Evaluation of foam properties of saponin from Ilex paraguariensis A. St. Hil. (Aquifoliaceae) fruits

ABSTRACT

Saponins are natural compounds able to form abundant foam, a desirable quality required in some chemical, foods, cosmetic and pharmaceutical processes. Ilex paraguariensis A. St. Hil. (Aquifoliaceae) known as mate, is a South American widely cultivated specie due to the preparation of a tea-like beverage from its leaves. Moreover, its green fruits are a rich source of non-toxic and very low haemolytic saponins. In this study, mate saponin fraction (MSF) was evaluated as a foam former, focusing on its foamability, foam lifetime, and film drainage in the presence of different electrolytes (ionic strength I = 0.024 M). Sodium dodecyl sulphate (SDS) and polysorbate 80 (Poly-80) were used as reference surfactants. The critical micelle concentration (CMC), the minimum attainable surface tension (γCMC), surface excess concentration (Γ) and cross-section molecular surface (A) values of MSF were comparable to those of Poly-80. The foamability of MSF and both reference surfactants was equivalent. The addition of MgCl2 resulted in a negative effect on MSF foamability. The salts NaCl, KBr, and KNO3 exhibited a negative influence on MSF foam lifetime. Similar behavior was observed for MSF film drainage (order of activity Na2HPO4 > MgCl2 ≈ NaCl ≈ KNO3 > KBr), where a primary fast film drainage rate was followed by film thinning stabilization after around 5 min. The behavior described above seems to be uncorrelated to the solutions' zeta potential.

RESUMO

As saponinas são compostos naturais capazes de formar espuma abundante, qualidade desejável exigida em alguns processos químicos, alimentícios, cosméticos e farmacêuticos. Ilex paraguariensis A. St. Hil. (Aquifoliaceae), mais conhecida como mate, é uma espécie largamente cultivada devido ao consumo do chimarrão. Além disso, seus frutos verdes representam uma fonte rica de saponinas pouco tóxicas e pouco hemolíticas. Nesse trabalho avaliou-se a fração de saponinas de mate (MSF) como formadora de espuma, com ênfase na espumabilidade, permanência da espuma e drenagem do filme na presença de diferentes eletrólitos (I = 0,024 M). Dodecil sulfato de sódio (SDS) e polissorbato 80 (Poly-80) foram utilizados como tensoativos-referência. Os valores de concentração micelar crítica (CMC), tensão superficial na CMC (γCMC), concentração de excesso de superfície (Γ) e área do grupamento polar na interface (A) referente à MSF foram comparáveis ao Poly-80. A espumabilidade da MSF e de ambos os tensoativos-referência foram equivalentes. A adição de MgCl2 resultou em um efeito negativo sobre a espumabilidade de MSF. Os sais NaCl, KBr e KNO3 tiveram influência negativa sobre a estabilidade da espuma. Em relação à drenagem do filme de MSF, após 60 min. seguiu-se a ordem Na2HPO4 > MgCl2 ≈ NaCl ≈ KNO3 > KBr, caracterizando uma drenagem inicial acelerada seguida pelo equilíbrio hidrodinâmico do filme após 5 min. O comportamento observado parece não estar relacionado com o potencial zeta das soluções.