As plantas medicinais têm sido utilizadas como uma importante fonte de prevenção e tratamento de doenças para a população pobre dos países em desenvolvimento. A literatura apresenta resultados que demonstram a atividade de proteínas e flavonóides presentes nas folhas, sementes e cascas do caule de Bauhinia forficata Link com ação hipoglicemiante. Este trabalho tem como objetivo estabelecer um protocolo para a obtenção das células em cultura de B. forficata para posterior produção de compostos fenólicos e proteínas com atividade hipoglicemiante. Assim, inicialmente, foram padronizadas as condições para obtenção da cultura in vitro de B. forficata Link. Realizou-se a indução da calogênese (indução máxima 77%) utilizando-se folhas como explantes em meio MS suplementado com ácido 2,4-diclofenoxiacético 1 mg/L, cinetina 1 mg/L e 3% (m/v) de sacarose. A cultura de células em suspensão foi estabelecida a partir da transferência de inóculos de calos frescos (2g) para a 40 mL de meio MS. Após a padronização realizou-se elicitações, com MeJA e AS 1 mol/L, nos tempo de 0, 3, 6, 9 e 12 dias, monitoradas pelo teor de compostos fenólicos e proteínas totais no meio intra e extracelular. Avaliou-se também o efeito da suplementação com sacarose (20, 30 e 40 g/L) sobre o sistema celular. O MeJA causou um aumento de composto fenólicos no meio extracelular de 105% e de 126% no meio intracelular, em 6 dias. O AS, em 9 dias de indução, aumentou esse compostos em 106,5% e 132,6% no meio extra e intracelular, respectivamente. Em 6 dias obteve-se o melhor tempo de elicitação das proteínas extracelulares com MeJA (81%) e de 9 dias para AS (41%). A presença desses elicitores, em 6 e 9 dias, foram capazes de aumentar a atividade das enzimas fenilalanina amônia liase (FAL) e tirosina amônia liase (TAL) no meio intracelular. Os resultados obtidos demonstraram que AS e MeJA podem modular a liberação de compostos fenólicos e proteínas para o meio extracelular, sendo os tempos de 6 e 9 dias os mais eficientes. A suplementação do meio com sacarose contribui para esta liberação, sendo a melhor concentração de sacarose 30 g/L. Portanto, as condições estabelecidas foram eficientes para obtenção da suspensão celular de Bauhinia forficata Link e modulação de compostos fenólicos e proteínas neste sistema. / The medicinal plants have been used as a major source of prevention and treatment of diseases for the poor population in the developing countries. Hypoglycaemic bioactive compounds have been found in leaves, seeds and barks of Bauhinia forficata. The aim for this work was to establish a protocol to obtain the B. forficata cell culture and to product phenolic compounds and proteins with hypoglycaemic activities. The callogenesis induction (maximum response: 77%) was developed using leaves as explants on MS medium supplemented with 1mg/L 2,4-diclorophenoxiacetic acid (2,4-D) and 1mg/L kinetin plus 3% sucrose (w/v). The cell suspension culture was established by transferring an inoculum of fresh callus (2 g) to 40 mL liquid MS medium. The effects of 1 mol/L methyl jasmonate (MeJA) or salicylic acid (AS) in the cell culture, supplemented with sucrose (20, 30 and 40 g/L), was evaluated by monitoring the proteins and phenolic compounds in the extra and intra cellular medium after 0, 3, 6, 9 and 12 days. In the extracellular fractions, the best time for phenolic compounds induction in the presence of MeJA (105%) and AS (106.5%) was 6 and 9 days, respectively. In the intracellular fractions, the highest effect was observed 6 days after induction in the presence of MeJA (126%) or AS (132.6%). The best time for protein induction in the extracellular medium was 6 days in the presence of MeJA (81%) and 9 days in the presence of AS (41%). In addition, the activity of phenylalanine ammonia lyase (PAL) and tyrosine ammonia lyase (TAL) increased in the intracellular medium in the presence of MeJA and AS after 6 and 9 days, respectively. In conclusion, the conditions we used were efficient for obtention of cell suspension culture of B. forficata. MeJA and AS can be used as elicitors of phenolic compounds and protein in this cellular system.

