Cinnamon (Cinnamomum verum)

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A canela é mais comummente reconhecida como uma especiaria, usada na culinária para dar sabor a alimentos doces e salgados. Nesta época festiva do ano, você pode adicionar um pau de canela ao seu guisado de vinho mulled para dar-lhe aquele aroma reconhecível que muitos de nós associamos à época do Natal. Neste post vamos olhar para as moléculas encontradas na canela que são responsáveis por este aroma e alguns de seus outros usos.

1. Na imagem principal, você pode ver pauzinhos de canela e canela moída dentro de frascos de fundo redondo, que foram parados e estão encostados num anel de cortiça. Os frascos de fundo redondo são frequentemente utilizados no laboratório para aquecer líquidos e realizar reacções. Eles têm juntas de vidro retificadas no topo, o que facilita a ligação de outros vidros, por exemplo condensadores, ou a sua fixação segura. A sua forma aumenta a superfície e torna o aquecimento e a agitação muito eficientes, mas, como pode imaginar, também tendem a rolar (e a partir-se se caírem!), pelo que precisam de ser fixados numa pinça ou descansados em cima de um anel de cortiça cuja forma espelha a sua. Aqui eles descansam de lado para melhor exibir seu conteúdo sólido; não é algo que ficaríamos felizes (ou seguros) de fazer se eles contivessem um líquido quente. A imagem também mostra a estrutura molecular do trans-cinamaldeído, fonte do cheiro familiar da canela.

Cinnamon é originário do Sri Lanka, onde é encontrado na casca interna de várias árvores do gênero Cinnamomum, que pertencem à família Lauraceae. Como o nome sugere, esta família também contém louros, Laurus nobilis, a fonte das folhas de louro utilizadas na culinária. As canelas são árvores de porte médio a alto, atingindo uma altura de 6-15 metros em pleno crescimento. Elas crescem bem a uma altitude de cerca de 1.000 m em áreas com uma precipitação anual de 200-250 cm. A canela é colhida entre Setembro e Novembro; os rebentos com espessura de dedos e cor castanha uniforme são ideais para a extracção de casca. Estes são cortados perto do solo quando têm cerca de 2 anos de idade, o mais direito possível, com um comprimento de 1,0-1,25 m e uma espessura de 1,25 cm. A casca interna é então raspada, descascada e deixada a secar. Isto é quando assume a forma da pena vista em pauzinhos de canela (como mostrado no frasco da direita na figura principal acima). As penas são então graduadas, sendo ‘00000’ a melhor qualidade, para ‘0’ como a mais grosseira. Elas também podem ser moídas em pó (como mostrado no frasco da esquerda) e ambas as formas são normalmente exportadas.

Cinnamon tem sido usado como uma especiaria ao longo da história, para uma ampla gama de propósitos. Pensa-se que o seu primeiro uso tenha sido já em 2000 a.C., tal como foi descrito em pinturas encontradas no interior de pirâmides egípcias. Os egípcios utilizavam a especiaria medicinalmente, pois tinham consciência das suas propriedades antibacterianas e antifúngicas, mas também como aromatizante em bebidas, e como perfume no processo de embalsamamento, onde enchiam as cavidades corporais com conservantes condimentados. A canela também é mencionada várias vezes nos livros de Êxodo e Provérbios da Bíblia, principalmente como um dos ingredientes do óleo da unção de Moisés, juntamente com mirra pura, cássia e azeite de oliva. Na Idade Média, a canela tornou-se um símbolo de riqueza, pois a Europa e a África careciam de um clima adequado para permitir o cultivo da especiaria, pelo que tinha de ser importada do Oriente. A canela era transportada por longos e estranhos percursos terrestres, limitando a oferta e tornando-a cara, o que tornava a sua utilização um verdadeiro símbolo de status.

2. O sabor da canela deve-se a um óleo essencial aromático que constitui 0,5-1 % da sua composição. Este óleo essencial é preparado esmagando a casca da canela, macerando-a em água do mar e depois destilando-a. Isto deixa um óleo de cor amarelo-dourado, com o odor e sabor da canela. Os principais componentes químicos deste óleo essencial são apresentados no Esquema 1 e incluem eugenol, um ponto de partida para a síntese de vanilina, linalol (ver o nosso post no lavanda), estragole, canela etílica, cariofileno e cinamaldeído (mais sobre isto mais adiante). Estes compostos podem ser separados e identificados por extração em fase sólida seguida por cromatografia gasosa – espectrometria de massa (GC-MS).

