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A folha do cardo como fonte de compostos bioativos de valor económico:

A folha do cardo como fonte de compostos bioativos de valor económico: a importância da variabilidade genética na seleção de perfis químicos

Cynara cardunculus, vulgarmente conhecida por cardo, é um elemento ancestral da flora mediterrânica, que tem passado de geração em geração, pela sua resiliência e adaptabilidade. Largamente conhecido pelo potencial tecnológico da flor para a produção de queijos, há diversos relatos na medicina popular da utilização das folhas.

Há dez anos que o CEBAL iniciou o estudo de caracterização química e biológica da folha do cardo, numa ótica de valorização complementar. Hoje tem a decorrer três doutoramentos cujo objeto de estudo é o cardo, em forte parceria com a Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa, com a Faculdade de Ciências de Lisboa, com o INIAV (Estação de Melhoramento de Plantas – Elvas) e com a Universidade de Cádiz, em Espanha. Com abordagens complementares, é expectável o acesso a novos conhecimentos, que resultem em novas valorizações económicas, com foco no potencial da folha do cardo, de acordo com as atividades em curso no projeto financiado MedCynaraBioTeC – Seleção de Genótipos de Cynara cardunculus para novas aplicações biotecnológicas: potenciar a cadeia de valor do cardo, uma cultura mediterrânica bem adaptada (ALT20-03- 0145-FEDER-039495).

Investigar para transferir o conhecimento para o sector produtivo tem sido o mote orientador do trabalho desenvolvido no decorrer destes 10 anos em que o CEBAL se dedica ao estudo do cardo.

A folha do cardo como fonte de compostos bioativos

Da caraterização inicial das diversas partes da planta (caules, folhas e capítulos), rapidamente foi possível verificar que a riqueza química da folha do cardo valia o investimento e dedicação de esforços em termos da compreensão detalhada do seu potencial biológico. De acordo com os resultados alcançados, a folha do cardo apresenta uma concentração em lactonas sesquiterpénicas (uma família de compostos biologicamente ativos, envolvidos em diferentes processos metabólicos da própria planta) de aproximadamente 95 mg/g de peso seco de folha (Figura 1A) “1 ). No processo de identificação de quais as lactonas sesquiterpénicas presentes na folha do cardo, surpreendentemente a cinaropicrina (Figura 1B) foi a principal lactona sesquiterpénica presente, numa quantidade próxima das 87 mg/g de peso seco de folha 1” .

A estes resultados químicos conduziram-se uma bateria de ensaios e estudos moleculares, para determinar o potencial biológico dos extratos da folha do cardo, avaliando a sua capacidade antitumoral. Os resultados demonstraram o efeito dos extratos da folha do cardo na inibição da proliferação de células humanas de cancro da mama triplo negativo, incluindo a capacidade de bloqueio do ciclo celular das referidas células, impedindo a sua normal proliferação “2.

Em 2015, o potencial biológico da folha do cardo, centrado na elevada concentração de cinaropicrina conduziu a equipa de investigação a um novo desafio. A otimização do processo de extração da cinaropicrina, a partir da folha do cardo, recorrendo a solventes verdes (amigos do ambiente), bem como a tecnologias de extração economicamente mais sustentáveis. De acordo com os resultados obtidos, a metodologia de Extração Assistida por Ultrassons Pulsados (EAUP) revelou ser mais eficiente no processo de extração da cinaropicrina a partir da folha do cardo (Figura 2A) “3,4. A determinação dos parâmetros ótimos utilizando a EAUP e o etanol como solvente, foi largamente estudado, tendo-se no final do estudo alcançado as condições ótimas de extração (Figura 2B) “5 . Mantendo sempre uma ótica de valorização económica, por via da utilização diferenciada dos extratos da folha do cardo, o CEBAL juntamente com a Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa desenvolveu também um processo de fracionamento dos referidos extratos, com recurso à tecnologia de separação por membranas, obtendo como produto final um extrato rico em cinaropicrina; e uma segunda fração complementar rica em açucares “6 .

Formulações à base do extrato da folha de cardo para aplicações de valor acrescentado

No presente, o CEBAL encontra-se a desenvolver aplicações biotecnológicas para os extratos da folha de cardo, enriquecidos em lactonas sesquiterpénicas. Dentro das múltiplas possíveis abordagens, está em curso o desenvolvimento de filmes de quitosano com incorporação de extrato de cardo, para tratamento de feridas crónicas, tendo por base a atividade antiinflamatória dos mesmos7 . Em curso, e em parceria com a Universidade de Cadiz e com o INIAV-Elvas, está também a ser desenvolvido um bioherbicida.O CEBAL procura ativamente outras parcerias para valorizações de outras frações disponíveis.

Imagens sequenciais desde a folha do cardo até à obtenção de extratos da folha do cardo, e quantificação da cinaropicrina

A variabilidade genética natural da planta do cardo

Fenotipicamente a planta do cardo assume uma multiplicidade de características bastante distintas, plantas com picos, sem picos, de grande porte, de baixo porte, com diferentes recortes de folha, diferentes formatos do capítulo, e até mesmo com diferentes tonalidades dos pistilos. Esta variabilidade fenotípica é também traduzida numa variabilidade química, nomeadamente no que respeita às concentrações de cinaropicrina. Em 2015, no âmbito do projeto de Investigação ValBioTecCynara o CEBAL iniciou o estudo de 20 populações de Cynara cardunculus na região do Alentejo. A maioria das populações estudadas eram de ocorrência natural, distribuídas um pouco por todo o território, tendo sido também incluídas no estudo populações resultantes de ensaios prévios conduzidos pela Direção Regional de Agricultura e pelo Instituto Politécnico de Beja. Com recurso a marcadores moleculares, os resultados da caracterização genética, destas populações amostradas, permitiram verificar pela primeira vez uma elevada diversidade genética a nível da espécie, superior ao já descrito para populações da Península Ibérica”8 (Figura 3A).