Submitted by Marcos Anselmo (marcos.anselmo@unipampa.edu.br) on 2016-09-13T14:54:11Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Andréia Caroline Fernandes Salgueiro.pdf: 2621645 bytes, checksum: 0835456528c6dfea11748817f9bcdbf5 (MD5) / Approved for entry into archive by Marcos Anselmo (marcos.anselmo@unipampa.edu.br) on 2016-09-13T14:54:28Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Andréia Caroline Fernandes Salgueiro.pdf: 2621645 bytes, checksum: 0835456528c6dfea11748817f9bcdbf5 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-13T14:54:28Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Andréia Caroline Fernandes Salgueiro.pdf: 2621645 bytes, checksum: 0835456528c6dfea11748817f9bcdbf5 (MD5) Previous issue date: 2013-01-15 / O Diabetes mellitus (DM) é uma desordem metabólica caracterizada pela deficiência absoluta ou relativa na produção de insulina pelas células β do pâncreas, ou ainda por uma incapacidade de utilização da insulina produzida. Acredita-se que a hiperglicemia crônica no DM esteja envolvida na gênese de diversos eventos bioquímicos, os quais resultam em um desequilíbrio entre a produção de espécies reativas de oxigênio e a capacidade dos sistemas de defesa antioxidante em neutralizá-las, levando a um estado de estresse oxidativo. Popularmente, muitas plantas conhecidas como medicinais, são utilizadas para tratar os sintomas do DM. Dentre estas plantas, estão as do gênero Bauhinia (Fabaceae, Leguminosae), cuja atividade antioxidante tem sido comprovada em modelos utilizando diferentes formas de extração de compostos químicos. Porém, pouco se sabe sobre os efeitos do chá das folhas de Bauhinia, tal como a mesma é popularmente utilizada. Com base no exposto, este trabalho teve como 13 objetivos investigar a atividade antioxidante da infusão das folhas de Bauhinia forficata (subsp. pruinosa) (BF), popularmente conhecida como “Pata de vaca” e largamente utilizada sob a forma de chá pela população, sobre o dano oxidativo induzido por altas concentrações de glicose em eritrócitos humanos (Manuscrito 1) e pela estreptozotocina (ETZ) em camundongos (Manuscrito 2). Os resultados do Manuscrito 1 mostraram que o chá de BF foi efetivo em reduzir o dano lipídico e em manter, ou mesmo aumentar, os níveis de antioxidantes em eritrócitos humanos incubados com elevadas concentrações de glicose (0 a 500mM). Acreditamos que estes resultados estejam diretamente relacionados aos elevados níveis de polifenóis e flavonoides presentes no chá de BF, os quais podem explicar a sua significativa atividade quelante de ferro e de neutralização de radicais hidroxilas (OH•), seja via neutralização do radical DPPH• seja via neutralização da reação de Fenton. Além de reduzir o dano oxidativo determinado por elevadas concentrações de glicose em eritrócitos humanos in vitro, observamos que o efeito antioxidante do chá de BF foi mantido em um modelo ex vivo de intoxicação por ETZ em camundongos (Manuscrito 2). Os resultados do Manuscrito 2 mostraram que o chá de BF foi capaz de minimizar as alterações oxidativas e morfológicas em diferentes órgãos, e também em reduzir a perda de peso e a hiperglicemia provocada pela ETZ em camundongos. O chá das folhas de BF foi bem aceito pelos animais e não teve efeitos per se sobre os achados bioquímicos ou histológicos deste trabalho. Acreditamos que os resultados observados estejam diretamente relacionados aos níveis de polifenóis e flavonoides previamente relatados. Em resumo, os efeitos antioxidantes do chá de BF foram observados tanto in vitro quanto ex vivo, e estes resultados contribuem para ressaltar e justificar os benefícios do uso do chá das folhas desta planta medicinal, tal como a mesma é popularmente 14 utilizada, em minimizar as alterações oxidativas de processos patológicos com incidência crescente na sociedade contemporânea, a exemplo do DM. / Diabetes mellitus (DM) is a metabolic disorder characterized by an absolute or relative deficiency in insulin production by pancreatic β cells, or by an inability to use the insulin produced. It is believed that the chronic hyperglycemia in DM is involved in the genesis of several biochemical events that result in an imbalance between the production of reactive oxygen species and the antioxidant defense systems capacity to neutralize them, leading to an oxidative stress state. Many plants known as medicinal are used to alleviate the symptoms of DM. Among these are the plants of the Bauhinia genus (Fabaceae, Leguminosae), which antioxidant activity was already proven in models of different extractions of chemical compounds. However, little is known about the effects of Bauhinia leaves tea, as it is popularly used. Based on the above, this study aimed to investigate the antioxidant activity of Bauhinia forficata (subsp. pruinosa) 16 (BF) leaves infusion, popularly known as “Paw cow” and used as tea in folk medicine, on the oxidative damage induced by high glucose concentrations in human erythrocytes (Manuscript 1) and by streptozotocin (STZ) in mice (Manuscript 2). The results of Manuscript 1 showed that the BF tea was effective in reducing lipid damage and maintain, or even increase, the antioxidant levels in human erythrocytes incubated with high glucose concentrations. We believe that these results are directly related to high levels of polyphenols and flavonoids present in BF tea, which can explain its significant iron chelating activity and hydroxyl radical (OH •) neutralization, either via DPPH• radical scavenger or via Fenton reaction neutralization. More than the oxidative damage reduction determined by high glucose concentrations in human erythrocytes in vitro, we found that the antioxidant potential of BF tea was kept in an ex vivo model of STZ intoxication in mice (Manuscript 2). The results of Manuscript 2 showed that BF tea was able to minimize the oxidative and morphological damage in various organs, and also to reduce the weight loss and hyperglycemia caused by STZ in mice. BF leaves tea was well accepted by the mice and had no per se effect on biochemical or histological findings of this study. We believe that the observed results are directly related with the polyphenols and flavonoids levels previously reported. In summary, the antioxidant effects of BF tea were observed both in vitro and ex vivo, and these results help to highlight and explain the benefits of using leaves tea of this medicinal plant, as it is popularly used, to minimize oxidative changes of pathological processes with increasing incidence in contemporary society, such as the DM.

