Extraction and isolation of diosgenin from yams

EXTRAÇÃO E ISOLAMENTO DE DIOSGENINA DE BARBASCO ( 1 ) MARCO ANTONIO TEIXEIRA ZULLO (2- 5 ), MARIA TEREZA BARALDI RAMOS (2), DOMINGOS ANTONIO MONTEIRO (3) e GENTIL GODOY JR. (4) RESUMO Dioscorea composite Hemsl. e D. floribunda Mart. & Gal., introduzidas no Brasil, mostraram teores de diosgenina de 3,15 ± 1,41% e 4,72 ± 0,24% na matéria seca dos tubérculos, com pureza mínima de 54,7 e 39,2% respectivamente, lamogenina também ocorre nos tubérculos de ambas as espécies. O teor de diosgenina em D. composita é crescente com a idade da planta, mostrando um máximo pronunciado em torno do terceiro ano de cultivo e estabilizandc-se ao redor do sexto ano. Termos de indexação: barbasco, Dioscorea composita Hemsl., Dioscorea floribunda Mart. & Gal., Dioscoriaceae, diosgenina, iamogenina. 1. INTRODUÇÃO Diosgenina (25R-espirost-5-en-3 /}-ol) é uma sapogenina esteroídica isolada, inicialmente, de Dioscorea tokoro Makino (TSUKAMOTO & UENO, 1936) e, posteriormente, de numerosas dioscoriáceas mexicanas (MARKER et ai., (1) Recebido para publicação em 26 de novembro de 1985. (2) Seção de Fitoqufmica, Instituto Agronômico (IAC), Caixa Postal 28,13001 Campinas (SP). (3) Seção de Rafzes e Tubérculos, IAC. (4) Estação Experimental de Ubatuba, IAC. (5) Com bolsa de pesquisa do CNPq. 1943). Com o desenvolvimento de métodos para sua transformação em progesterona (MARKER et ai., 1940; MARKER, 1947), tomou-se uma das matérias-primas de importância para o desenvolvimento da moderna indústria esteroídica (FIESER & FIESER, 1959). A introdução de D. composita Hemsl, e D. floribunda Mart. & Gal., na Seção de Raízes e Tubérculos do Instituto Agronômico, realizou-se pela inexistência, no Brasil, de dioscoriácea que permitisse a obtenção, economicamente viável, de diosgenina. Este trabalho caracteriza os teores desta sapogenina no material introduzido no País e relata um método para sua extração e purificação. 2. MATERIAL E MÉTODOS Material vegetal: Sementes de D. composita e D. floribunda, originárias do México, registradas no Serviço de Introdução de Plantas do IAC sob os n9s 41.455 e 41.456, foram semeadas em caixa coletiva em fevereiro de 1968, na Seção de Raízes e Tubérculos, e transplantadas para vasos individuais em abril. Em setembro, 31 plantas de D. composita foram transferidas para a Estação Experimental de Ubatuba: sob reprodução e seleção, forneceram outras 210, que foram plantadas na Estação Experimental de Pariquera-Açu em agosto de 1974. Extração e isolamento de diosgenina: Tubérculos de barbasco foram fatiados, secos a 60 °C até peso constante e pulverizados em moinho tipo Wiley. Cada 100 g de matéria seca foram refluxados por cinco horas com 500 ml de ácido clorídrico 1.92N. Após resfriamento à temperatura ambiente, a mistura de hidrólise foi filtrada a vácuo em funil de Buchnere lavada com cerca de 1.500 ml de água. O resíduo de hidrólise foi seco em estufa a 65 °C até peso constante e extraído em soxhlet com 150 ml de hexano durante oito horas. A solução hexânica foi concentrada em evaporador rotatório e seca em estufa a 105°C até peso constante. A diosgenina bruta obtida foi isolada por recristalização em acetona e lavagem com hexano. Concentração das águas-mãe acetônica e hexânica combinadas e recristalização em metanol forneceram uma segunda coleta de diosgenina. Alternativamente, foi utilizado o método de MORRIS et ai. (1956) para a extração e isolamento de diosgenina de tubérculos frescos de barbasco. Purificação de diosgenina: Amostra