Orientador: Maria Angela de Almeida Meireles / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-16T15:05:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 NavarroDiaz_HelmutJoel_M.pdf: 20602791 bytes, checksum: 810d1333271b6db64857c64c3c2a7904 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O resumo poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The abstract is available with the full electronic document / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Propolis is a resinous material collected by bees from sprouts and barks of different vegetable source and the propolis has pharmacological and biological properties attributed to the presence of different classes of phenolic compounds. The supercritical fluid extraction (SFE) is an operation that explores the solvation power of fluids at temperature and pressure above its critical values, to extracting or separating components of a sample. This technology has been effective for obtaining extracts from natural matrices. The aim of the study was to define the best process conditions for obtaining Brazilian green propolis extracts (from Paraná) using the SFE. For that definition, the influence of different parameters was evaluated, such as S/F (solvent mass – CO2 – relative to solute mass – propolis), percentage of co-solvent (1 and 2% ethanol), temperature (40 to 50°C) and pressure (250, 350 and 400bar) using supercritical carbon dioxide (CO2). The Global Yield Isotherms (GYIs) were obtained through the evaluation of the yield, and the chemical composition of the extracts was also obtained in relation to the total phenolic compounds, flavonoids, antioxidant activity and 3,5-diprenil-4-hidroxicinamic (Artepillin C) and Acid 4-hidroxicinmic (p-coumaric acid). Furthermore, considering that the variations in the chemical composition, and consequently in the biological activity of propolis are associated with the type and geographical origin, samples of eight different propolis were evaluated, obtained by supercritical fluid extraction (SCO2 - 50°C, 350bar, 1% co-solvent and S/F 110) and ethanoic extraction (EtOH - 80% at 70°C). The evaluated samples were: red (Alagoas and Sergipe), green (Minas Gerais and Paraná) and brown (Paraná, Santa Catarina and Rio Grande do Sul). The samples were characterized referring to protein, lipids, ash, minerals (sodium, potassium, calcium and lithium), fiber, water activity and analyzed by scanning electron microscopy (SEM). The extracts were analyzed for their content of phenolic compounds, flavonoids, in vitro antioxidant activity (DPPH and ABTS), quantification of Artepillin C and p-coumaric acid by high-performance liquid chromatography (HPLC) and antimicrobial activity. The EtOH extracts were evaluated as the anti-proliferative activity against B16F10 cell lines (murine) as well. For the SFE application as an extraction method to obtain propolis extract (green propolis from Paraná), the best results were found at 350bar, 50°C, presence of 1% ethanol (co- solvent) and 110 S/F. Under these conditions, a content of 8.93±0.01 and 0.40±0.05g/100g Artepillin C and p-coumaric acid were identified, respectively, showing efficiency of the extraction process. Regarding to the comparative analysis of EtOH and SCO2 extracts of different samples, the red propolis from northeastern Brazil (Sergipe and Alagoas) showed the highest biological potential and the highest content of antioxidant compounds. The best results were presented for the extracts obtained from the conventional extraction (EtOH). It was found that despite the low yield of the process, the extracts obtained by SFE showed elevated levels of compounds of interest, as well as proving to be a viable process to obtain propolis extracts. The best results of antioxidant activity were presented by red and green propolis, thus demonstrating the biological potential of these samples. Finally, there is the composition and biological activity of Brazilian propolis varies significantly depending on the sample type, geographic region gathering and extraction conditions. / A própolis é caracterizada como um material resinoso produzido pelas abelhas a partir da coleta de materiais de diferentes fontes vegetais e exibe propriedades farmacológicas e biológicas atribuídas à presença de diferentes classes de compostos fenólicos. A extração com fluido supercrítico (SFE) é uma operação que explora o poder de solvatação dos fluidos à temperatura e pressão acima de seus valores críticos para extrair ou separar componentes de uma amostra. Esta tecnologia tem se mostrado eficaz para obtenção de extratos a partir de matrizes naturais. O objetivo do estudo foi o de determinar as melhores condições de processo para a obtenção de extratos de própolis verde brasileira (Paraná) utilizando a SFE. Para isso, foi avaliada a influência de diferentes parâmetros, como S/F (massa de solvente – CO2 – em relação à massa de soluto – própolis), percentual de co-solvente (1 e 2% de etanol), temperatura (40 e 50°C) e pressão (250, 350 e 400bar) utilizando dióxido de carbono (CO2) supercrítico. Foi estudado o rendimento e obtidas as Isotermas de Rendimento Global (GYIs) e composição química dos extratos em relação ao teor de compostos fenólicos totais, flavonoides, atividade antioxidante e 3,5-diprenil-4-hidroxicinâmico (Artepillin C) e Ácido 4-hidroxicinâmico (ácido p-cumárico). Além disso, tendo em vista que as variações na composição química, e, consequentemente na atividade biológica da própolis estão associadas ao tipo e a sua origem geográfica, neste estudo, foram também avaliados extratos de própolis obtidos por extração supercrítica (SCO2 – 50°C, 350bar, 1% de co-solvente e S/F de 110) e extração etanólica (EtOH – 80% a 70°C) de oito amostras de própolis de diferentes tipos, vermelha (Alagoas e Sergipe), verde (Minas Gerais e Paraná) e marrom (Paraná, Santa Catarina e Rio Grande do Sul), coletas em diferentes regiões geográficas do Brasil. As amostras foram caracterizadas em relação ao teor de proteínas, lipídeos, cinzas, minerais (sódio, potássio, cálcio e lítio), fibras, atividade de água e analisadas por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Os extratos foram analisados quanto ao teor de compostos fenólicos totais, flavonoides, atividade antioxidante in vitro (DPPH e ABTS), quantificação de Artepillin C e ácido p-cumárico por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) e atividade antimicrobiana. Os extratos EtOH foram avaliados também quanto a atividade antiprolifefativa frente a linhagens de células B16F10 (murino). Em relação ao emprego da SFE como método de obtenção de extratos de própolis (verde do Paraná) os melhores resultados foram identificados em 50°C e 350bar na presença de 1% de etanol (co-solvente) e S/F de 110. Nessas condições, foi identificado um teor de 8,93±0,01 e 0,40±0,05g/100g de Artepillin C e ácido p-cumárico, respectivamente, evidenciando a eficiência do processo de extração. Em relação à análise comparativa dos extratos EtOH e SCO2 das diferentes amostras, as própolis vermelhas do nordeste brasileiro (Sergipe e Alagoas) apresentaram o maior potencial biológico, bem como, o maior conteúdo de compostos antioxidantes. Os melhores resultados foram apresentados para os extratos obtidos a partir da extração convencional (EtOH). Entretanto, foram identificadas as maiores concentrações de Artepillin C e ácido p-cumárico nos extratos SCO2 (própolis verde e marrom), indicando assim uma maior seletividade do processo para extração destes compostos. Constatou-se que apesar do baixo rendimento do processo, os extratos obtidos por SFE apresentaram elevados teores de compostos de interesse, mostrando-se assim como um processo viável para obtenção de extratos de própolis verde. Os melhores resultados de atividade antioxidante foram apresentados pelas própolis vermelha e verde, evidenciando assim o potencial biológico dessas amostras. Por fim, destaca-se que a composição e atividade biológica da própolis brasileira variam significativamente a depender do tipo de amostra, da região geográfica de coleta e das condições de extração.