As plantas medicinais têm sido utilizadas como uma importante fonte de prevenção e tratamento de doenças para a população pobre dos países em desenvolvimento. A literatura apresenta resultados que demonstram a atividade de proteínas e flavonóides presentes nas folhas, sementes e cascas do caule de Bauhinia forficata Link com ação hipoglicemiante. Este trabalho tem como objetivo estabelecer um protocolo para a obtenção das células em cultura de B. forficata para posterior produção de compostos fenólicos e proteínas com atividade hipoglicemiante. Assim, inicialmente, foram padronizadas as condições para obtenção da cultura in vitro de B. forficata Link. Realizou-se a indução da calogênese (indução máxima 77%) utilizando-se folhas como explantes em meio MS suplementado com ácido 2,4-diclofenoxiacético 1 mg/L, cinetina 1 mg/L e 3% (m/v) de sacarose. A cultura de células em suspensão foi estabelecida a partir da transferência de inóculos de calos frescos (2g) para a 40 mL de meio MS. Após a padronização realizou-se elicitações, com MeJA e AS 1 mol/L, nos tempo de 0, 3, 6, 9 e 12 dias, monitoradas pelo teor de compostos fenólicos e proteínas totais no meio intra e extracelular. Avaliou-se também o efeito da suplementação com sacarose (20, 30 e 40 g/L) sobre o sistema celular. O MeJA causou um aumento de composto fenólicos no meio extracelular de 105% e de 126% no meio intracelular, em 6 dias. O AS, em 9 dias de indução, aumentou esse compostos em 106,5% e 132,6% no meio extra e intracelular, respectivamente. Em 6 dias obteve-se o melhor tempo de elicitação das proteínas extracelulares com MeJA (81%) e de 9 dias para AS (41%). A presença desses elicitores, em 6 e 9 dias, foram capazes de aumentar a atividade das enzimas fenilalanina amônia liase (FAL) e tirosina amônia liase (TAL) no meio intracelular. Os resultados obtidos demonstraram que AS e MeJA podem modular a liberação de compostos fenólicos e proteínas para o meio extracelular, sendo os tempos de 6 e 9 dias os mais eficientes. A suplementação do meio com sacarose contribui para esta liberação, sendo a melhor concentração de sacarose 30 g/L. Portanto, as condições estabelecidas foram eficientes para obtenção da suspensão celular de Bauhinia forficata Link e modulação de compostos fenólicos e proteínas neste sistema. / The medicinal plants have been used as a major source of prevention and treatment of diseases for the poor population in the developing countries. Hypoglycaemic bioactive compounds have been found in leaves, seeds and barks of Bauhinia forficata. The aim for this work was to establish a protocol to obtain the B. forficata cell culture and to product phenolic compounds and proteins with hypoglycaemic activities. The callogenesis induction (maximum response: 77%) was developed using leaves as explants on MS medium supplemented with 1mg/L 2,4-diclorophenoxiacetic acid (2,4-D) and 1mg/L kinetin plus 3% sucrose (w/v). The cell suspension culture was established by transferring an inoculum of fresh callus (2 g) to 40 mL liquid MS medium. The effects of 1 mol/L methyl jasmonate (MeJA) or salicylic acid (AS) in the cell culture, supplemented with sucrose (20, 30 and 40 g/L), was evaluated by monitoring the proteins and phenolic compounds in the extra and intra cellular medium after 0, 3, 6, 9 and 12 days. In the extracellular fractions, the best time for phenolic compounds induction in the presence of MeJA (105%) and AS (106.5%) was 6 and 9 days, respectively. In the intracellular fractions, the highest effect was observed 6 days after induction in the presence of MeJA (126%) or AS (132.6%). The best time for protein induction in the extracellular medium was 6 days in the presence of MeJA (81%) and 9 days in the presence of AS (41%). In addition, the activity of phenylalanine ammonia lyase (PAL) and tyrosine ammonia lyase (TAL) increased in the intracellular medium in the presence of MeJA and AS after 6 and 9 days, respectively. In conclusion, the conditions we used were efficient for obtention of cell suspension culture of B. forficata. MeJA and AS can be used as elicitors of phenolic compounds and protein in this cellular system.

