MAIA, Francisco Jonas Nogueira. Obtenção, caracterização e aplicação de aditivos antioxidantes derivados dos principais constituintes do líquido da casca da castanha de caju. 2015. 129 f. Tese (Doutorado em química)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2015. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-10-11T14:25:16Z No. of bitstreams: 1 2015_tese_fjnmaia.pdf: 5122720 bytes, checksum: 4b066bf2518c103d98d3ff4acb229d5e (MD5) / Approved for entry into archive by Jairo Viana (jairo@ufc.br) on 2016-10-11T18:24:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_tese_fjnmaia.pdf: 5122720 bytes, checksum: 4b066bf2518c103d98d3ff4acb229d5e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-11T18:24:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_tese_fjnmaia.pdf: 5122720 bytes, checksum: 4b066bf2518c103d98d3ff4acb229d5e (MD5) Previous issue date: 2015 / Organic substrates derived from petroleum such as gasoline, diesel, lubricants, polymers and natural organic products, such as biofuels are, in most cases, susceptible to oxidation process that occurs initially through formation of free radicals, which modifies the chemical characteristics and alters the properties of these materials. Aiming the inhibition or reduction of the oxidative process, many works have been directed to the development of additives that prevent the formation and the action of radical species, called antioxidant additives. From this perspective, the studies carried out in this work relates the application of phenolic compounds obtained from Cashew Nut Shell Liquid (cardanol and cardol), as well as their alkylated, nitrated and phosphorated derivatives in the inhibition of the oxidation processes of organic substrates and the investigation of the mechanism of action these compounds, providing useful information about the relationship between antioxidant activity and the structural composition of these substances. The evaluation of the antioxidant capacity of cardanol, cardol and tert-butylated cardanol was initially developed by electrochemical study and accelerated oxidation tests, which allowed, respectively, the determination of the anodic peak potential (Epa) and induction time (IT). In these experiments, special emphasis was given to cardol and tert-butylated derivative of cardanol, which had the lowest values of Epa (0,66 e 0,68 V, respectively) and provide higher IT values (7,87 e 7,02 h respectively), characterized as the best phenolic antioxidants tested. These tests also showed that unsaturated compounds exhibit antioxidant action superior to their saturated analogues (cardol, cardanol, and tert-butylated cardanol unsaturated had mean values of IT approximately 0.42 hours higher than its analogs saturated). The superiority of cardol and tert-butylated cardanol was also observed in comparison to nitro compounds derived from saturated cardanol, showing that groups donor of electrons has a positive effect on the action of these compounds as antioxidants. The performance of phosphorous compounds derived from cardanol was, in turn, confirmed by thermogravimetric analysis, obtained from biodiesel samples doped with these compounds in ratios ranging from 500 to 2000 ppm. In this study, it was observed that the phosphorous compounds promoted a maximum increase of 18,5 °C in the initial degradation temperature of the tested biodiesel sample. Thermogravimetric analysis of cardanol, cardol, tert-butylated cardanol and phosphorus compounds also showed that these compounds exhibited thermo-oxidative resistance larger than commercial antioxidants as butylated hydroxytoluene (BHT). In general, the results, presented in this work, demonstrated the antioxidant activity of compounds derived from the CNSL, presenting useful means of determining its performance and practical application as antioxidant additive for biodiesel. / Substratos