Termodinâmica e cinética de formação de complexos supramoleculares sintetizados a partir da interação entre compostos bioativos e biopolímeros

Abstract

A incorporação de compostos bioativos em formulações alimentares tem ganhado destaque na indústria devido às diversas funções que são capazes de desempenhar. Em geral, estes ativos são antioxidantes, antimicrobianos, anticancerígenos, pigmentam os alimentos ou são moléculas necessárias ao organismo humano. Dentre estes compostos de interesse se destacam a cafeína (CAF), a luteína (LUT) e o β- caroteno (BCR). Porém, apesar de seus inúmeros benefícios tecnológicos e na saúde humana, o uso destas moléculas é limitado na indústria de alimentos pois são moléculas de baixa solubilidade em meio aquoso ou sensíveis a degradação pela luz, calor e oxigênio como no caso da LUT e do BCR. Para que seja possível a veiculação destes ativos em alimentos, é necessário o uso de estratégias como a formação de complexos. Um complexo é formado por uma molécula de carreadora, que pode ser uma proteína como a β-lactoglobulina (BLG) ou um carboidrato como a β-ciclodextrina (BCD), e a molécula de interesse. Assim, uma abordagem interessante para o estudo destes complexos é a elucidação parâmetros cinéticos e termodinâmicos da formação de complexos. Neste trabalho a formação do complexo BLG-CAF foi elucidada pelas técnicas de espectroscopia de fluorescência (FS), calorimetria de titulação isotérmica (ITC) e docking molecular (MD). Os resultados obtidos mostraram que o complexo foi formado e que as diferenças entre as técnicas FS e ITC geram uma diferença na estequiometria do complexo (FS - 1:1, ITC - 1:3), enquanto que os modelos obtidos pelo docking molecular demonstram que o melhor modelo 𝛥𝐺° 𝑀𝐷 = (−20.38 kJ.mol-¹) está em concordância com a FS, mas que os dados obtidos pelo ITC também são válidos. Os resultados obtidos pela FS mostram ainda que a conformação da BLG altera a termodinâmica de interação com a CAF Já a formação dos complexos BCD- BCR e BCD-LT foi avaliada pela técnica de ressonância plasmônica de superfície (SPR), em que foi verificada a formação de um complexo termodinamicamente estável entre o BCD e os carotenoides BCR e LT, com predominância da forma complexada sobre as formas livres (𝛥𝐺° 𝑆𝑃𝑅< 0). A taxa de associação para BCD-BCR foi mais rápida do que o complexo BCD-LT. Além disso, a formação do complexo BCD-BCR foi entropicamente dirigida sugerindo que a interação ocorre por forças hidrofóbicas enquanto a formação do complexo BCD-LT foi conduzida entalpicamente principalmente devido à formação de ligações de hidrogênio. Um complexo intermediário é formado pela associação de ligantes livres ou dissociação do complexo estável para ambos os complexos. A partir dos resultados obtidos, nota-se que os complexos estudados podem ser utilizados para a incorporação destes compostos bioativos em matrizes de interesse e parâmetros cinéticos e termodinâmicos apresentados neste estudo podem contribuir para otimizar estas aplicações. Palavras-chave: Nanocarreador. Compostos bioativos. Carotenoides. Cafeína. Proteína. Interação intermolecular.