Made available in DSpace on 2014-06-12T16:29:46Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2743_1.pdf: 2012890 bytes, checksum: 990d95aa03c535d23d043c7880f92539 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A espectrofotometria no ultravioleta-visível (UV/Vis) e a cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) destacam-se dentre os métodos analíticos empregados para quantificação de flavonóides em drogas vegetais. Entretanto, questionamentos sobre a especificidade e equiparação de seus resultados vem sendo suscitados diante das características e limitações de cada técnica. Dessa forma, o objetivo principal deste trabalho foi avaliar comparativamente a CLAE e metodologias espectrofotométricas para quantificação de flavonóides em folhas de Bauhinia forficata Link (pata de vaca), com o intuito de estabelecer especificações analíticas que permitam que as técnicas possam ser empregadas alternativamente. Buscou-se também estabelecer especificações para o controle de qualidade da espécie escolhida, por meio de amostras do material vegetal, obtidas de duas regiões do Brasil, que foram submetidas à caracterização fitoquímica e físicoquímica (granulometria, perda por dessecação, teor de cinzas e teor de extrativos). Para a avaliação dos métodos analíticos, foram desenvolvidas e validadas, segundo o ICH e RE nº 899/03 (ANVISA), técnicas espectrofotométricas para quantificação de flavonóides totais, uma por diluição direta e outra por hidrólise ácida, e uma metodologia por CLAE para quantificação do marcador canferitrina. As respostas encontradas para três níveis de concentração foram avaliadas estatisticamente. Observou-se para as duas amostras um perfil fitoquímico similar, apresentando: flavonóides, proantocianidinas, leucoantocianidinas, triterpenos e esteróides. Constatou-se que o tamanho de partícula e a umidade residual mostraram-se divergentes em virtude da origem e do processamento adotados pelos fornecedores. Sendo que os valores do teor de cinzas mostraram-se dentro das especificações e não foi observada diferença significativa para o teor de extrativos. As metodologias desenvolvidas mostraram-se específicas, sensíveis, precisas, exatas e robustas, sendo adequadas para as análises realizadas. As amostras de B. forficata mostraram resultados similares para os dois procedimentos espectrofotométricos, porém apenas uma delas apresentou canferitrina. Por isso, questiona-se a adoção desse constituinte como marcador apropriado para a espécie, haja vista que pode comprometer o emprego de CLAE como ferramenta analítica. Por outro lado, considerando que a canferitrina apresenta as propriedades físico-químicas de seu grupo de metabólitos, sua ausência em uma das amostras não invalida a avaliação do desempenho dos métodos, pois a observação de desempenho similar para o método seletivo (CLAE) e o método para quantificação de grupos, pode conferir maior confiabilidade a técnica geral e sugere comportamento similar para compostos estruturalmente semelhantes. Portanto, o estudo comparativo foi conduzido apenas com a amostra contendo canferitrina e permitiu estabelecer correlação positiva e ausência de erros sistemáticos significativos entre todos os procedimentos, indicando que os mesmos podem ser utilizados alternativamente sem que haja prejuízo de suas respostas. Dessa forma, considerando ainda a simplicidade, baixo custo de execução e variabilidade intrínseca da matriz em questão, a adoção das técnicas espectrofotométricas permanecem como alternativas válidas para análise de flavonóides em folhas de B. Forficata. Por fim, os resultados obtidos neste trabalho contribuíram no processo de identificação e padronização de parâmetros de qualidade para a planta supracitada

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma metodologia experimental visando à produção de extrato seco padronizado de Bauhinia forficata Link. Um planejamento experimental de três fatores e três níveis tipo Box-Behnken e análise multi-resposta foram empregados na otimização do processo de extração. Dois processos distintos de secagem foram investigados: o processo leito de jorro e a secagem por nebulização (ou spray-drying). O objetivo foi avaliar a viabilidade e desempenho de ambos secadores para a produção de extrato seco. As variáveis estudadas foram a razão percentual entre a vazão mássica da solução extrativa alimentada ao sistema pela capacidade de evaporação, (Ws/Wmáx), a temperatura de entrada do gás de secagem, (Tge), a posição do sistema de atomização no leito de jorro (top spray e bottom spray) e a vazão do gás de secagem utilizada no spray-dryer, (Wg). O desempenho operacional dos secadores foi avaliado principalmente através da produtividade, da eficiência térmica do processo, da taxa de evaporação volumétrica, da razão entre a massa de ar usada/massa de água evaporada e da taxa de recuperação do produto. O produto seco foi caracterizado quanto a distribuição granulométrica, morfologia das partículas, teor de umidade residual, taxa de degradação dos flavonóides (marcadores químicos) e características farmacotécnicas. Os resultados reportados mostram que o leito de jorro apresentou significativa superioridade em todos os parâmetros estudados em relação ao processo spray-dryer, para as configurações e condições operacionais investigadas. Isso permite concluir que o secador de leito de jorro é uma alternativa tecnologicamente viável para a produção de extratos secos de plantas medicinais brasileiras apresentando maior eficiência e produtividade, fornecendo um produto de alta qualidade e valor comercial. / This work presents the development of an experimental methodology aiming to the production of standardized dried extracts of Bauhinia forficata Link. An experimental planning of three factors and three levels type Box-Behnken and multi-response analysis were used in the optimization of the extraction process. Two different drying processes were studied: the spouted bed and the spraydrying processes. The objective was the evaluation of the viability and of the performance of both dryers for the production of dry extract. The investigated parameters were the percentile ratio between the mass feed flow rate of extractive solution to the system by the evaporation capacity of the dryer, (Ws/Wmáx), the inlet temperature of the drying gas, (Tge), the position of the atomization system in the spouted bed (top spray and bottom spray) and the mass flow rate of the drying gas used in the spray-dryer, (Wg). The operational performance of the dryers was evaluated mainly by the productivity, thermal efficiency of the process, rate of volumetric evaporation, ratio between the mass of air used by the mass of evaporated water and by the product recovery rate. The dried product was characterized by the particle size distribution, particles morphology, moisture content, flavonoid degradation rate (chemical marker), and by evaluation of pharmacotechnical properties. The results reported show that the spouted bed process presented a significant superiority in all parameters evaluated relative to the spray-drying process, for the configurations and operational conditions investigated. These results lead to the conclusion that the spouted bed process is an alternative technologically viable for the production of dry extracts of medicinal Brazilian plants, presenting high thermal efficiency and productivity, yielding a product of high quality and commercial value.