Orientador: Maria Angela de Almeida Meireles / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-09T21:18:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Leal_PatriciaFranco_D.pdf: 2381293 bytes, checksum: 5131ad6a5dbd2eb071d1516e4f5d09fc (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Este estudo teve por objetivo comparar o custo de manufatura (COM) de extratos vegetais e óleos voláteis de plantas aromáticas, condimentares e medicinais nativas ou adaptáveis ao cultivo brasileiro obtidos por processos de extração considerados limpos e que não agridem o meio ambiente. Foi realizado o estudo técnico-econômico do processo de extração com fluido supercrítico (SFE) e destilação por arraste a vapor (SD) para obtenção de extratos vegetais e óleos voláteis. A metodologia de estimativa de custo de manufatura utilizada neste estudo resulta em COM classe 4 ou 5, sendo uma estimativa preliminar para a decisão de prosseguimento ou a interrupção do projeto. As estimativas dos custos de manufatura dos extratos foram realizadas através das curvas globais de extração (OEC) dos sistemas determinadas experimentalmente neste trabalho (alecrim + vapor, camomila + vapor, erva-doce + vapor, erva-baleeira + vapor, erva-baleeira + CO2, canelinha + CO2) e também através das OECs da literatura (alecrim + vapor, alecrim + CO2, erva-doce + vapor, erva-doce + CO2,, gengibre + CO2, camomila + CO2, pimenta-do-reino + vapor, pimenta-do-reino + CO2, funcho + CO2,). As curvas globais de extração foram ajustadas a um spline contendo duas ou 3 retas: a primeira reta descreve a taxa de transferência de massa no período de taxa de extração constante (CER), a segunda reta descreve a taxa de transferência de massa no período de taxa de extração decrescente (FER) e a terceira reta descreve a taxa de transferência de massa no período controlado pela difusão (DC). Para o scale-up assumiu-se que o rendimento de extração e o tempo do processo para o equipamento em escala industrial são linearmente correlacionados aos parâmetros da escala laboratorial quando é mantida constante a razão entre a massa de solvente e a massa de alimentação. Os COMs para os extratos obtidos por SD e SFE foram estimados durante todo o processo de extração para tempos pré-selecionados ao longo das OECs. Para os extratos obtidos por SFE, o COM também foi estimado para dois tempos de processo préselecionados: (i) o tempo de ciclo correspondente ao período CER e denotado por tCER e (ii) tempo de ciclo correspondente à intercepção das retas que representam os períodos CER e DC e denotado por tCER2. O parâmetro tCER é amplamente proposto pela literatura e como uma boa aproximação para o tempo de ciclo do processo SFE, tendo em vista que aproximadamente 70% do leito de extração é esgotado nesta etapa. Para as OECs ajustadas a um spline linear contendo três retas o tempo de ciclo foi selecionado como tCER2. Através do estudo de simulação da etapa de separação extrato/solvente realizado para os sistemas funcho + CO2 e canelinha + CO2 foi possível observar que a condição de operação desta etapa tem grande influência na composição do extrato final. A pressão de operação do tanque flash igual a 40 bar foi considerada uma boa alternativa, pois tanto a perda de CO2 na corrente de saída de extrato quanto a perda de extrato na corrente de saída de solvente foram mínimas. O estudo da etapa de separação é uma área promissora e ainda pouco explorada frente à etapa de extração. Foi avaliado o impacto do custo fixo de investimento, custo de matéria-prima, custo de utilidades, custo de mão-de-obra e custo de tratamento de resíduos sobre o COM. Este estudo foi importante, pois quebrou o paradigma de que o custo fixo de investimento seria o fator de maior impacto no COM dos extratos produzidos por SFE. O custo de matéria-prima predominou na composição do COM dos extratos da grande maioria das matrizes vegetais obtidas por SFE e SD. A SFE é um processo promissor e já existem inúmeras unidades industriais operando na China, França, Alemanha, etc. A estimativa preliminar dos custos de manufatura dos extratos de erva-baleeira, alecrim, camomila, erva-doce e pimenta-do-reino obtidos por SFE e SD foram: US$ 914,00/kg e US$ 10.350,00/kg, US$ 214,00/kg e US$ 369,00/kg, US$ 277,00/kg e US$ 2.798,00/kg, US$ 216,00/kg e US$ 272,00/kg, US$ 198,00/kg e US$ 232,00/kg, respectivamente. Estes custos foram comparados ao preço de venda de similares produzidos no Brasil e/ou exterior. A produtividade anual para cada processo foi confrontada / Abstract: This study had the objective to compare the cost of manufacturing (COM) of vegetable extracts and volatile oils of aromatic, condimental and medicinal plants, natives or adaptable to cultivation in Brazil, obtained by extraction processes that are clean and harmless to the environment. A technical-economical study on supercritical fluid extraction (SFE) and steam distillation (SD) for obtaining of vegetable extracts and volatile oils was done. The methodology to estimate the cost of manufacturing used on this study produces estimation classified as COM class 4 or 5, being a preliminary estimation used in the decision of go or not go of the project. The cost of manufacturing estimations were done using information from the overall extraction curves (OEC) experimentally determined in this study (rosemary + steam, chamomile + steam, anise + steam, C. verbenacea + steam, C. verbenacea + CO2, C. zehntneri + CO2) and information obtained from literature for OECs (rosemary + steam, rosemary + CO2, anise + steam, anise + CO2, ginger + CO2, chamomile + CO2, black pepper + steam, black pepper + CO2, fennel + CO2). The overall extraction curves were fitted to a spline containing two or three lines: the first line describes the mass transfer rate for the constant extraction rate period (CER), the second line describes the falling extraction rate period (FER), and the third line describes the diffusion controlled rate period (DC). The scale-up procedure assumed that both the global yield and the time of processing of the industrial scale are linearly correlated to laboratory scale ones as long as the ratio of the solvent mass to the raw material mass is kept constant. The COMs of the extracts obtained by SD and SFE were estimated from beginning to end of the process at specified time intervals along the OECs. For the SFE process the COM was also estimated for two preselected times of process: (i) a time of cycle corresponding to CER period and denoted as tCER, and (ii) a time of cycle corresponding to the intercept of the CER and DC lines denoted in this study as tCER2. The tCER parameter is widespread in literature as being a good estimative for the time of processing for the SFE since approximately 70% of extraction bed is exhausted along this period. For the OECs adjusted to a linear spline containing three lines the time of cycle was chosen as tCER2. The simulation of the separation extract/solvent done for fennel + CO2 and C. zehntneri + CO2 system, showed that the operation conditions of this stage have great influence on the final composition of the extract. The operation pressure of 40 bar in the flash tank was considered as a good choice, since a minimum loss of CO2 (in the extract exit stream) and the extract loss (in the CO2 exit stream) were estimated. The study of the separation stage is a promising area, and still little explored when compared to the extraction stage. The impact of the fixed cost of investment, raw material cost, utilities cost, operational-labor cost and waste treatment cost on the COM were evaluated. This study was important since it broke the paradigm that the fixed cost of investment would be the factor of major impact on the COM of the extracts produced by SFE. The raw material cost was predominant on the composition of the COM of the extracts from most vegetable matrices obtained by SFE and SD. SFE is a promising process, and there already are many industrial units operating in China, France, Germany, etc. The preliminary estimative of the manufacturing costs of the extracts of C. verbenacea, rosemary, chamomile, anise and black pepper obtained by SFE and SD were: US$ 914.00/kg and US$ 10,350.00/kg, US$ 214.00/kg and US$ 369.00/kg, US$ 277.00/kg and US$ 2,798.00/kg, US$ 216.00/kg and US$ 272.00/kg, US$ 198.00/kg and US$ 232.00/kg, respectively. These costs were compared to the selling prices of similar products produced in Brazil and/or abroad. The annual productivities of each process were confronted. / Doutorado / Engenharia de Alimentos / Doutor em Engenharia de Alimentos