orgânicos derivados do petróleo como a gasolina, o diesel, lubrificantes, polímeros e, produtos orgânicos de origem natural como os biocombustíveis, são, na sua maioria, suscetíveis ao processo de oxidação, o qual ocorre, inicialmente, pela formação de radicais livres, que atuam modificando as características químicas e provocando alterações nas propriedades desses materiais. Com o objetivo de inibir ou retardar a oxidação, muitas pesquisas têm se dedicado ao desenvolvimento de aditivos que combatem a formação e a atuação das espécies radicalares, chamados de aditivos antioxidantes. Nessa perspectiva, os estudos desenvolvidos nesse trabalho referem-se à aplicação de compostos fenólicos obtidos a partir do Líquido da Casca da Castanha de Caju (cardanol e cardol), bem como de seus derivados alquilados, nitrados e fosforados, na inibição do processo oxidativo de substratos orgânicos e na investigação do mecanismo de ação desses compostos, oferecendo informações sobre a relação entre a atividade e a composição estrutural dessas substâncias. A avaliação da capacidade antioxidante do cardanol, cardol e do cardanol terc-butilado foi inicialmente desenvolvida a partir de estudos eletroquímicos e testes de oxidação acelerada, que permitiram a determinação do potencial de pico anódico (Epa) e do tempo de indução (TI), respectivamente. Nesses experimentos, destaque especial foi dado ao cardol e ao derivado terc-butilado do cardanol, que apresentaram os menores valores de Epa, (0,66 e 0,68 V, respectivamente) e proporcionaram os maiores tempos de indução (7,87 e 7,02 horas, respectivamente), caracterizando-se como os melhores antioxidantes fenólicos testados. Esses testes mostraram também que os compostos insaturados apresentam ação antioxidante superior aos seus análogos saturados (cardol, cardanol terc-butilado e cardanol insaturados apresentaram valores médios de TI cerca de 0,42 horas superior a seus análogos saturados). A superioridade do cardol e do cardanol terc-butilado foi também observada em comparação aos compostos nitrados derivados do cardanol saturado, mostrando que grupos doadores de elétrons tem efeito positivo na ação desses compostos como antioxidantes. O desempenho dos compostos fosforados obtidos a partir do cardanol foi, por sua vez, comprovado por análises termogravimétricas, pelo emprego de amostras de biodiesel dopadas com esses compostos em proporções que variaram de 500 a 2000 ppm. Nesse estudo, foi possível observar que os compostos fosforados promoveram um aumento máximo de 18,5 ºC na temperatura inicial de degradação da amostra de biodiesel testada. As análises termogravimétricas do cardanol, cardol, cardanol terc-butilado e dos compostos fosforados mostraram também que esses compostos apresentaram resistência ao processo termo-oxidativo superior a antioxidantes comercias como o butilhidrixitolueno (BHT). De forma geral, os resultados apresentados nesse trabalho comprovam a ação antioxidante de compostos derivados do LCC, apresentando meios úteis para a determinação de seu desempenho e aplicação prática como aditivo antioxidante para biodieseis.

Óleos contendo alta proporção de ácidos graxos ômega-3 (n-3 FA) têm sido aplicados na formulação de alimentos ou comercializados como suplementos, com a finalidade de reduzir o risco cardiovascular, principalmente devido aos seus efeitos hipotriglicêmicos e anti-inflamatórios. No entanto, a susceptibilidade à oxidação dos n-3 FA é elevada, levando à formação de vários produtos secundários, incluindo alguns tóxicos e potencialmente aterogênicos. Por esta razão, compostos naturais com propriedades antioxidantes têm sido investigados com o objetivo de melhorar a estabilidade oxidativa dos óleos com alta proporção de n-3 FA. Neste estudo, avaliou-se a capacidade antioxidante de dois compostos naturais (ácido sinápico e hidrato de rutina) utilizando-se