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http://tede.unicentro.br:8080/jspui/handle/jspui/1594
Tipo do documento: | Tese |
Título: | Otimização de extração de compostos bioativos de Baccharis dracunculifolia visando aplicação em processo produtivo industrial |
Título(s) alternativo(s): | Optimization of the extraction of bioactive compounds of Baccharis dracunculifolia aiming application in industrial production process |
Autor: | Casagrande, Maira ![]() |
Primeiro orientador: | Malfatt, Carlos Ricardo Maneck |
Primeiro coorientador: | Wagner Júnior, Américo |
Resumo: | A adequação de um protocolo de extração de compostos antioxidantes de biomassa vegetal é de importância para a padronização de extração de compostos de interesse industrial. O objetivo deste trabalho foi adequar, dentre as condições avaliadas, as melhores condições de extração de compostos fenólicos com atividade antioxidante da planta Baccharis dracunculifolia (Bd), usando a metodologia de superfície de respostas (MSR). Um planejamento fatorial completo (PFC) 2³ foi conduzido para avaliar os efeitos do tempo, temperatura e concentrações dos solventes etanol e acetona e um PFC 22 para tempo e temperatura, utilizando água como solvente. Os compostos fenólicos totais (CFT) e a capacidade antioxidante (DPPH, ABTS e FRAP) foram as variáveis dependentes analisadas em todos os PFC’s. Houve variação de CFT de 19,81 a 37,22 mg (EAG) g-1 (Equivalente ao ácido gálico), de DPPH de 64,68 a 222,07 μmol (Trolox) g-1, de ABTS de 140,26 a 399,67 μmol (TEAC) g 1 e de FRAP de 308,62 a 704,56 μmol Fe2+ g-1. Os pontos ótimos de extração determinados pelos PFC’s foram: 90 minutos a 80°C em água, 90 minutos a 80°C em etanol 40%, e 90 minutos a 80°C em acetona 40%. Os extratos com maiores rendimentos de CFT tiveram maiores atividades antioxidantes, havendo uma correlação forte e positiva entre os CFT avaliados e os valores de DPPH, ABTS e FRAP, obtidos pelas extrações realizadas. Um planejamento de mistura Simplex-Lattice (PSL) foi utilizado para verificar a eficiência da extração de compostos bioativos de Bd quando os solventes água, etanol e acetona eram misturados em diferentes proporções. Através do PSL foi possível detectar, através do perfil de desejabilidade, que a melhor proporção entre os três solventes, que resultariam no maior rendimento de compostos bioativos era (56:0:44 / água:etanol:acetona). Para motivo de comparação com o perfil de desejabilidade, selecionou-se também como melhor condição a relação de mistura (33:33:33 / água:etanol:acetona), referente ao ponto central do PSL. Através da seleção das melhores condições de extração determinadas pelos PFC’s e pelo PSL foram determinados o valor da concentração eficiente para reduzir o DPPH em 50% (CE50), concentração inibitória mínima (CIM), concentração bactericida mínima (CBM) e cromatografia líquida de alta eficiência com detecção UV (CLAE-UV). Os compostos extraídos com solvente etanol (40%) tiveram maior atividade inibitória frente as bactérias testadas (CIM e CBM) e melhores valores de CE50. A análise de CLAE-UV demonstrou que dentre os ácidos fenólicos identificados e quantificados, o ácido ferúlico (AF) foi o componente majoritário para os pontos ótimos analisados pelos PFC’s, e a catequina (CAT) seguida por AF para o PSL. Sendo assim, os compostos extraídos da planta Bd, através dos pontos ótimos de extração determinados pelos PFC’s e PSL, possuem potencial aplicação industrial. Com base na maior efetividade contra bactérias patogênicas e estudos adicionais, selecionou-se o solvente etanol 40%, para extrair durante 180 minutos, a uma temperatura de 80 °C, 2,5 gramas de amostra de Bd previamente liofilizada, como metodologia de extração para gerar um produto liofilizado de Bd (PL-Bd). Tal produto concentrou as atividades bioativas da planta Bd, bem como reduziu a concentração necessária do extrato preparado para promover melhores efeitos bactericidas e bacteriostáticos. Por fim,produziu-se um filme ativo, pela metodologia de casting, com adição de PL-Bd, o qual permitiu a migração dos compostos antioxidantes contidos no PL-Bd previamente imobilizados para diferentes simulantes de bases alimentares. O filme ativo apresentou atividade antimicrobiana e propriedade mecânicas regulares, sendo possível no formato estudado tornar-se um candidato para compor um produto de uso farmacêutico. |