As mesmas populações foram amostradas e avaliadas para outros parâmetros biológicos e químicos, entre eles a caraterização do perfil de produção de cinaropicrina. Os dados obtidos evidenciaram uma heterogeneidade apreciável. Estes resultados conduziram o CEBAL, em parceria com a Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa ao estudo de eventuais marcadores genéticos que possam estar associados à produção de cinaropicrina. No presente estão a ser avaliadas plantas com perfis extremos de produção de cinaropicrina (elevado versus baixo), plantas essas das quais está a ser obtido material genético para estudos de transcriptómica, recorrendo a técnicas de sequenciação de nova geração. Estas ferramentas permitirão identificar genes ou regiões do genoma que confiram ligação a características complexas, como a produção de cinaropicrina, avaliando a correlação entre o status da característica e a variação genética (Figura 3B).

O que perspetiva o CEBAL para os próximos 10 anos, relativamente ao estudo do cardo?

No futuro imediato o CEBAL pretende continuar a investir no desenvolvimento de novos conhecimentos, integrando esse know-how para o desenvolvimento, cada vez mais robusto, de um processo integrado à escala industrial de valorização da folha do cardo, contemplando quer a fase produtiva (em parceria com produtores do sector), quer a fase extrativa de compostos de valor acrescentado a partir do cardo (empresas de base-tecnológica), quer na avaliação e desenvolvimento de novas aplicações para os referidos extratos (papel central para as entidades de I&DT).

De futuro será muito importante o desenvolvimento de um programa de melhoramento para o cardo. A variabilidade natural existente representa um manancial de oportunidades, com diferentes perfis bioquímicos, mas que carece de ser orientado com vista a diferentes utilizações da planta

Será fundamental a continuidade do processo de divulgação de conhecimento e tecnologia, inerente à planta Cynara cardunculus como uma nova cultura de valor acrescentado, adaptada ao território, e com possibilidade de valorização económica integrada (fonte de flor para a produção de queijo, fonte de compostos bioactivos de valor económico, e fonte de biomassa para outras aplicações igualmente relevantes).

Conscientes de que a Valorização do Interior também passa pela valorização de culturas como o cardo, o CEBAL espera que daqui a 10 anos sejam produtores agrícolas e empresas de base tecnológica a falar, na perspetiva económica, do potencial desta planta.

Teresa Brás”1,2, Ana Paulino”1,3, Daniela Rosa”1,4,5, Jacqueline Santos”1, Liliana Marum”1,4, Octávio S. Paulo”3, Luisa Neves”2, João Paulo Crespo”2, Benvindo Maças”6 e Francisco Macias”5, Maria de Fátima Duarte”1,4*

  • 1 Centro de Biotecnologia Agrícola e Agro-Alimentar do Alentejo (CEBAL)/Instituto Politécnico de Beja (IPBeja), 7801-908 Beja, Portugal.
  • 2 LAVQ/REQUIMTE, FCT, Universidade Nova de Lisboa, 2829-516 Caparica, Portugal.
  • 3 Centre for Ecology, Evolution and Environmental Changes (cE3c), Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa, 1749-016, Lisboa, Portugal.
  • 4 MED – Mediterranean Institute for Agriculture, Environment and Development, CEBAL, 7801-908, Beja, Portugal.
  • 5 Allelopathy Group, Department of Organic Chemistry, INBIO Institute of Biomolecules, Campus de Excelencia Internacional Agroalimentario (ceiA3), University of Caìdiz, 11510 Puerto Real, Caìdiz, Spain.
  • 6 INIAV – National Institute for Agrarian and Veterinarian Research, Estrada Gil Vaz, Ap. 6, 7350-901 Elvas, Portugal.
  • *fatima.duarte@cebal.pt

Financiamento: O projeto MedCynaraBioTeC é financiado pelo Programa Operacional Regional do Alentejo (Alentejo 2020) – Sistema de Apoio à Investigação Científica e Tecnológica – Projetos de Investigação Científica e Desenvolvimento Tecnológico (IC&DT), através do Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional (FEDER). Os autores agradecem também à Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT) pelas bolsas de Doutoramento de Teresa Brás (SFRH/BD/110969/2015); Ana Paulino (SFRH/BD/145383/2019); Daniela Rosa (SFRH/BD/143845/2019), bem como ao projeto UIDB/05183/2020 (MED), e CEECINST/ 00131/2018 (Liliana Marum).

Referências bibliográficas:
  • 1- Ramos, P.A. et al. 2013, Journal of Agricultural and Food Chemistry 61, 8420-8429
  • 2- Ramos, P.A. et al. 2017 International Journal of Molecular Science 18(1) doi: 10.3390/ ijms18010063
  • 3- Bras, T. et al. 2020, Separation and Purification Technology, April, 116283
  • 4- European Patent 3466936B1 Extraction Processes for Cynaropicrin Present in the Leaves of Cynara cardunculus L.
  • 5- Bras, T. et al. 2020, Industrial Crop and Products, August, 112395
  • 6- Bras, T. et al. 2020, Separation and Purification Technology, October, 117856
  • 7- Bras, T. et al. 2020, International Journal of Biological Macromolecules, November, 1707-1718
  • 8- Castro, M.M. et al 2019, Jornadas MED 2019 – Mediterranean Institute for Agriculture, Environment and Development, 27 e 28 Junho, Universidade de Évora, Évora, pp 135.

Artigo publicado na edição de novembro 2020.

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