Neste trabalho investigou-se o potencial tecnológico e econômico do processo de secagem em leito de jorro para a produção de extratos secos padronizados de plantas medicinais brasileiras utilizando como modelo experimental a Bauhinia forficata Link. O objetivo foi demonstrar que essa é uma tecnologia potencial para o processamento de plantas medicinais, mercado mundial que gira em torno de 22 bilhões de dólares anuais. Os extratos vegetais apresentam composição química complexa (ácidos graxos, açúcares, fibras, proteínas e resinas) o que torna a etapa de desidratação destes materiais uma tarefa desafiadora, principalmente quando a secagem ocorre sobre a superfície de corpos inertes como no secador de leito de jorro. Torna-se imprescindível, portanto, a utilização de adjuvantes de secagem como as maltodextrinas, amidos, dióxido de silício coloidal entre outros. Dentre os problemas operacionais frequentemente observados pode-se citar o acúmulo de produto sobre a superfície do material inerte tornando-o mais pesado e acarretando em instabilidades fluidodinâmicas e redução da produtividade do equipamento. Um aumento nas taxas de degradação térmica dos princípios ativos também é observado devido à elevação do tempo de exposição do material a elevadas temperaturas. A influência dos adjuvantes de secagem em diferentes proporções (20 a 80 %) sobre as propriedades físicas dos extratos foi avaliada através de ensaios de tensão superficial, ângulo de contato, desprendimento do filme de extrato da superfície inerte, densidade e comportamento reológico. Ensaios de secagem com diversos adjuvantes apontaram o dióxido de silício coloidal como o responsável pelos melhores resultados, sendo o material de escolha para os ensaios seguintes. Os ensaios de secagem realizados em duas configurações de leito de jorro (convencional e com instalação de tubo draft) foram delineados através de um planejamento composto central onde as variáveis estudadas foram a % de adjuvante (% Adj), a vazão do ar de secagem (Q/Qjm), e a vazão de suspensão alimentada ao sistema (Ws/Wg), sendo a temperatura de secagem (Tge), fixada em 150 C. Os resultados da análise estatística e as tendências observadas dos efeitos das variáveis independentes estudadas (% Adj, Q/Qjm e Ws/Wg) sobre as variáveis respostas, recuperação do produto (Rec), acúmulo de material no leito (Ac), perda por dessecação (Xp), degradação dos flavonóides (DTF), e diâmetro médio das partículas (Dp), mostram que as variáveis % Adj e Q/Qjm apresentaram significância estatística sobre o processo de secagem, para as condições operacionais estudadas. Análises físicas e químicas como Xp, DTF, Dp, perfil cromatográfico, difração de raios X e comportamento térmico, e o monitoramento do desempenho do equipamento de secagem (Rec e Ac) foram realizadas. Ensaios de atividade antioxidante e hipoglicemiante foram realizados para os melhores extratos apresentando resultados promissores. De posse do conhecimento tecnológico do processo, realizou-se um levantamento de sua viabilidade econômica. Foram estimados os gastos necessários para a montagem de uma unidade (pequena escala) produtora de extratos secos e os custos médios envolvidos na obtenção do produto final. Os resultados deste trabalho indicam a viabilidade técnica e econômica do processo em leito de jorro para a obtenção de extratos secos de plantas medicinais, despontando como um processo alternativo frente ao spray dryer comumente usado nas indústrias de processamento fitoterápico. / The aim of this work was to investigate the technological and economical feasibility of the spouted bed drying process for production of the standardized dried extracts of Brazilian medicinal plants using the Bauhinia forficata Link as an experimental model. The objective was to demonstrate the potential of this technology for the processing of medicinal plants, a world market of 22 billions of dollars a year. Vegetable extracts have a complex chemical composition (fatty acids, sugars, fibers, proteins and resins), making the dehydration of these materials a challenging task, mainly for drying on the surface of inert bodies, like the spouted bed drying. Thus, the use of drying aids like maltodextrins, starch, colloidal silicon dioxide is mandatory. Among the operating problems frequently observed, there is the product accumulation on the surface of the inert material increasing its weight, causing hydrodynamic instabilities and reduction of the equipment productivity. A high increase in the thermal degradation of the active substances is also observed. This behavior is attributed to the increase in the exposure time of the material at high temperatures. The effects of the different proportions of drying aids (20 to 80 %) on the physical properties of the extracts were evaluated through determination of the surface tension, contact angle, detachment of the extract film from the surface of the inert material, density and rheological behavior. Drying tests carried out with several drying aids showed a better performance with the colloidal silicon dioxide, being the selected material for the further tests. Drying runs were carried out in two spouted bed configurations (conventional and with draft tube), according to a central composite