um modelo acelerado para oxidar os óleos. Foram combinados cinco indutores (Temperatura; Ferro- Fe2+; 2,2\'-Azobis dicloridrato de 2-amidinopropano - AAPH; ascorbil palmitato - AP e 2,2\'-azobis -2,4-dimetilvaleronitrilo - AMVN) em um delineamento fatorial (25-1) com ½ fração de \"resolução V\" para acelerar a oxidação de três óleos (linhaça, Echium e peixe) contendo diferentes fontes de n-3 FA: ácido α-linolênico (ALA), ácido estearidônico (SDA) e ácido eicosapentaenóico (EPA) + ácido docosahexaenóico (DHA), respectivamente. Não houve diferença entre os marcadores de oxidação (LOOH e TBARS) estimados pelos modelos e os valores observados experimentalmente. Os indutores AMVN e Fe2+ foram os principais fatores responsáveis pelo aumento da concentração de TBARS. Os valores dos marcadores oxidativos obtidos 48 h após a indução foram semelhantes ou superiores àqueles observados nas amostras oxidadas a 60°C por 15 dias, sendo ambos maiores que os valores observados nas amostras de óleo frescas. Entre os compostos voláteis formados pela oxidação de diferentes fontes de n-3 FA, (E, E) 2,4 -heptadienal, (E, E) 2,4-decadienal, decanal, undecanal e (E) -2-undecenal foram identificados em todas as amostras, podendo ser utilizados como marcadores oxidativos mais específicos. Utilizando o modelo de oxidação acelerada, o hidrato de rutina melhorou a estabilidade oxidativa do óleo de peixe, provavelmente devido à presença de grupos catecol em sua estrutura química. Este estudo contribuiu para que ensaios mais rápidos fossem realizados na avaliação do efeito antioxidante de novas moléculas aplicadas em óleos funcionais comestíveis. / Oils containing a high proportion of omega-3 fatty acids (n-3 FA) have been used in the formulation of foods or sold as supplements, aiming to reduce cardio-vascular risks, mainly due to their hypotriglycemic and anti-inflammatory effects. However, n-3 FA are highey susceptible to oxidation, leading to the formation of several products, including some toxic and potentially atherogenic. For this reason, natural products with antioxidant properties have been investigated to improve the oxidative stability of oils with a high proportion of n-3 FA. This study evaluated the antioxidant capacity of two natural compounds (sinapic acid and rutin hydrate), using an accelerated model to oxidize the oils. Five inducers were combined (Temperature, Iron-Fe2+, 2,2\'-Azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride-AAPH, Ascorbyl palmitate-AP and 2,2\'-azobis-2,4-dimethylvaleronitrile-AMVN) in a factorial design (25-1) ½ fraction of \"resolution V\" to accelerate the oxidation of three oils (flaxseed, Echium and fish) containing different sources of n-3 FA: α-linolenic acid (ALA), stearidonic acid (SDA) and eicosapentaenoic acid (EPA) + docosahexaenoic acid (DHA), respectively. There was no difference between the oxidation markers (LOOH and TBARS) estimated by the regression models and the values experimentally observed. The inducers AMVN and Fe2+ were the main factors responsible for the increase of TBARS concentration. The values of the oxidation markers obtained 48h after the induction were similar to or higher than those obtained when the samples were oxidized at 60°C for 15 days, both being more elevated than the values observed in the fresh oils. Among the volatile compounds formed by the oxidation of different sources of n-3 FA, (E, E) 2,4-heptadienal, (E, E) 2,4-decadienal, decanal, undecanal and (E)-2-undecenal were identified in all samples, and could be used as more specific oxidation markers. Using the accelerated model, rutin hydrate improved the oxidative stability of fish oil, probably due to the presence of catechol groups in its chemical structure. This study showed that faster anays could be performed to evaluate the antioxidant effect of new molecules applied on edible functional oils.