Abstract: | The suitability of a protocol for the extraction of antioxidant compounds from lant biomass is of importance for the standardization of extraction of compounds of industrial interest. The objective of this work was to study the best conditions for the extraction of phenolic compounds with antioxidant activity of the Baccharis dracunculifolia (Bd) plant using response surface methodology (RSM). A full factorial design (FFD) 2³ was conducted to analyze the effects of time, temperature, and solvent concentration for ethanol and acetone solvents and a FFD 22 for time and temperature, using water as a solvent. The total phenolic compounds (TPC) and antioxidant capacity (DPPH, ABTS and FRAP) were the dependent variables analyzed for all FFD. There was a variation for TPC from 19.81 to 37.22 mg (GAE) g-1 (Gallic acid equivalent), for DPPH from 64.68 to 222.07 (μmol Trolox g-1), for ABTS from 140.26 to 399.67 (μmol TEAC g- 1), and for FRAP from 308.62 to 704.56 (mmol Fe2+ g-1). The optimal extraction conditions determined by FFD were: 90 minutes at 80°C in water, 90 minutes at 80 °C in 40% ethanol, and 90 minutes at 80 °C in 40% acetone. The extracts with a greater quantity of TPC presented higher antioxidant activities, and there was a strong and positive correlation between TPC and the antioxidant activity assays (DPPH, ABTS and FRAP). A Simplex-Lattice mixing design (SLD), was used to verify the efficiency of the extraction of bioactive compounds from Bd when the solvents water, ethanol, and acetone were mixed in different proportions. Through the SLD, it was possible to detect, through the desirability profile, that the best proportion among the three solvents, which yielded the highest yield of bioactive compounds was (56:0:44 / water:ethanol: acetone). For the reason of comparison with the desirability profile, the mixing ratio (33:33:33 / water:ethanol:acetone), referring to the central point of the SLD, was also selected as the best condition. The efficient concentration value (EC50), minimum inhibitory concentration (MIC), minimum bactericidal concentration (MBC), and High-Performance Liquid Chromatography (HPLC-UV) of the extracts at their optimal points, were determined by selecting the best conditions determined by PFC’s and SLD. The compounds extracted with 40% ethanol demonstrated higher inhibitory activity against the tested bacteria (MIC and MBC) and better values of EC50. Analysis of HPLC-UV showed that among the phenolic acids identified and quantified, ferulic acid (FA) was the major component for the optimum points analyzed by PFC’s and the catechin (CAT) followed by FA for SLD. Therefore, the compounds extracted from Bd, through the optimum extraction points determined by the FFD and SLD, present potential for industrial application. Based on the higher effectiveness against pathogenic bacteria and additional studies, the 40% ethanol solvent was selected, to extract for 180 minutes, at a temperature of 80 °C, 2.5 grams of sample of the Bd previously lyophilized, as extraction methodology to generate a lyophilized product of Bd (LP-Bd). Such a product concentrated the bioactive activities of the Bd plant as well as reduced the necessary concentration of the prepared extract promoting better bactericidal and bacteriostatic effects.Finally, an active film was produced, by casting methodology, with addition of LP-Bd, which promoted the release of the antioxidant compounds contained in the LP-Bd previously added, demonstrating antimicrobial activity and regular mechanical properties, it being possible in the studied format, to become it a product of pharmaceutical use. |
Palavras-chave: | Planejamento fatorial completo Planejamento de misturas Atividade antimicrobiana Processos de extração Compostos fenólicos Atividade Antioxidante Concentração de compostos Filme ativo Full Factorial Design Mixture Design Antimicrobial activity Extraction process Phenolic compounds Antioxidant activity Concentration of compounds |
Área(s) do CNPq: | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade Estadual do Centro-Oeste |
Sigla da instituição: | UNICENTRO |
Departamento: | Unicentro::Departamento de Ciências Exatas e de Tecnologia |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Química (Doutorado) |
Citação: | Casagrande, Maira. Otimização de extração de compostos bioativos de Baccharis dracunculifolia visando aplicação em processo produtivo industrial. 2019. 134 f. Tese (Programa de Pós-Graduação em Química - Doutorado) - Universidade Estadual do Centro-Oeste, Guarapuava-PR. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://tede.unicentro.br:8080/jspui/handle/jspui/1594 |
Data de defesa: | 2-Aug-2019 |
Appears in Collections: | Programa de Pós-Graduação em Química (Doutorado) |
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