design. The variables studied were the % of the drying adjuvant, the drying gas flow rate, parameterized by the ratio Q/Qjm, and the flow rate of the extract fed to the system (Ws/Wg). The statistical analysis results and the effects presented by independent variables (% Adj, Q/Qjm and Ws/Wg), on the responses product recovery (Rec), product accumulation in the bed (Ac), loss on drying (Xp), flavonoid degradation (DTF), and mean powder diameter (Dp), showed a significant effect of the parameters % Adj and Q/Qjm, for the operating conditions investigated. Physical and chemical analysis of the dried product, such as loss on drying, degradation of the active substances, particle size distribution, chromatographic profiles, X-ray diffraction, thermal behavior, and the monitoring of the equipment performance (Rec and Ac) were performed. Evaluation of the antioxidant and hypoglycemic activity were carried out for the extracts obtained at optimized conditions, presenting promising results. After the technological investigation, an evaluation of the economical viability of the process was carried out. The installation costs of a small scale unity for production of dried extracts, and the average costs involved for the obtaining of the final product were estimated. The results of this work indicated the technical and economical feasibility of the spouted bed drying for the production of dried extracts of medicinal plants, emerging as an alternative to the spray drying, commonly used in the phytotherapic processing industries.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma metodologia experimental visando à produção de extrato seco padronizado de Bauhinia forficata Link. Um planejamento experimental de três fatores e três níveis tipo Box-Behnken e análise multi-resposta foram empregados na otimização do processo de extração. Dois processos distintos de secagem foram investigados: o processo leito de jorro e a secagem por nebulização (ou spray-drying). O objetivo foi avaliar a viabilidade e desempenho de ambos secadores para a produção de extrato seco. As variáveis estudadas foram a razão percentual entre a vazão mássica da solução extrativa alimentada ao sistema pela capacidade de evaporação, (Ws/Wmáx), a temperatura de entrada do gás de secagem, (Tge), a posição do sistema de atomização no leito de jorro (top spray e bottom spray) e a vazão do gás de secagem utilizada no spray-dryer, (Wg). O desempenho operacional dos secadores foi avaliado principalmente através da produtividade, da eficiência térmica do processo, da taxa de evaporação volumétrica, da razão entre a massa de ar usada/massa de água evaporada e da taxa de recuperação do produto. O produto seco foi caracterizado quanto a distribuição granulométrica, morfologia das partículas, teor de umidade residual, taxa de degradação dos flavonóides (marcadores químicos) e características farmacotécnicas. Os resultados reportados mostram que o leito de jorro apresentou significativa superioridade em todos os parâmetros estudados em relação ao processo spray-dryer, para as configurações e condições operacionais investigadas. Isso permite concluir que o secador de leito de jorro é uma alternativa tecnologicamente viável para a produção de extratos secos de plantas medicinais brasileiras apresentando maior eficiência e produtividade, fornecendo um produto de alta qualidade e valor comercial. / This work presents the development of an experimental methodology aiming to the production of standardized dried extracts of Bauhinia forficata Link. An experimental planning of three factors and three levels type Box-Behnken and multi-response analysis were used in the optimization of the extraction process. Two different drying processes were studied: the spouted bed and the spraydrying processes. The objective was the evaluation of the viability and of the performance of both dryers for the production of dry extract. The investigated parameters were the percentile ratio between the mass feed flow rate of extractive solution to the system by the evaporation capacity of the dryer, (Ws/Wmáx), the inlet temperature of the drying gas, (Tge), the position of the atomization system in the spouted bed (top spray and bottom spray) and the mass flow rate of the drying gas used in the spray-dryer, (Wg). The operational performance of the dryers was evaluated mainly by the productivity, thermal efficiency of the process, rate of volumetric evaporation, ratio between the mass of air used by the mass of evaporated water and by the product recovery rate. The dried product was characterized by the particle size distribution, particles morphology, moisture content, flavonoid degradation rate (chemical marker), and by evaluation of pharmacotechnical properties. The results reported show that the spouted bed process presented a significant superiority in all parameters evaluated relative to the spray-drying process, for the configurations and operational conditions investigated. These results lead to the conclusion that the spouted bed process is an alternative technologically viable for the production of dry extracts of medicinal Brazilian plants, presenting high thermal efficiency and productivity, yielding a product of high quality and commercial value.