Óleos contendo alta proporção de ácidos graxos ômega-3 (n-3 FA) têm sido aplicados na formulação de alimentos ou comercializados como suplementos, com a finalidade de reduzir o risco cardiovascular, principalmente devido aos seus efeitos hipotriglicêmicos e anti-inflamatórios. No entanto, a susceptibilidade à oxidação dos n-3 FA é elevada, levando à formação de vários produtos secundários, incluindo alguns tóxicos e potencialmente aterogênicos. Por esta razão, compostos naturais com propriedades antioxidantes têm sido investigados com o objetivo de melhorar a estabilidade oxidativa dos óleos com alta proporção de n-3 FA. Neste estudo, avaliou-se a capacidade antioxidante de dois compostos naturais (ácido sinápico e hidrato de rutina) utilizando-se um modelo acelerado para oxidar os óleos. Foram combinados cinco indutores (Temperatura; Ferro- Fe2+; 2,2\'-Azobis dicloridrato de 2-amidinopropano - AAPH; ascorbil palmitato - AP e 2,2\'-azobis -2,4-dimetilvaleronitrilo - AMVN) em um delineamento fatorial (25-1) com ½ fração de \"resolução V\" para acelerar a oxidação de três óleos (linhaça, Echium e peixe) contendo diferentes fontes de n-3 FA: ácido α-linolênico (ALA), ácido estearidônico (SDA) e ácido eicosapentaenóico (EPA) + ácido docosahexaenóico (DHA), respectivamente. Não houve diferença entre os marcadores de oxidação (LOOH e TBARS) estimados pelos modelos e os valores observados experimentalmente. Os indutores AMVN e Fe2+ foram os principais fatores responsáveis pelo aumento da concentração de TBARS. Os valores dos marcadores oxidativos obtidos 48 h após a indução foram semelhantes ou superiores àqueles observados nas amostras oxidadas a 60°C por 15 dias, sendo ambos maiores que os valores observados nas amostras de óleo frescas. Entre os compostos voláteis formados pela oxidação de diferentes fontes de n-3 FA, (E, E) 2,4 -heptadienal, (E, E) 2,4-decadienal, decanal, undecanal e (E) -2-undecenal foram identificados em todas as amostras, podendo ser utilizados como marcadores oxidativos mais específicos. Utilizando o modelo de oxidação acelerada, o hidrato de rutina melhorou a estabilidade oxidativa do óleo de peixe, provavelmente devido à presença de grupos catecol em sua estrutura química. Este estudo contribuiu para que ensaios mais rápidos fossem realizados na avaliação do efeito antioxidante de novas moléculas aplicadas em óleos funcionais comestíveis. / Oils containing a high proportion of omega-3 fatty acids (n-3 FA) have been used in the formulation of foods or sold as supplements, aiming to reduce cardio-vascular risks, mainly due to their hypotriglycemic and anti-inflammatory effects. However, n-3 FA are highey susceptible to oxidation, leading to the formation of several products, including some toxic and potentially atherogenic. For this reason, natural products with antioxidant properties have been investigated to improve the oxidative stability of oils with a high proportion of n-3 FA. This study evaluated the antioxidant capacity of two natural compounds (sinapic acid and rutin hydrate), using an accelerated model to oxidize the oils. Five inducers were combined (Temperature, Iron-Fe2+, 2,2\'-Azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride-AAPH, Ascorbyl palmitate-AP and 2,2\'-azobis-2,4-dimethylvaleronitrile-AMVN) in a factorial design (25-1) ½ fraction of \"resolution V\" to accelerate the oxidation of three oils (flaxseed, Echium and fish) containing different sources of n-3 FA: α-linolenic acid (ALA), stearidonic acid (SDA) and eicosapentaenoic acid (EPA) + docosahexaenoic acid (DHA), respectively. There was no difference between the oxidation markers (LOOH and TBARS) estimated by the regression models and the values experimentally observed. The inducers AMVN and Fe2+ were the main factors responsible for the increase of TBARS concentration. The values of the oxidation markers obtained 48h after the induction were similar to or higher than those obtained when the samples were oxidized at 60°C for 15 days, both being more elevated than the values observed in the fresh oils. Among the volatile compounds formed by the oxidation of different sources of n-3 FA, (E, E) 2,4-heptadienal, (E, E) 2,4-decadienal, decanal, undecanal and (E)-2-undecenal were identified in all samples, and could be used as more specific oxidation markers. Using the accelerated model, rutin hydrate improved the oxidative stability of fish oil, probably due to the presence of catechol groups in its chemical structure. This study showed that faster anays could be performed to evaluate the antioxidant effect of new molecules applied on edible functional oils.