Orientador: Maria Angela de Almeida Meireles / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-10T22:47:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_DanielleCottadeMelloNunesda_D.pdf: 3730764 bytes, checksum: e92936b597dcfe4aa9d9a2a86ce46790 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: O presente estudo teve como objetivo avaliar o rendimento global de extração, a atividade biológica e os perfis de composição de extratos de lavanda brasileira (Aloysia gratissima), quebra pedra (Phylanthus amarus) e ginseng brasileiro (Pfaffia paniculata), obtidos por extração supercrítica (SFE), hidrodestilação e por extração com solvente a baixa pressão (LPSE) utilizando metanol, etanol e hexano. A lavanda brasileira apresentou o rendimento global de extração (X0) variando entre 2,0 ± 0,1% e 4,0 ± 0,2% (b.u), sendo que o maior rendimento de extrato foi obtido na condição de operação de 50 °C e 300 bar (4,0 ± 0,2%). O rendimento do óleo volátil de lavanda brasileira obtido por hidrodestilação foi de 1,2 ± 0,1%. Os rendimentos dos extratos obtidos por extração a baixa pressão foram: 9,4 ± 0,1% (metanol), 3,3 ± 0,2% (etanol) e 0,8 ± 0,2 %(hexano). Os compostos majoritários presentes no óleo volátil e no extrato SFE de lavanda brasileira foram pinocanfona (13,5 - 16,3%), ß-pineno (10,5 - 12%) e pinocarvil acetato (7,3 - 8,3%), guaiol (6,6 - 8,7%) e bulnesol (3,7 - 4,1%). No óleo volátil a concentração referente a 40% de redução do radical DPPH (Sc40 (óleo 1) (1,8 ± 0,1) × 103 mg/L)) e no extrato SFE a concentração referente a 50% de redução do radical DPPH (Sc50 (SFE) (1,3 ± 0,3) × 103 mg/L) de lavanda brasileira demostraram fraco potencial antioxidante pelo método DPPH (1,1-difenil-2-pirilhidrazina). Já pelo método ORAC o óleo volátil (203 ± 15 micromoles de Trolox/ góleo (µM TE/góleo)) e o extrato SFE (225±18 micromoles de Trolox/ gSFE (µM TE/gSFE)) apresentaram poder antioxidante comprável a rutina o composto de referência. Pelo método da reação acoplada do ß-caroteno/ácido linolênico, a atividade antioxidante (AA) dos extratos de lavanda brasileira variou de acordo com o solvente utilizado (metanol, etanol e hexano) e de acordo com a condição SFE empregada. A atividade antioxidante dos extratos de lavanda brasileira obtidos com solventes orgânicos variou de -5 a 62%; o extrato obtido a 50 °C e 300 bar por SFE apresentou AA, variando entre 119 e 188%; os demais extratos não apresentaram AA pelo método do ß-caroteno/ácido linolênico. A quebra pedra apresentou X0 variando de 0,80± 0,01 % a 3,60 ± 0,04% (b.u) de acordo com as condições de extração (pressão e temperatura), sendo que o maior rendimento de extração foi obtido na condição de operação de 50 °C e 250 bar (3,60 ± 0,04%). Os rendimentos dos extratos obtidos por extração a baixa pressão foram: 10,20 ± 0,04% (metanol), 3,40 ± 0,04% (etanol) e 1,90 ± 0,04% (hexano). Por meio da cromatografia em camada delgada foram confirmadas as presenças de óleo volátil, pigmentos, flavonóides e triterpenos nos extratos SFE e nos extratos LSPE de quebra pedra. Pelo método DPPH de atividade antioxidante o extrato SFE de quebra pedra apresentou fraca AA comparado à atividade dos compostos de referência (butilhidroxitolueno e rutina). De maneira geral, os extratos SFE de quebra pedra apresentaram AA superior à do antioxidante controle ß-caroteno pelo método da reação acoplada do ß-caroteno/ácido linolênico. A atividade antioxidante dos extratos de quebra pedra obtidos com solventes orgânicos variou de 17 a 217%; o extrato SFE obtido a 40 °C e 200 bar apresentou AA em torno de 100% em uma, duas e três horas de reação; os demais extratos SFE (40 °C e 250 bar e 40 °C e 300 bar) apresentaram AA variando de 21 a 66%; os extratos de quebra pedra podem ser considerados antioxidantes naturais com boa estabilidade e efeito prolongado. O ginseng brasileiro apresentou X0 variando de 0,50 ± 0,02% a 1,40 ± 0,07% (b.s) de acordo com as condições de extração (pressão e temperatura), sendo que o maior rendimento de extração foi obtido na condição de operação de 30 °C e 250 bar (1,40 ± 0,07%). Os rendimentos dos extratos obtidos por extração a baixa pressão foram: 8,2 ± 0,8% (metanol), 2,2 ± 0,7% (etanol) e 0,6 ± 0,1% (hexano). Por meio das duas técnicas analíticas utilizadas para os extratos de ginseng brasileiro pode-se verificar a presença desde compostos de baixa massa molecular até compostos com estruturas complexas de alta massa molecular (saponinas, ácidos, triterpenos, esteróis) nos extratos SFE. Os compostos majoritários identificados nos extratos SFE de ginseng brasileiro foram ácido hexadecanóico (0,5 - 27,1%), ß-sitosterol e/ou estigmasterol (1,1 - 20,1%), fitol (6,0 - 30,8%) e hexatriacontane (0,7 - 30,6%). Os compostos majoritários da fração retida na coluna de adsorção, instalada na saída da corrente de solvente foram o para-dietilbenzeno (25,7 - 59,3 %) e o meta-dietilbenzeno (3,4 - 27,1 %). Pelo método DPPH de atividade antioxidante o extrato SFE de ginseng brasileiro apresentou AA 25 vezes menos eficaz que a AA desempenhada pela rutina antioxidante natural. Pelo método da reação acoplada do ß-caroteno/ácido linolênico a AA foi observada para o extrato metanólico, variando de 94 a 117%. Os extratos SFE que apresentaram maior potencial antioxidante foram obtidos a 50 °C e 200 bar e 50 °C e 300 bar, a porcentagem de inibição da oxidação destes extratos variou entre 143 e 246% e manteve-se estável com o tempo de reação. O óleo volátil de lavanda brasileira e os extratos SFE de lavanda brasileira, quebra pedra e ginseng brasileiro, não apresentaram efeito inibitório (atividade antiinflamatória) sobre a lipoxigenase de soja nas concentrações estudadas (4-10 g/L) / Abstract: This present work has as an objective evaluate the global yield of the extraction, biological activity, and the composition profiles of the Brazilian lavender (Aloysia gratissima), quebra pedra (Phylanthus amarus) and Brazilian ginseng (Pfaffia paniculata) extracts, obtained by supercritical extraction (SFE), hydrodistillation and by low pressure solvent extraction (LPSE) using methanol, ethanol e hexane. The brazilian lavender showed a global extraction yield (X0) varying between 2,0 ± 0,1% and 4,0 ± 0,2% (b.u), and the higher extract yield was obtained on 50 °C and 300 bar (4,0 ± 0,2%) of operational conditions. The global yield of the brazilian lavender volatile oil obtained by hydrodistillation was 1,2 ± 0,1%. The global extracts yield obtained by low pressure extraction were: 9,4 ± 0,1% (methanol), 3,3 ± 0,2% (ethanol) and 0,8 ± 0,2 %(hexane). The mainly components present in the volatile oil and in the SFE brazilian lavender extract were pinocamphone (13,5 - 16,3%), ß-pinene (10,5 - 12%) and pinocarvyl acetate (7,3 - 8,3%), guaiol (6,6 - 8,7%) e bulnesol (3,7 - 4,1%). In the volatile oil the relating concentration to 40% of the radical reduction DPPH (Sc40 (oil) (1,8 ± 0,1) × 103 mg/L)) and in the SFE extract the concentration relating to 50% of the radical reduction (Sc50 (SFE) (1,3 ± 0,3) × 103 mg/L) of brazilian lavender demonstrate a weak antioxidant potential by the DPPH (1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl) method. Although