Neste trabalho investigou-se o potencial tecnológico e econômico do processo de secagem em leito de jorro para a produção de extratos secos padronizados de plantas medicinais brasileiras utilizando como modelo experimental a Bauhinia forficata Link. O objetivo foi demonstrar que essa é uma tecnologia potencial para o processamento de plantas medicinais, mercado mundial que gira em torno de 22 bilhões de dólares anuais. Os extratos vegetais apresentam composição química complexa (ácidos graxos, açúcares, fibras, proteínas e resinas) o que torna a etapa de desidratação destes materiais uma tarefa desafiadora, principalmente quando a secagem ocorre sobre a superfície de corpos inertes como no secador de leito de jorro. Torna-se imprescindível, portanto, a utilização de adjuvantes de secagem como as maltodextrinas, amidos, dióxido de silício coloidal entre outros. Dentre os problemas operacionais frequentemente observados pode-se citar o acúmulo de produto sobre a superfície do material inerte tornando-o mais pesado e acarretando em instabilidades fluidodinâmicas e redução da produtividade do equipamento. Um aumento nas taxas de degradação térmica dos princípios ativos também é observado devido à elevação do tempo de exposição do material a elevadas temperaturas. A influência dos adjuvantes de secagem em diferentes proporções (20 a 80 %) sobre as propriedades físicas dos extratos foi avaliada através de ensaios de tensão superficial, ângulo de contato, desprendimento do filme de extrato da superfície inerte, densidade e comportamento reológico. Ensaios de secagem com diversos adjuvantes apontaram o dióxido de silício coloidal como o responsável pelos melhores resultados, sendo o material de escolha para os ensaios seguintes. Os ensaios de secagem realizados em duas configurações de leito de jorro (convencional e com instalação de tubo draft) foram delineados através de um planejamento composto central onde as variáveis estudadas foram a % de adjuvante (% Adj), a vazão do ar de secagem (Q/Qjm), e a vazão de suspensão alimentada ao sistema (Ws/Wg), sendo a temperatura de secagem (Tge), fixada em 150 C. Os resultados da análise estatística e as tendências observadas dos efeitos das variáveis independentes estudadas (% Adj, Q/Qjm e Ws/Wg) sobre as variáveis respostas, recuperação do produto (Rec), acúmulo de material no leito (Ac), perda por dessecação (Xp), degradação dos flavonóides (DTF), e diâmetro médio das partículas (Dp), mostram que as variáveis % Adj e Q/Qjm apresentaram significância estatística sobre o processo de secagem, para as condições operacionais estudadas. Análises físicas e químicas como Xp, DTF, Dp, perfil cromatográfico, difração de raios X e comportamento térmico, e o monitoramento do desempenho do equipamento de secagem (Rec e Ac) foram realizadas. Ensaios de atividade antioxidante e hipoglicemiante foram realizados para os melhores extratos apresentando resultados promissores. De posse do conhecimento tecnológico do processo, realizou-se um levantamento de sua viabilidade econômica. Foram estimados os gastos necessários para a montagem de uma unidade (pequena escala) produtora de extratos secos e os custos médios envolvidos na obtenção do produto final. Os resultados deste trabalho indicam a viabilidade técnica e econômica do processo em leito de jorro para a obtenção de extratos secos de plantas medicinais, despontando como um processo alternativo frente ao spray dryer comumente usado nas indústrias de processamento fitoterápico. / The aim of this work was to investigate the technological and economical feasibility of the spouted bed drying process for production of the standardized dried extracts of Brazilian medicinal plants using the Bauhinia forficata Link as an experimental model. The objective was to demonstrate the potential of this technology for the processing of medicinal plants, a world market of 22 billions of dollars a year. Vegetable extracts have a complex chemical composition (fatty acids, sugars, fibers, proteins and resins), making the dehydration of these materials a challenging task, mainly for drying on the surface of inert bodies, like the spouted bed drying. Thus, the use of drying aids like maltodextrins, starch, colloidal silicon dioxide is mandatory. Among the operating problems frequently observed, there is the product accumulation on the surface of the inert material increasing its weight, causing hydrodynamic instabilities and reduction of the equipment productivity. A high increase in the thermal degradation of the active substances is also observed. This behavior is attributed to the increase in the exposure time of the material at high temperatures. The effects of the different proportions of drying aids (20 to 80 %) on the physical properties of the extracts were evaluated through determination of the surface tension, contact angle, detachment of the extract film from the surface of the inert material, density and rheological behavior. Drying tests carried out with several drying aids showed a better performance with the colloidal silicon dioxide, being the selected material for the further tests. Drying runs were carried out in two spouted bed configurations (conventional and with draft tube), according to a central composite design. The variables studied were the % of the drying adjuvant, the drying gas flow rate, parameterized