GC-MS é uma técnica analítica que liga cromatografia gasosa e espectrometria de massa. A cromatografia gasosa separa uma mistura de compostos; ela começa após dissolver uma amostra em um solvente e injetá-la em uma coluna. Um gás não reactivo transporta então a amostra através da coluna, onde os diferentes compostos viajam a velocidades diferentes, dependendo de quão bem se ligam ao revestimento da coluna, chamada fase estacionária; eluem, portanto, em momentos diferentes. Esta abordagem é semelhante à cromatografia de papel familiar à maioria das pessoas, onde, na sua forma mais simples, as cores das canetas de feltro se separam, e tão aparente, quando a água embebe lentamente através de algum papel de filtro marcado.

Os compostos que saem do cromatógrafo de gás são então transformados em íons e um espectrômetro de massa é usado para identificar cada uma dessas substâncias. Cada íon pode ser identificado a partir do seu peso, localizando o pico do íon molecular no espectro, mas também a partir dos compostos menores e mais leves em que ele quebra durante o procedimento. Para mais detalhes sobre GC-MS, veja esta página produzida por um de nossos colegas Bristol.

3. 90 % do óleo essencial de canela é composto por um composto orgânico chamado trans-cinamaldeído ou 3-fenilprop-2-enal (mostrado na imagem principal e no Esquema 1). Foi um Molecule do Mês passado seleccionado pelos nossos colegas de Bristol e é responsável pelo cheiro e sabor característicos da canela.

Existem vários métodos conhecidos de síntese química, embora a Wikipédia sugira que continua a ser mais barato extrair canela por destilação a vapor do óleo de casca de canela. No laboratório, ele pode ser preparado a partir de compostos relacionados, como o álcool cinamílico (Esquema 2), mas também de compostos estruturalmente não relacionados, por exemplo, por condensação de aldol de benzaldeído e acetona. A cinética e mecanismo desta, e reações relacionadas, foram exploradas em detalhes por Guthrie e Wang em 1991 (Can. J. Química. 1991, 69, 339-344).

Esta rota sintética inicialmente usa uma base forte para gerar o íon enolato de acetona (mostrado abaixo, Esquema 3).

Este enolado é muito nucleofílico, permitindo que ele ataque o carbonilo no benzaldeído (Esquema 4). Este então forma um íon alcóxido que pode pegar um próton da água para formar uma beta-hidroxi-cetona. O par de electrões sobre o carbono é então utilizado para eliminar o ião hidróxido, formando uma cetona alfa, beta-insaturada, o produto desejado, o trans-cinamaldeído. Este composto é também o material de partida para a síntese de moléculas mais complexas e uma gama de rotas para a sua preparação continuam a ser descritas (J. Org. Chem. 2011, 76, 8986-8998).

A aplicação mais familiar da canela é como aromatizante em alimentos e bebidas, mas também tem propriedades antimicrobianas, de interesse para uma série de indústrias (ver, por exemplo, Int. J. Microbiol Alimentício. 2004, 94, 223-253, Progr. Org. Coatings 2007, 60, 33-38, Environ. Chem. Lett. 2012, 10.325-347), onde pode ser usado para inibir o crescimento de vários micróbios (Nutrientes 2015, 7, 7729-7748) como bactérias, fungos, bolores e dermatófitos. Esta capacidade, juntamente com a sua baixa toxicidade, também fazem da canela um fungicida útil que se tem revelado eficaz em mais de 40 culturas diferentes. GC-MS tem sido usado para determinar o conteúdo de cinamaldeído de diferentes alimentos, com vista a determinar se as suas propriedades antimicrobianas são mantidas durante o processamento (J. Agric. Food Chem. 2000, 48, 5702-5700). A cinamaldeído também pode ter efeitos benéficos no tratamento da diabetes, embora pareçam ser necessários mais estudos nesta área (Medicina Diabética 2012, 29, 1480-1492).

Finalmente, outra aplicação interessante da cinamaldeído é que pode ser utilizada como inibidor da corrosão do aço e de outras ligas ferrosas em fluidos corrosivos. Sob condições de alta pressão e temperatura, a polimerização do trans-cinamaldeído é favorecida, o que leva à formação de uma película fina na superfície metálica, actuando como barreira à corrosão (Electrochimica Acta, 2013, 97, 1-9.)

Embora esta abordagem seja utilizada principalmente em campos petrolíferos neste momento, gostaríamos muito de saber se os nossos carros poderão cheirar a Natal algum dia no futuro…

(Contribuidores: Olivia Levy (pesquisa, escrita, fotos, imagens), Natalie Fey (edição).