by the ORAC method the volatile oil (203 ± 15 µM TE/ goil (µM TE/goil)) and the SFE extract (225±18 µM TE/ gSFE) showed an antioxidant power similar to the rutin the reference component. By the coupled reaction of the ß-carotene/ linolenic acid method, the antioxidant activity (AA) of the brazilian lavender extracts varied according to the utilized solvent (methanol, ethanol and hexane) and according to the SFE condition employed. The brazilian lavender extracts antioxidant activity obtained with organic solvents varied from -5 to 62%; the obtained extract on 50 °C and 300 bar by SFE presented AA, varying between 119 and 188%; the others extracts did not present an AA by the ß-carotene /linolenic acid method. The quebra pedra presented X0 varying between 0,80± 0,01 % to 3,60 ± 0,04% (b.u) according to the extraction conditions (pressure and temperature), the higher extraction yield was obtained on 50 °C and 250 bar (3,60 ± 0,04%) of operational conditions. The global extracts yield obtained by low pressure extraction were: 10, 20 ± 0,04% (methanol), 3,40 ± 0,04% (ethanol) e 1,90 ± 0,04% (hexane). By the thin layer cromatography were confirmed the presence of the volatile oils, pigments, flavonoids and triterpenes in the quebra pedra SFE and LSPE extracts. By the DPPH antioxidant activity method the quebra pedra SFE extract showed a weak AA related to the reference components (t-butyl hydroxyl toluene e rutin). Generally, the quebra perdra SFE extracts presents an AA superior to the ß-carotene control antioxidant by the ß-carotene/linolenic acid coupled reaction method. The quebra pedra extracts antioxidant activity obtained with organic solvent varied from 17 to 217%; the SFE extract obtained on 40 °C and 200 bar presented an AA around 100% in one, two and three reaction hours; the others SFE extracts (40 °C and 250 bar and 40 °C e 300 bar) presented an AA varying from 21 to 66%; the quebra pedra extracts can be considered natural antioxidants with good stability and prolonged effect. The Brazilian ginseng presented X0 varying from 0,50 ± 0,02% to 1,40 ± 0,07% (b.s) according to the extraction conditions (pressure and temperature), the higher extraction yield was obtained on the 30 °C and 250 bar (1,40 ± 0,07%) operation condition. The global extracts yield obtained by low pressure extraction were: 8,2 ± 0,8% (methanol), 2,2 ± 0,7% (ethanol) e 0,6 ± 0,1% (hexane). Trough two analytical techniques utilized for the Brazilian ginseng extracts it can verifies the presence from low molecular mass components until complex structures with high molecular mass. (saponins, acids, triterpenes, sterols) in the SFE extracts. The mainly components identified in the SFE brazilian ginseng extracts were hexadecane acid - 27,1%), ß-sitosterol e/ou stigmasterol (1,1 - 20,1%), phytol (6,0 - 30,8%) e hexatriacontane (0,7 - 30,6%). The mainly retained fraction on the adsorption column, installed on the solvent outlet were (25,7 - 59,3 %) for the p-dietilbenzene and (3,4 - 27,1 %) for the m-dietilbenzene. By the DPPH antioxidant activity method the SFE Brazilian ginseng extract presented an AA 25 times less efficient than the AA performed by the natural antioxidant rutin. By the ß-carotene/ linolenic acid coupled reaction the AA was observed for the metanolic extract, varying form 94 to 117%. The SFE extracts that presented higher antioxidant potential were obtained on 50 °C and 200 bar and 500 °C and 300 bar, the inhibition percentage of these extracts oxidation varied between 143 and 246% and keeps it stable with the reaction time. The brazilian lavender volatile oil and the brazilian lavender, quebra pedra and brazilian ginseng SFE extracts did not present an inhibited effect (anti-inflammatory activity) on the soybean lipoxigenase on the studied concentrations / Doutorado / Doutor em Engenharia de Alimentos

Orientador: Maria Angela de Almeida Meireles / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-11T15:24:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Albuquerque_CarolinaLimaCavalcantide_M.pdf: 13708318 bytes, checksum: 7a3030edaf91876d61182d588528ba63 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Extratos brutos e princípios ativos extraídos de plantas nativas brasileiras possuem características altamente atrativas por serem capazes de prover, além da nutrição básica, benefícios à saúde ou medicinais como a prevenção e/ou tratamento de doenças. A extração com fluido supercrítico (SFE) caracteriza-se pela obtenção de extratos de elevada qualidade, sem os inconvenientes da presença de resíduos de solventes e da alteração das propriedades do extrato, associados aos processos de extração convencionais. Apesar dessa tecnologia já estar sendo estudada há muitos anos no Brasil, e da vasta disponibilidade de matéria-prima de alta qualidade e baixo custo no País, ainda não existe na América Latina nenhuma planta industrial. O objetivo deste trabalho foi identificar os parâmetros de processo da extração SFE, utilizando CO2 como solvente, para a maximização do rendimento de extratos de polpa de pequi (Caryocar brasiliense Camb.) e determinação dos rendimentos de extratos de sementes de café verde (Coffea arábica) em diferentes tamanhos de partículas. Compararam-se os extratos obtidos via SFE com os extratos comerciais existentes no mercado. Para a avaliação do processo, verificou-se o perfil fitoquímico dos extratos e suas atividades antioxidantes. A identificação dos compostos presentes nos extratos foi feita por CCD, espectrofotômetro-UV, CG-FID e HPLC-UV. A atividade antioxidante foi determinada através da reação acoplada de ácido linolênico e ß-caroteno. Extratos de café verde foram obtidos a 323 K e 30 MPa obtendose rendimentos globais em base seca iguais a 0,9 ± 0,2%, 4 ± 2% e 8 ± 1%, para sementes quebradas, partículas de mesh 16 e sementes moídas, respectivamente. Extratos de polpa de pequi foram obtidos no intervalo de pressão de 20 a 40 MPa nas temperaturas de 323 e 333 K. O maior rendimento obtido em base seca foi igual a 64,3 ± 0,3% a 333 K e 40 MPa. A quantidade de carotenóides totais (78 ± 26 mg Carotenóides totais/100g extrato) e de fenóis totais (1,6 g GAE/100g extrato) de extratos de pequi obtidas via SFE foram maiores que a do extrato comercial (31 ± 1 mg Carotenóides totais/100g extrato e 1,1 ± 0,3 g GAE/100g extrato, respectivamente). Os ácidos graxos majoritários em todos os extratos SFE foram o ácido palmítico e o ácido oléico. Entre os tocóis identificados, a-tocoferol e a-tocotrienol estavam presentes em todos os extratos analisados. Os extratos de pequi, SFE e comercial, tiveram atividade antioxidante inferior ao ß-caroteno conforme determinado pelo método da reação acoplada com ácido linolênico / Abstract: Crude extracts and active compounds extracted from Brazilian native plants have characteristics highly attractive since they are able to provide, in addition of the basic nutrition, benefits for health or medical as the prevention and/or treatment of diseases. Supercritical fluid extraction (SFE) is characterized by obtaining extracts of high quality, without the disadvantages of the presence of solvents residue and changing the extract's properties, associated to conventional extraction processes. Although this technology is already being studied for many years in Brazil, and the wide availability of raw material of high quality and low cost in the country, yet there is no Latin American industrial unit. The objective of this study was to identify the parameters of the SFE process, using CO2 as solvent, for maximum yield of pequi pulp extracts (Caryocar brasiliense Camb.) and determination of yield in extract from green coffee bean (Coffea arabica ) using particles of different sizes. SFE extracts were compared with commercial extract. For the process evaluation, it was verified the extracts