de 0,3-2,4%; 0,55-2,1 µg g^-1; 1,50-30,2 µg g^-1; 0,03-0,95%; 2,9-49,1 µg g^-1 e 1,2-60,7 µg g^-1, respectivamente.

Os teores encontrados para os chás de plantas medicinais estudadas por outros autores variaram entre 0,014-4,0% para Ca;²⁸ 1,2-8,4 µg g^-1 para Cu;²⁸ 1,4-59,5 µg g^-1 para Fe;^22,28 0,002-0,9% para Mg;^16,28 9,6-741,7 µg g^-1 para Mn²⁸ e 2,7-50,2 µg g^-1 para Zn.²⁸ Vale ressaltar que neste estudo foi usado apenas 1,0 g de planta seca para 25 mL de água desionizada para fins experimentais. Sendo assim, pode-se estimar que em uma xícara de chá (200 mL) a população amazônica pode consumir cerca de 4,0 a 8,0 g de folha seca por dia.

Os menores valores de cobre nos chás estudados foram encontrados para as amostras de lacre (LAC), graviola (GRC), pariri (PAC), malva branca (MBC) e vinagreira roxa (VRC). Para o manganês, os menores níveis foram obtidos para malva branca (MBC), lacre (LAC) e aroeira (ARC). As amostras que apresentaram baixos teores para zinco foram aroeira (ARC), graviola (GRC), pariri (PAC) e unha de gato (UGC). A amostra de perpétua branca (PBC) teve um valor alto para o zinco.

Os teores encontrados nos chás foram menores quando comparados às concentrações obtidas para os mesmos elementos nos digeridos das folhas de ervas medicinais estudadas. Entre as amostras de chás analisadas destaca-se a Vinagreira Roxa (VRC) que apresentou as maiores concentrações de ferro, magnésio e zinco, enquanto na amostra Perpétua Branca (PBC) foram obtidos altos níveis de cobre, ferro e magnésio.

Os resultados obtidos foram autoescalados, recurso utilizado em análise estatística onde se centram os dados na média e divide-se cada um pelo desvio padrão, de forma que todas as variáveis passam a ter a mesma importância, ou seja, o mesmo peso. Em seguida, os valores recalculados foram submetidos aos métodos de análise de componentes principais (PCA) para a classificação de 20 amostras, sendo 10 digeridos das amostras e 10 amostras de chás das ervas medicinais estudadas.¹⁴

Para realização do tratamento estatístico os dados originais foram dispostos na forma de uma matriz de ordem 20x6, na qual estavam representadas as 20 determinações e as 6 variáveis estudadas.

A 1ª (PC1) e 3ª (PC3) componentes principais (PC) explicaram 68,54% da informação dos dados originais. Uma nítida separação entre as amostras digeridas e os chás pode ser observada na Figura 1a, onde se evidencia a grande correlação entre Ca, Mg, Mn e Zn, que mostraram variabilidade de teores diferentes em relação a cobre e ferro (Figura 1b).

Entre as plantas estudadas, destaca-se o comportamento do digerido da amostra PBD que, na Figura 1a (scores), se apresenta bem distante das demais, quando se compara sua posição com a Figura 1b (loadings) que contêm informações sobre os constituintes inorgânicos, confirmando que esta apresenta os teores mais elevados de Mg, Mn e Zn. Percebe-se, portanto, o seu comportamento diferente das demais plantas, uma vez que tanto o digerido de PBD quanto o seu chá (PBC) possuem sempre os maiores valores para Mg, Mn e Zn.

Entre as amostras de chás destaca-se a amostra PBC que na Figura 1a se apresenta de forma semelhante ao seu digerido (PBD). Esta amostra apresenta altos teores de Cu, Mg, Mn e Zn, o segundo maior nível de Fe e a quinta maior concentração de Ca entre os chás estudados. Pode ser observada a grande relação que existe entre as amostras de Perpétua Branca que, tanto nos seus digeridos como nos chás, têm sempre os maiores valores para Mg, Mn e Zn nas amostras estudadas.

Os digeridos das amostras de Lacre (LAD), Unha de Gato (UGD) e Graviola (GRD) encontram-se em um quadrante (Figura 1a) em que suas posições se sobrepõem às amostras que contêm cobre (Figura 1b). Isto pode ser confirmado na Tabela 3, pois estas amostras apresentam os maiores teores de cobre. Um comportamento semelhante é observado para os digeridos de Malva Branca (MBD) e Vinagreira Roxa (VRD) em relação ao ferro. Isto pode ser confirmado através da Tabela 3, onde estas amostras apresentam a 1ª e a 3ª maior quantidade de ferro entre os digeridos estudados.

As tendências observadas através das PCs foram confirmadas através do dendrograma obtido pela análise hierárquica de agrupamentos (Figura 2). Pode ser observada na Figura 2 a formação de dois diferentes agrupamentos separados pela máxima dissimilaridade com distância Euclidiana normalizada de 15,1. O primeiro grupo (amostras de chá) mostra a formação de dois subgrupos, devido às diferenças encontradas na composição mineral dos chás estudados. O segundo grupo formado pelos digeridos das amostras, PBD e IND, aparece no dendrograma separado das demais amostras do conjunto de dados.

CONCLUSÃO

Este estudo é o primeiro a reportar a composição mineral de 10 espécies diferentes de plantas medicinais cultivadas na região amazônica. As informações extraídas através da análise multivariada aplicada aos dados de concentração dos constituintes inorgânicos estudados permitiram elucidar alta correlação entre Cu e Fe, bem como Ca, Mg, Mn e Zn e também Mg, Mn e Ca. As amostras de perpétua branca, tanto no chá (PBC) quanto no digerido (PBD), apresentaram as maiores concentrações para Mg, Mn e Zn, justificando sua posição isolada nos seus respectivos agrupamentos no gráfico dos scores. Apesar de serem estudadas 10 espécies diferentes de plantas medicinais, com grande variabilidade nos teores dos constituintes inorgânicos, observou-se que a combinação da PC1xPC3 separou as 20 amostras em 2 grupos (digeridos e chás) e os elementos estudados que mais contribuíram para esta separação foram Cu e Fe e, em seguida, Ca, Mg, Mn e Zn. As informações obtidas pelas PCs foram confirmadas pela HCA.

AGRADECIMENTOS

Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e à Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Pará (FAPESPA). Ao M. Sc. F. I. M. C. pela ajuda no melhoramento da resolução das figuras de PCA e HCA.

Recebido em 19/5/12; aceito em 17/8/12; publicado na web em 23/1/13

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  18 Mar 2013
• Data do Fascículo
  2013

Histórico

• Recebido
  19 Maio 2012
• Aceito
  17 Ago 2012