Isolamento e caracterização dos compostos macromoleculares do café verde e torrado

Abstract

Neste trabalho foi estudado o material de alto peso molecular m; >10 kDa) extraído com água quente (80°C) a partir de três cafés verdes de diferentes origens geográficas, botânicas e tipo de processamento do verde: café Costa Rica (café arábica lavado), café Brasil (café arábica natural) e café Uganda (café robusta natural). O HMWM dos cafés em verde e torrados foi caracterizado quanto a sua composição polissacarídica, proteica e conteúdo de compostos fenólicos. Verificou-se um comportamento diferente entre os cafés arábicas e o café robusta estudados no que diz respeito a variação do conteúdo de polissacarídeos totais recuperados no HMWM. Esta diferença residia principalmente no diferente conteúdo de galactomananas extraídas e retidas no HMWM para as diferentes variedades de café. A estrutura dos polissacarídeos foi determinada por análise de metilação; para os cafés verdes, os polissacarídeos mais abundantes eram arabinogalactanas do tipo II e galactomananas; para os cafés torrados os polissacarídeos mais abundantes eram galactomananas substancialmente diferentes das obtidas para o café verde no que diz respeito ao grau de polimerização e grau de substituição. A estrutura das proteínas do HMWM do café verde foi determinada por SDS-PAGE sob condições não redutoras e redutoras, não se tendo verificado diferenças significativas. Os padrões de SDS-PAGE dos cafés torrados sugerem uma alteração drástica na estrutura das proteínas extraídas por acção da torra. A quantidade de compostos fenólicos retidos no HMWM aumentou com o grau de torra dos cafés. Os HMWM obtidos para os diferentes cafés e graus de torra foram fraccionados por precipitação em soluções de concentração crescente de etanol. A fracção Et50, mais rica em galactomananas, foi posteriormente fraccionada por cromatografia de exclusão molecular em Sephacryl S-400 utilizando para a monitorização dos eluentes testes químicos específicos para proteínas, polissacarídeos e compostos fenólicos. A utilização de condições que eliminam as pontes de hidrogénio permitiu determinar que a totalidade dos compostos fenólicos presentes na fracção Et50 se encontram covalentemente ligados ao material de alto peso molecular, o qual apresentava uma cor castanha. Em adição, a co-eluição do material proteico com a banda de polissacarídeos e compostos fenólicos na cromatografia de exclusão molecular em Sephacryl S-400 e o padrão de SDS-PAGE obtido para os cafés torrados sugere que as proteínas se encontravam covalentemente ligadas aos polissacarídeos. O conteúdo de proteínas e compostos fenólicos recuperados na fracção Et50 aumentou com o aumento do grau de torra. A aplicação da técnica de FTIR as fracções Et50 dos cafés torrados e estudo da sua correlação com a composição química utilizando um procedimento multivariado baseado na análise canónica de correlação, permitiu confirmar a composição química dos cafés e atribuir a configuração P aos resíduos de manose, configuração típica dos resíduos de manose das galactomananas.

Three coffees of different geographical and botanical origins and type of processing, were studied: Costa Rica coffee (wet processed arabica), Brazil coffee (dry processed arabica) and Uganda coffee (dry processed robusta). In this work, the high molecular weight material (HMWM; > 10 kDa) of each green and roasted coffee was extracted with hot water (80°C). The polysaccharide, protein and phenolic content of the HMWM was determined. The arabica and robusta coffees showed a different behaviour for the variation of the HMWM polysaccharide content with the degree of roast; this different behaviour was mainly due to the different galactomannan content extracted and retained in the HMWM. The polysaccharide structure was determined by methylation analysis. The green coffee polysaccharides extracted with hot water where mainly composed of a type I1 arabinogalactan and galactomannan, while for the roasted coffees the main extracted polysaccharide was a galactomannan substantially different from that obtained for the green coffees, with a different DP and branching degree. The protein structure was determined by SDS-PAGE under non-reductive and reductive conditions, and there was not found any significant difference for the three green coffees studied. The SDS-PAGE patterns for the roasted coffee extracts, suggest a drastic change in the protein structure by the roasting process. The phenolics content of the HMWM increased with the increase of the coffees degree of roast. The HMWM of the different coffees and different roasting degrees where fictionated in solutions of increasing ethanol concentration. The fraction Et50, was shown to be rich in galactomannan. This fraction was further fractionated by size exclusion chromatography in Sphacryl S-400, using for the effluent monitoring, specific chemical tests for polysaccharides, proteins and phenolics. Using conditions that disrupt hydrogen bonds it was found that the totality of the phenolics present in the Et50 fraction where covalently bound to the high molecular weight material which had a brown colour. Additionally, the co-elution of the protein material with polysaccharides and phenolics in the size exclusion chromatography in Sephacryl S-400, and the SDS-PAGE patterns obtained for the roasted coffees suggests that the proteins were also covalently linked to the high molecular weight material. The protein and phenolic content of the Et50 fraction increased with the increase of the degree of roast. The use of FT-IR spectra of the Et50 fraction material, and the study of the correlation with the chemical composition by applying a multivariate procedure based on canonical correlation analysis, was able to confirm the results obtained by chemical analysis and allowed to infer that the manose residues were on P configuration, the typical configuration of the manose residues of the galactomannans.