phytochemical profile and their antioxidant properties. The identification of the compounds present in the extracts was made using TLC, Spectrophotometer-UV, GC-FID and HPLC-UV. The antioxidant activity was determined using the coupled reaction of ß-carotene and linolenic acid. Green coffee beans extracts were obtained at 323 K and 30 MPa. The globals yields on dry basis were 0.9 ± 0.2%, 4 ± 2% and 8 ± 1% for broken seeds, particles of mesh 16 and ground seeds, respectively. Pequi pulp extracts were obtained for pressures of 20 to 40 MPa at temperatures of 323 and 333 K. The largest global yield on dry basis was 64.3 ± 0.3% at 333 K and 40MPa. The total carotenoids (78 ± 26 mg total carotenoids /100g extract) and total phenols (1.6 g GAE/100g extract) from pequi extracts obtained by SFE were higher than that of the commercial extract (31 ± 1 mg total carotenoids /100g extract and 1.1 ± 0.3 g GAE/100g extract, respectively). The main components detected in the SFE extracts were oleic acid and palmitic acid. Among the identified tocois, a-tocopherol and a-tocotrienol were present in all extracts analyzed. The pequi extracts, SFE and commercial, exhibited antioxidant activity smaller than that of the control (ß-carotene) as measure by the coupled reaction with linolenic acid / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

Submitted by Marilene Donadel (marilene.donadel@unioeste.br) on 2018-10-31T00:41:51Z No. of bitstreams: 1 Sergio_Kupski_2015.pdf: 5793850 bytes, checksum: 1abe03c5de9e1065ce978b22b486cc50 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-31T00:41:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sergio_Kupski_2015.pdf: 5793850 bytes, checksum: 1abe03c5de9e1065ce978b22b486cc50 (MD5) Previous issue date: 2015-02-26 / Supercritical fluid extraction (SFE) process of vegetable oils with CO2 is an alternative to the traditional processes, with advantages related to final product quality, extraction yield and simpler separation stages. Hops (Humulus Lupulus L.) are widely used for beer brewing and their essential oils contain substances with potential pharmaceutical use. Mathematical modeling of the mass transfer mechanisms that rule the SFE may provide information about the process parameters influence on the total yield and extraction rate. This work intends to analyze the influence of the following parameters: temperature (de 35 a 55º C), pressure (100 a 200 bar), particle size (de 3,28 X 10-4 m a 1,02 X 10-3 m), particle size distribution and raw material treatment. Extraction of hop with supercritical carbon dioxide was performed on experimental scale. The data obtained was used to adjust the extraction curves simulated with five models available at literature. Besides those, the data allowed to test a proposed model, applied for the extraction from hop bracts. Tested models adjusted the experimental data satisfactorily and the estimated parameters analysis allowed building another model. / O processo de extração supercrítica (SFE – supercritical fluid extraction) de óleos vegetais com CO2 é uma alternativa aos tradicionais, com vantagens relacionadas à qualidade do produto final, rendimento da extração e simplificação das etapas de separação. Os cones de lúpulo (Humulus lupulus L.) são amplamente utilizados na produção de cerveja e seus óleos essenciais contêm substâncias com potencial uso na indústria farmacêutica. A modelagem matemática dos mecanismos de transferência de massa que governam a SFE pode fornecer informações sobre a influência dos parâmetros de processo no rendimento total e na taxa de extração. Este trabalho propõe analisar a influência dos seguintes parâmetros: temperatura (de 35 a 55º C), pressão (100 a 200 bar), diâmetro da partícula (de 3,28 X 10-4 a 1,02 X 10-3 m), distribuição granulométrica das partículas e a forma de preparo da matéria prima. Foi realizada a extração de lúpulo com dióxido de carbono supercrítico com equipamento em escala experimental. Os dados obtidos foram utilizados para ajustar as curvas de extração simuladas utilizando cinco modelos fenomenológicos disponíveis na literatura. Além destes, os dados permitiram testar o modelo proposto, aplicado para a extração a partir das brácteas da inflorescência do lúpulo. Os modelos testados ajustaram de forma satisfatória os dados experimentais e a análise dos parâmetros estimados permitiu fundamentar um segundo modelo proposto.

Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Wandlung von Weichbraunkohlen in nie-dermolekulare Produkte durch Reaktion mit Alkanolen, insbesondere Ethanol, unter nahe- bzw. überkritischen Bedingungen. Als potenziell verwertbare Produkte ent-stehen eine ethanollösliche Fraktion, die hohe Anteile an heteroatomfreien aroma-tischen Verbindungen sowie Phenolen enthält, bzw. eine heptanlösliche Fraktion, die große Mengen wachsähnlicher, aliphatischer Komponenten enthält. Ein Screening von Lösungsmitteln verschiedener Stoffklassen ergab, dass neben Tetrahydronaphthalin insbesondere der Einsatz von n-Alkanolen mit mindestens zwei Kohlenstoffatomen zu hohen Umsätzen des makromolekularen Anteils der Kohle in wesentlich niedermolekularere lösliche Verbindungen führt. Ethanol wird aufgrund seines vergleichsweise niedrigen Preises, der Verfügbarkeit in großen, vorwiegend aus biogenen Quellen hergestellten Mengen sowie der leichten Abtrennbarkeit vom Extrakt für die weiteren Untersuchungen ausgewählt. Anhand systematischer Untersuchungen des Einflusses verschiedener Reaktions-parameter wie Temperatur, Verweilzeit oder Dichte des Lösungsmittels wird der Prozess hinsichtlich Kohleumsatz und Ethanolverbrauch optimiert. Es zeigt sich, dass bei günstiger Parameterwahl nahezu der gesamte makromolekulare Anteil der Kohle in lösliche Produkte überführt werden kann. Kohlezusammensetzung, Reaktionstem-peratur sowie Verweilzeit stellen die Haupteinflussgrößen auf den Prozess dar. Ein großes Augenmerk liegt auf der Analytik der festen, flüssigen und gasförmigen Produktfraktionen mit einer großen Breite instrumenteller Techniken. Deren Ziel ist die Aufklärung der ablaufenden Reaktionen zwischen Kohle und Alkanol. Bisher war wenig darüber bekannt, welche Typen von Verbindungen bzw. funktionellen Gruppen der Braunkohle mit Ethanol reagieren und zu dessen Zersetzung beitragen. Um diese Fragestellung beantworten zu können, wird die Komplexität des Systems Kohle-Alkanol reduziert. Dies wird durch die Untersuchung von Reaktionen zwischen Ethanol und Modellkomponenten, die für Braunkohlen typische funktionelle Gruppen tragen, erreicht. Darüber hinaus erfolgt auch eine Betrachtung des Einflusses von Erdalkali- und Alkalimetallcarboxylaten bzw. -phenolaten, da derartige Bindungsformen aufgrund des hohen Anteils acider funktioneller Gruppen in Braunkohlen häufig auftreten. Im Ergebnis ist festzuhalten, dass ein hoher Umsatz des makromolekularen Anteils der Kohle in niedermolekulare Produkte nur möglich ist, wenn auch die Zersetzung des Alkanols schnell abläuft. Dies ist genau dann der Fall, wenn in der Reaktions-mischung ein hoher Anteil an Komponenten vorliegt, die Hydroxy-, Carboxy- oder Ethergruppen tragen. Diese Gruppen unterstützen in unterschiedlichem Ausmaß die Dehydrierung und anschließende Spaltung des Ethanols in Kohlenmonoxid und Methan bzw. die Dehydratisierung zu Ethen. Dabei treten Ionen und Radikale als reaktive Zwischenprodukte auf, welche die Fragmentierung der Kohlematrix unter-stützen. Alle relevanten Reaktionspfade werden schließlich zu einem globalen Reak-tionsschema zusammengeführt.:1 Motivation und Problemstellung 2 Stand der Wissenschaft und Technik 2.1 Eigenschaften von Weichbraunkohlen 2.1.1 Inkohlungsreihe und Klassifikation von Kohlen 2.1.2 Zusammensetzung von Braunkohlen 2.1.3 Makromolekulare Struktur der organischen Anteile von Braunkohlen 2.1.4 Einsetzbarkeit von Braunkohlen in thermochemischen Konversionsprozessen 