analiticamente pura de diosgenina foi obtida por çromatografia de adsorção em coluna, empregando-se, para cada grama de diosgenina isolada, 20 g de silicaf(70^-200 "mêsff) ê 2 g de carvão ativo (porção superior), eluindo-se com hexano (50 ml) e acetona (200 ml), seguindo recristalização em metanol do eluato acetônico concentrado. Determinação da pureza da diosgenina bruta: A pureza de algumas amostras de diosgenina bruta, extraída aos 39 meses, foi determinada por çromatografia em fase gasosa pelo método de ROZANSKI (1972) e por espectrofctometria de ultravioleta. Ambas as análises foram realizadas pelos Laboratórios Lepetit Acetilação de diosgenina: Foi realizada pelo método de BRUCE & RALLS (1943), fornecendo o acetato de diosgenina. Determinação dos pontos de fusão e rotação óptica: Os pontos de fusão foram determinados em capilares selados e as rotações ópticas, em clorofórmio, em concentrações de 10 mg/ml. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Os teores de diosgenina em tubérculos de D. composita, cujo desenvolvimento no campo foi acompanhado, mostraram-se crescentes com a idade de cultivo, tendendo a um limite à medida que a cultura se tomou perene e apresentando um máximo pronunciado ao redor dos três anos de cultivo, como mostra a figura 1: esse máximo coincide com a época de floração mais vigorosa observada na espécie. Tais dados são qualitativamente semelhantes aos apresentados por CRUZADO et ai. (1965) para o cultivo de D. floribunda. Embora se tenham observado teores de diosgenina de até cerca de 7% na matéria seca do tubérculo aos 39 meses de cultivo no campo, esse teor nessa época foi de 4,00 ± 1,79%, enquanto em todo o período foi de 3,10 ± 1,31%. Devido a D. floríbunda apresentar um comportamento mais frágil no campo, seus teores de diosgenina não foram examinados ao longo do tempo. Tubérculos da espécie, com seis anos de cultivo, apresentaram 4,72 ± 0,24% de diosgenina. Com base na verificação de que o teor de diosgenina nos tubérculos de D. composita era crescente com a idade do cultivo, tubérculos desta espécie aos 33 e 36 meses, de quatro clones, foram divididos em terços apical, mediano e basal, e cada porção analisada quanto à diosgenina (Quadro 1). A análise de variância mostrou que os teores de diosgenina são significativamente dependentes do clone, da posição amostrada e da idade do cultivo, bem como da interação entre clone e as outras variáveis. Analisando diversas dioscoriáceas mexicanas, MARKER et ai. (1943) encontraram 0,3% de diosgenina na matéria seca do tubérculo de D. composita, e WALL et ai. (1954), um mínimo de 1,2% e um máximo de 3,0%. SAUVAIRE & BACCOU (1978) encontraram 3,2% de diosgenina na matéria seca de D. ftoribunda. BARBOSA F9 et ai. (1982, 1983) isolaram diosgenina, em rendimento não especificado, de D. trisepta, isolando ^-sitosterol e nenhuma ou insignificante quantidade de diosgenina em sete outras dioscórias nativas no Nordeste brasileiro. Para comparar o método de extração aqui descrito ao preconizado por MORRIS et ai. (1956), um mesmo tubérculo de D. composita foi analisado por ambos os métodos. Pelo primeiro, o teor de diosgenina na matéria seca foi de 2,61 ± 0,14%, em oito repetições, enquanto, pelo método de MORRIS et ai. (1956), verificou-se um teor de diosgenina de 1,97 ± 0,21% na matéria seca, em duas repetições. A extração mais efetiva aqui observada parece ser devida a uma melhor homogeneização do material pela pulverização da amostra: isso permite uma hidrólise mais eficiente do material (...truncated)