2.2 Kohleverflüssigungsprozesse 2.2.1 Systematik 2.2.2 Pyrolyse 2.2.3 Bergius-Pier-Verfahren 2.2.4 Pott-Broche-Verfahren 2.3 Extraktion von Kohlen mit nahe- und überkritischen Lösungsmitteln 2.4 Alkanole als reaktive Lösungsmittel 2.4.1 Lösungseigenschaften 2.4.2 Reaktionen im unterkritischen Zustand 2.4.3 Reaktionen von reinen Alkanolen im nahe- und überkritischen Bereich 2.4.4 Reaktionen von Alkanolen mit Modellkomponenten im nahe- und überkritischen Bereich 2.5 Umsetzung von Kohlen, Biomassen und Kunststoffen mit n-Alkanolen 2.5.1 Umesterung von Triglyceriden 2.5.2 Depolymerisation von Kunststoffen 2.5.3 Verflüssigung von Ligninen 2.5.4 Upgrading von Bioölen 2.5.5 Extraktion von Braunkohlen 2.6 Produkte der Extraktion von Braunkohlen mit Ethanol 2.7 Reaktionsmechanismus der Extraktion von Braunkohlen mit Ethanol 3 Experimentelles Vorgehen und verwendete Analytik 3.1 Präzisierung der Aufgabenstellung und Herangehensweise 3.2 Aufbereitung der Rohkohlen 3.3 Kohleextraktion 3.3.1 Autoklavenversuche 3.3.2 Semikontinuierliche Kohleextraktion 3.4 Produktaufbereitung 3.4.1 Parametervariation 3.4.2 Ergänzende Versuche zur Parametervariation 3.4.3 Experimente mit Modellkomponenten 3.5 Analytische Methoden 3.5.1 Analyse der Gasproben 3.5.2 Analyse der Extraktfraktionen 3.5.3 Analyse fester Proben (Kohlen, Rückstände) 3.6 Bilanzierung der Versuche 3.6.1 Massenbilanz 3.6.2 Elementbilanz 3.7 Berechnung verschiedener Größen zur Prozessbewertung 3.8 Fehlerbetrachtung und Wiederholbarkeit 4 Ergebnisse und Auswertung der Untersuchungen 4.1 Charakterisierung der Einsatzstoffe 4.2 Lösungsmittel-Screening 4.3 Parametereinfluss auf Produktausbeuten 4.3.1 Untersuchte Parameter und Bereiche 4.3.2 Temperatur- und Druckverlauf im Autoklav 4.3.3 Einfluss der Reaktionstemperatur 4.3.4 Einfluss der Verweilzeit 4.3.5 Einfluss des Kohlewassergehaltes 4.3.6 Einfluss der Dichte des überkritischen Ethanols 4.3.7 Einfluss der Korngröße 4.3.8 Einfluss der Gasatmosphäre 4.3.9 Einfluss der Kohlezusammensetzung 4.3.10 Einfluss der Kohlevorbehandlung 4.3.11 Einfluss der Kettenlänge des Alkanols 4.3.12 Einfluss der Reaktionsführung 4.4 Zwischenfazit Parametereinfluss 5 Detaillierte Produktanalytik 5.1 Charakterisierung des Produktgases 5.2 Charakterisierung der Extraktfraktionen 5.2.1 Elementarzusammensetzung 5.2.2 Molekülgrößenverteilung 5.2.3 ATR-FTIR-Spektroskopie 5.2.4 13C- und 1H-NMR-Spektroskopie 5.2.5 Gaschromatographie 5.3 Charakterisierung des Rückstands 5.3.1 Elementarzusammensetzung 5.3.2 ATR-FTIR-Spektroskopie 5.3.3 Röntgenphotoelektronenspektroskopie 5.4 Zwischenfazit Produktanalytik 6 Untersuchung der Reaktionswege von Modellkomponenten 6.1 Produktgasmengen und entstehendes Wasser 6.2 Ethanollösliche Produkte 6.3 Ableitung möglicher Reaktionswege 6.3.1 Phenol und Benzoesäure 6.3.2 Diphenylether 6.3.3 Phenetol und Veratrol 6.3.4 Ethanol 6.4 Zwischenfazit Modellkomponenten 7 Diskussion der Ergebnisse 7.1 Verwertbarkeit der Produkte 7.2 Beeinflussung von Kohleumsatz und Extraktausbeute 7.3 Ethanolverbrauch 7.4 Schema der ablaufenden Reaktionen 8 Zusammenfassung und Ausblick A Anhang B Literaturverzeichnis C Abkürzungsverzeichnis D Verwendete Formelzeichen / The subject of the present work is the conversion of lignite into low-molecular products by reaction with alkanols, especially ethanol, under near- or supercritical conditions. The ethanol-soluble fraction, which contains high amounts of heteroatom-free aromatic compounds and phenols as well as the heptane-soluble fraction, which contains large amounts of wax-like, aliphatic components are both potentially usable products. A screening of solvents of different substance classes showed that, in addition to tetrahydronaphthalene, the use of n-alkanols with at least two carbon atoms leads to high conversions of the macromolecular coal matrix into soluble compounds with much lower molecular weight. Ethanol is selected for further investigations because of its comparatively low price, its availability in large quantities, mainly from biogenic sources, and its simple separability from the extract. The process is optimized in regard to coal conversion and ethanol consumption by means of systematic investigations of the influence of various reaction parameters such as temperature, residence time or density of the solvent. It has been shown that almost the entire macromolecular coal content can be converted into soluble products if the parameters are selected favorably. Coal composition, reaction temperature and residence time are the main factors influencing the process. A great deal of attention is paid to the analysis of solid, liquid and gaseous product fractions using a wide range of instrumental techniques. The aim of these techniques is to clarify the reactions taking place between coal and alkanol. So far, little was known about which types of compounds or functional groups of lignite react with ethanol and contribute to its decomposition. To answer this question, the complexity of the coal-alkanol system is reduced. This has been achieved by studying reactions between ethanol and model components containing functional groups typical for lignite. In addition, the influence of alkaline earth and alkali metal carboxylates and phenolates is also considered, since such forms of bonding are common due to the high proportion of acidic functional groups in lignite. In conclusion, it can be stated that a high conversion of the macromolecular coal content into low-molecular products is only possible if the decomposition of the alkanol takes place rapidly. This is the case when the reaction mixture contains a high pro-portion of components containing hydroxy, carboxy and ether groups. These groups support, to varying degrees, the dehydrogenation and cleavage of ethanol into carbon monoxide and methane or the dehydration to ethene. Within these reactions, ions and radicals occur as reactive intermediates which support the fragmentation of the carbon matrix. All relevant reaction pathways are finally combined to form a global reaction scheme.:1 Motivation und Problemstellung 2 Stand der Wissenschaft und Technik 2.1 Eigenschaften von Weichbraunkohlen 2.1.1 Inkohlungsreihe und Klassifikation von Kohlen 2.1.2 Zusammensetzung von Braunkohlen 2.1.3 Makromolekulare Struktur der organischen Anteile von Braunkohlen 2.1.4 Einsetzbarkeit von Braunkohlen in thermochemischen Konversionsprozessen 2.2 Kohleverflüssigungsprozesse 2.2.1 Systematik 2.2.2 Pyrolyse 2.2.3 Bergius-Pier-Verfahren 2.2.4 Pott-Broche-Verfahren 2.3 Extraktion von Kohlen mit nahe- und überkritischen Lösungsmitteln 2.4 Alkanole als reaktive Lösungsmittel 2.4.1 Lösungseigenschaften 2.4.2 Reaktionen im unterkritischen Zustand 2.4.3 Reaktionen von reinen Alkanolen im nahe- und überkritischen Bereich 2.4.4 Reaktionen von Alkanolen mit Modellkomponenten im nahe- und überkritischen Bereich 2.5 Umsetzung von Kohlen, Biomassen und Kunststoffen mit n-Alkanolen 2.5.1 Umesterung von Triglyceriden 2.5.2 Depolymerisation von Kunststoffen 2.5.3 Verflüssigung von Ligninen 2.5.4 Upgrading von Bioölen 2.5.5 Extraktion von Braunkohlen 2.6 Produkte der Extraktion von Braunkohlen mit Ethanol 2.7 Reaktionsmechanismus der Extraktion von Braunkohlen mit Ethanol 3 Experimentelles Vorgehen und verwendete Analytik 3.1 Präzisierung der Aufgabenstellung und Herangehensweise 3.2 Aufbereitung der Rohkohlen 3.3 Kohleextraktion 3.3.1 Autoklavenversuche 3.3.2 Semikontinuierliche Kohleextraktion 3.4 Produktaufbereitung 3.4.1 Parametervariation 3.4.2 Ergänzende Versuche zur Parametervariation 3.4.3 Experimente mit Modellkomponenten 3.5 Analytische Methoden 3.5.1 Analyse der Gasproben 3.5.2 Analyse der Extraktfraktionen 3.5.3 Analyse fester Proben (Kohlen, Rückstände) 3.6 Bilanzierung der Versuche 3.6.1 Massenbilanz 3.6.2 Elementbilanz 3.7 Berechnung verschiedener Größen zur Prozessbewertung 3.8 Fehlerbetrachtung und Wiederholbarkeit 4 Ergebnisse und Auswertung der Untersuchungen 4.1 Charakterisierung der Einsatzstoffe 4.2 Lösungsmittel-Screening 4.3 Parametereinfluss auf Produktausbeuten 4.3.1 Untersuchte Parameter und Bereiche 4.3.2 Temperatur- und Druckverlauf im Autoklav 4.3.3 Einfluss der Reaktionstemperatur 4.3.4 Einfluss der Verweilzeit 4.3.5 Einfluss des Kohlewassergehaltes 4.3.6 Einfluss der Dichte des überkritischen Ethanols 4.3.7 Einfluss der Korngröße 4.3.8 Einfluss der Gasatmosphäre 4.3.9 Einfluss der Kohlezusammensetzung 4.3.10 Einfluss der Kohlevorbehandlung 4.3.11 Einfluss der Kettenlänge des Alkanols 4.3.12 Einfluss der Reaktionsführung 4.4 Zwischenfazit Parametereinfluss 5 Detaillierte Produktanalytik 5.1 Charakterisierung des Produktgases 5.2 Charakterisierung der Extraktfraktionen 5.2.1 Elementarzusammensetzung 5.2.2 Molekülgrößenverteilung 5.2.3 ATR-FTIR-Spektroskopie 5.2.4 13C- und 1H-NMR-Spektroskopie 5.2.5 Gaschromatographie 5.3 Charakterisierung des Rückstands 5.3.1 Elementarzusammensetzung 5.3.2 ATR-FTIR-Spektroskopie 5.3.3 Röntgenphotoelektronenspektroskopie 5.4 Zwischenfazit Produktanalytik 6 Untersuchung der Reaktionswege von Modellkomponenten 6.1 Produktgasmengen und entstehendes Wasser 6.2 Ethanollösliche Produkte 6.3 Ableitung möglicher Reaktionswege 6.3.1 Phenol und Benzoesäure 6.3.2 Diphenylether 6.3.3 Phenetol und Veratrol 6.3.4 Ethanol 6.4 Zwischenfazit Modellkomponenten 7 Diskussion der Ergebnisse 7.1 Verwertbarkeit der Produkte 7.2 Beeinflussung von Kohleumsatz und Extraktausbeute 7.3 Ethanolverbrauch 7.4 Schema der ablaufenden Reaktionen 8 Zusammenfassung und Ausblick A Anhang B Literaturverzeichnis C Abkürzungsverzeichnis D Verwendete Formelzeichen

Les sous-produits qui proviennent de l’industrie du bois, particulièrement les nœuds, contiennent différents types de molécules qui peuvent être valorisées comme source de composants bioactifs pouvant répondre à des besoins thérapeutiques. C’est sur cette idée que le projet "Le Bois Santé" a été conçu. Grâce à la collaboration de plusieurs partenaires, le présent travail vise dans un premier temps à développer des procédés d’extraction "verts" (solide-liquide et supercritique) pour obtenir un extrait riche en lignanes à partir d’un mélange de nœuds d’épicéa commun et de sapin pectiné. Les effets des conditions opératoires sur le rendement d’extraction de chaque composé cible et sur l’activité anti-oxydante des extraits ont été déterminés. Afin d’étudier le procédé complet, le projet vise à étudier l’impact des procédés de concentration et de séchage de l’extrait à partir de l’évaporation sous vide et de la lyophilisation. De plus, la séparation et la purification des composés ont été développées et optimisées par simulation grâce à la technique de chromatographie frontale / By-products from wood industry, particularly knots, contain different types of molecules that can be valued as a source of bioactive components meeting therapeutic needs. It is on this idea that the project "Le Bois Santé" was designed. Through the collaboration of several partnerships, the present work aims initially to develop a "green" extraction processes (solid-liquid and supercritical) to obtain an extract rich in lignans from a mixture of norway spruce and silver fir knots. The effects of operating conditions on the extraction yield of each target compound and the antioxidant activity of the extracts were determined. To understand the entire process, the project aims to investigate the impact of concentration and drying processes using vacuum evaporation and lyophilisation. Moreover, the separation and purification of the compounds have been developed and optimized using frontal chromatography technique

<p>&nbsp;Upotrebom različitih ekstragenasa izvr&scaron;ena je ekstrakcija ploda, lista i korena belog (<em>Morus alba</em> L.) i crnog duda (<em>Morus nigra</em> L. ). Ekstrakcija etanolom je izvr&scaron;ena pri predhodno određenim optimalnim uslovima ekstrakcije (70% koncentracija etanola, temperatura 60&deg;C i odnos rastvarač:droga 20 ml/g). Ispitan je hemijski sastav ekstrakata različitih delova duda. Ispitivanja hemijskog sastava etanolnih ekstrakata obuhvatala su određivanje sadržaja ukupnih fenola, ukupnih flavonoida, ukupnih i monomernih antocijana, kvalitativni i kvantitativni sastav polifenolnih komponenata, kao i sadržaj mikro-, makro- i toksičnih elemenata. Najvedi sadržaj ukupnih fenolnih jedinjenja određen je u ekstraktu korena <em>M. nigra</em> (186 mg EHK/g), a najvedi sadržaj flavonoidnih jedinjenja u ekstraktu lista <em>M. nigra</em> (67 mg ER/g). U ekstraktima lista duda po svom sadržaju u odnosu na ukupan sadržaj polifenolnih jedinjenja ističe se kafena kiselina (od 53,34 do 62,11%), dok se u ekstraktima korena izdvaja hlorogenska kiselina (udeo vedi od 74%). U pogledu mineralnog sastava ekstrakata relativno veliki sadržaj Ca i Mg je karakterističan za obe vrste ekstrakata (vedi od 1.400 &mu;g/g). Mikroelementi u svim ispitanim uzorcima duda po opadajudem nivou, su Fe, B, Zn, Cu i Mn. U ekstraktima dobijenim superkritičnim CO₂određen je sadržaj masnih kiselina i ukupnih karotenoida. U ispitivanim ekstraktima dominante su nezasidene masne kiseline, linolna i linolenska kiselina, a značajan je udeo i zasidene masne kiseline (palmitinske kiseline).</p><p>Ispitivanje delovanja ekstrakata obuhvatalo je evaluaciju antioksidativne aktivnosti pradenjem sposobnosti neutralizacije slobodnih radikala, redukcionog potencijala i inhibicije lipidne peroksidacije. Po svim primenjenim metodama najvedu aktivnost je pokazao ekstrakt lista crnog duda. U zavr&scaron;noj fazi rada ispitana je in vitro citotoksična aktivnost ekstrakata duda, njihovim delovanjem na rast tri delijske linije: Hep2, RD i L2OB. Ekstrakti lista <em>M. nigra</em> su se pokazali kao najpotentniji inhibitori&nbsp;rasta na sve tri delijske linije (IC₅₀&lt;30 &mu;g/g). Na osnovu svih sprovedenih ispitivanja kao proizvod sa najboljim karakteristikama pokazao se ekstrakti lista <em>M. nigra</em>.</p> / <p>Using different extraction solvents extracts of fruit, leaves and roots of white (<em>Morus alba</em> L.) and black mulberry (<em>Morus nigra</em> L.) were prepared. Extraction by ethanol was carried out at the previously determined optimal extraction conditions (70% ethanol concentration, temperature 60&deg;C and the ratio of solvent: drug 20 ml/g). The chemical composition of extracts obtained from different parts of the mulberry were analysed. These analyses included the determination of total phenols, total flavonoids, monomeric and total anthocyanins, qualitative and quantitative composition of polyphenolic components, and the content of micro-, macro- and toxic elements. The highest phenolic content was determined in the extract of <em>M. nigra</em> root (186 mg ECA/ g), while the highest content of flavonoid compounds was determined in the extract of <em>M. nigra</em> leaves (67 mg ER/g). In the case of mulberry leaf extracts dominant phenolic compound, in relation to the total phenolic content, was caffeic acid (with contribution from 53.34 to 62.11%), while in the extracts of root extracts dominant phenolic compounds was chlorogenic acid (a higher proportion of 74%). In terms of mineral composition of the extracts relatively high content of Ca and Mg was characteristic of both types of extracts (greater than 1,400 mg/g). Measured content of trace elements in mulberry extracts decrease in the next order: Fe&gt; B&gt; Zn&gt; Cu&gt; Mn. In the extracts obtained by supercritical CO₂ fatty acids and total carotenoids were determined. In these extracts dominant unsaturated fatty acids were linoleic and linolenic acid. Also, significant proportion of saturated fatty acid (palmitic acid) has been detected.</p><p>Testing of extracts activity included the evaluation of antioxidant activity applying the methods based on: neutralize free radicals, reducing power potential and the inhibition of lipid peroxidation. All applied methods showed the highest activity of black mulberry leaf extract. In the final phase of work in vitro cytotoxic activity of mulberry extracts was examined. Their effect on growth of three cell lines: Hep2, RD, and L2OB were analysed. Extracts of <em>M. nigra</em> proved to be the most potent inhibitors of growth in all three cell lines (IC₅₀&lt;30 mg/g). On the basis of all conducted tests it has been proven that <em>M. nigra</em> extracts are products with the best characteristics.</p>

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:01:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ElisangelaLG.pdf: 1590433 bytes, checksum: 344724364926bacba0bb6a0d130edd0d (MD5) Previous issue date: 2009-05-15 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / The aim of the present study was to extract vegetable oil from brown linseed (Linum usitatissimum L.), determine fatty acid levels, the antioxidant capacity of the extracted oil and perform a rapid economic assessment of the SFE process in the manufacture of oil. The experiments were conducted in a test bench extractor capable of operating with carbon dioxide and co-solvents, obeying 23 factorial planning with central point in triplicate, and having process yield as response variable and pressure, temperature and percentage of cosolvent as independent variables. The yield (mass of extracted oil/mass of raw material used) ranged from 2.2% to 28.8%, with the best results obtained at 250 bar and 50?C, using 5% (v/v) ethanol co-solvent. The influence of the variables on extraction kinetics and on the composition of the linseed oil obtained was investigated. The extraction kinetic curves obtained were based on different mathematical models available in the literature. The Mart?nez et al. (2003) model and the Simple Single Plate (SSP) model discussed by Gaspar et al. (2003) represented the experimental data with the lowest mean square errors (MSE). A manufacturing cost of US$17.85/kgoil was estimated for the production of linseed oil using TECANALYSIS software and the Rosa and Meireles method (2005). To establish comparisons with SFE, conventional extraction tests were conducted with a Soxhlet device using petroleum ether. These tests obtained mean yields of 35.2% for an extraction time of 5h. All the oil samples were sterilized and characterized in terms of their composition in fatty acids (FA) using gas chromatography. The main fatty acids detected were: palmitic (C16:0), stearic (C18:0), oleic (C18:1), linoleic (C18:2n-6) and &#945;-linolenic (C18:3n-3). The FA contents obtained with Soxhlet dif ered from those obtained with SFE, with higher percentages of saturated and monounsaturated FA with the Soxhlet technique using petroleum ether. With respect to &#945;-linolenic content (main component of linseed oil) in the samples, SFE performed better than Soxhlet extraction, obtaining percentages between 51.18% and 52.71%, whereas with Soxhlet extraction it was 47.84%. The antioxidant activity of the oil was assessed in the &#946;-carotene/linoleic acid system. The percentages of inhibition of the oxidative process reached 22.11% for the SFE oil, but only 6.09% for commercial oil (cold pressing), suggesting that the SFE technique better preserves the phenolic compounds present in the seed, which are likely responsible for the antioxidant nature of the oil. In vitro tests with the sample displaying the best antioxidant response were conducted in rat liver homogenate to investigate the inhibition of spontaneous lipid peroxidation or autooxidation of biological tissue. Linseed oil proved to be more efficient than fish oil (used as standard) in decreasing lipid peroxidation in the liver tissue of Wistar rats, yielding similar results to those obtained with the use of BHT (synthetic antioxidant). Inhibitory capacity may be explained by the presence of phenolic compounds with antioxidant activity in the linseed oil. The results obtained indicate the need for more detailed studies, given the importance of linseed oil as one of the greatest sources of &#969;3 among vegetable oils / O presente trabalho teve como objetivo geral extrair o ?leo vegetal da linha?a (Linum usitatissimum L.) da variedade marrom fazendo uso de di?xido de carbono em condi??es supercr?ticas e de solvente org?nico, avaliar os teores de ?cidos graxos e a capacidade antioxidante do ?leo extra?do e ainda realizar a avalia??o econ?mica r?pida do processo EFS de manufatura do ?leo. Os experimentos foram conduzidos em um extrator de bancada, capaz de operar com di?xido de carbono e co-solventes, obedecendo a um planejamento fatorial 2? com triplicata no ponto central, tendo como vari?vel resposta o rendimento do processo e como vari?veis independentes a press?o, a temperatura e o percentual de co-solvente. Os rendimentos (massa de ?leo extra?do/ massa de mat?ria-prima utilizada) variaram de 2,2 a 28,8%, tendo os melhores resultados sido obtidos a 250 bar e 50?C, com uso do co-solvente etanol a 5% (v/v). A influ?ncia das vari?veis sobre a cin?tica de extra??o e sobre a composi??o do ?leo de linha?a obtido tamb?m foi investigada. As curvas cin?ticas de extra??o obtidas foram modeladas por diferentes modelos matem?ticos dispon?veis na literatura. Os modelos de Mart?nez et al. (2003) e o Simple Single Plate (SSP) de Gaspar et al. (2003) representaram os dados experimentais com os menores erros quadr?ticos m?dios (MSE). O custo de manufatura de 17,85 US$/kg?leo foi estimado para produ??o do ?leo de linha?a utilizando o software TECANALYSIS e a metodologia de Rosa e Meireles (2005). Com o intuito de estabelecer compara??es com a EFS, foram realizados ensaios de extra??o por t?cnica convencional em aparato Soxhlet utilizando ?ter de petr?leo. Estes apresentaram rendimentos m?dios de 35,2 % para um tempo de extra??o de 5h. Todas as amostras de ?leo obtidas foram esterificadas e caracterizadas em termos de sua composi??o em ?cidos graxos (AGs) usando a cromatografia gasosa. Os principais ?cidos graxos detectados foram: palm?tico (C16:0), este?rico (C18:0), ol?ico (C18:1), linol?ico (C18:2n-6) e &#945;-linol?nico (C18:3n-3). Os teores dos AGs obtidos com Soxhlet diferiram daqueles obtidos para a EFS, com percentuais de AGs saturados e monoinsaturados mais elevados para a t?cnica Soxhlet com ?ter de petr?leo. Com rela??o ao teor do ?cido &#945;-linol?nico (componente majorit?rio do ?leo de linha?a) nas amostras, a EFS se mostrou mais vantajosa que a extra??o Soxhlet, apresentando percentuais de 51,18 a 52,71%, enquanto que na extra??o Soxhlet, este foi de 47,84%. A atividade antioxidante do ?leo foi avaliada no sistema de co-oxida??o b-caroteno/?cido linol?ico. Os percentuais de inibi??o do processo oxidativo chegaram a 22,11% para o ?leo da EFS, sendo de apenas 6,09% para o ?leo comercial extra?do a frio, o que sugere que a t?cnica EFS preserva melhor os compostos fen?licos presentes na semente, compostos estes, provavelmente respons?veis pelo car?ter antioxidante do ?leo. Testes in vitro com a amostra de melhor resposta antioxidante foram realizados em homogenato de f?gado de ratos, de forma a investigar a inibi??o da peroxida??o lip?dica espont?nea ou autoxida??o do tecido biol?gico. O ?leo de linha?a se mostrou mais eficiente que o ?leo de peixe (usado como padr?o) na diminui??o da peroxida??o lip?dica do tecido hep?tico dos ratos Wistar, apresentando resultados equivalentes aos obtidos com o uso do BHT (antioxidante sint?tico). A capacidade inibit?ria pode ser atribu?da ? presen?a de compostos fen?licos com atividade antioxidante presentes no ?leo de linha?a. Os resultados obtidos indicam a necessidade de estudos mais aprofundados tendo em vista a import?ncia do ?leo de linha?a como uma das maiores fontes de &#969;3 dentre os ?leos vegetais