by the ratio Q/Qjm, and the flow rate of the extract fed to the system (Ws/Wg). The statistical analysis results and the effects presented by independent variables (% Adj, Q/Qjm and Ws/Wg), on the responses product recovery (Rec), product accumulation in the bed (Ac), loss on drying (Xp), flavonoid degradation (DTF), and mean powder diameter (Dp), showed a significant effect of the parameters % Adj and Q/Qjm, for the operating conditions investigated. Physical and chemical analysis of the dried product, such as loss on drying, degradation of the active substances, particle size distribution, chromatographic profiles, X-ray diffraction, thermal behavior, and the monitoring of the equipment performance (Rec and Ac) were performed. Evaluation of the antioxidant and hypoglycemic activity were carried out for the extracts obtained at optimized conditions, presenting promising results. After the technological investigation, an evaluation of the economical viability of the process was carried out. The installation costs of a small scale unity for production of dried extracts, and the average costs involved for the obtaining of the final product were estimated. The results of this work indicated the technical and economical feasibility of the spouted bed drying for the production of dried extracts of medicinal plants, emerging as an alternative to the spray drying, commonly used in the phytotherapic processing industries.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-05-02T17:44:50Z No. of bitstreams: 1 carolinamirandagasparetto.pdf: 2045445 bytes, checksum: b796bec99aa751194ab9ed2ad03867e6 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-06-03T15:35:17Z (GMT) No. of bitstreams: 1 carolinamirandagasparetto.pdf: 2045445 bytes, checksum: b796bec99aa751194ab9ed2ad03867e6 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-03T15:35:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 carolinamirandagasparetto.pdf: 2045445 bytes, checksum: b796bec99aa751194ab9ed2ad03867e6 (MD5) Previous issue date: 2014-07-28 / Bauhinia forficata Link (Fabaceae), conhecida como pata-de-vaca, é uma planta medicinal nativa da América do Sul, tradicionalmente usada como hipoglicemiante, diurética, hipocolesterolêmica e no tratamento de cistite, parasitoses intestinais, elefantíase e outros distúrbios orgânicos. Essas disfunções estão associadas ao estresse oxidativo e dano celular. Os principais metabólitos especiais presentes nesta espécie são as substâncias fenólicas, em particular os flavonoides. Neste contexto, o objetivo do presente estudo foi avaliar as atividades antioxidante, antibacteriana e genotóxica das folhas de B. forficata, bem como determinar o conteúdo de fenóis e flavonoides totais. O material vegetal seco e pulverizado foi submetido à maceração estática em etanol, seguido de partição líquido/líquido para obtenção do extrato etanólico (EE) e das frações em hexano (FH), diclorometano (FD), acetato de etila (FA) e butanol (FB). Os teores de fenóis e flavonoides totais foram determinados por espectrofotometria utilizando as curvas de calibração do ácido gálico e da rutina, respectivamente. A atividade antioxidante foi avaliada pelos ensaios do sequestro do radical livre 2,2-difenil-1-picril-hicrazila (DPPH•), poder de redução do ferro e cooxidação do β- caroteno/ácido linoleico. A atividade antibacteriana foi investigada por meio da determinação da Concentração Inibitória Mínima 100% (CIM100) pelo método de microdiluição em caldo segundo recomendações do Clinical Laboratory Standards Institute (CLSI) frente a sete amostras de referência ATCC. Em seguida, procedeu-se ao estabelecimento do efeito farmacológico bactericida ou bacteriostático e à determinação da Concentração Bactericida Mínima (CBM). O potencial genotóxico foi avaliado pelo ensaio do cometa utilizando células HepG2. As análises foram realizadas em triplicata e os resultados apresentados como média ± desvio-padrão, quando pertinente. Os dados foram submetidos à Análise de Variância seguida do pós-teste de Tukey (p < 0,05). Os teores de fenóis e flavonoides totais variaram de 9,20 ± 0,87 a 87,35 ± 0,92 mg/g em equivalentes de ácido gálico e de 2,51 ± 0,06 a 56,76 ± 0,81 mg/g em equivalentes de rutina, respectivamente. Os valores das Concentrações Efetivas 50% obtidos nos ensaios do DPPH• e poder de redução do ferro foram de 27,95 ± 0,33 a 193,62 ± 1,12 μg/mL e de 21,12 ± 0,52 a 328,45 ± 3,23 μg/mL, respectivamente. A porcentagem de inibição da peroxidação lipídica obtida pelo ensaio do β-caroteno/ácido linoleico variou de 26,80 ± 2,26 a 67,07 ± 1,48, de 36,30 ± 5,38 a 73,66 ± 3,91 e de 48,70 ± 5,08 a 81,93 ± 3,45 nas concentrações de 250, 500 e 1000 μg/mL, nessa ordem. A FA foi ativa frente à Staphylococcus aureus ATCC 29213 e ATCC 6538 testadas, com valores de CIM100 e CBM de 2,5 mg/mL e 5 mg/mL, e de 5 mg/mL e > 5 mg/mL, respectivamente, revelando efeito bacteriostático. O EE induziu dano genético significativo às células HepG2 pelo ensaio do cometa nas concentrações de 125 e 250 μg/mL. Os resultados desse estudo indicam que B. forficata possui substâncias fenólicas, incluindo flavonoides, demonstrando atividades antioxidante e antibacteriana. O dano genético revelado pelo EE requer estudos adicionais para a confirmação de seu potencial genotóxico. / Bauhinia forficata Link (Fabaceae), known as "pata-de-vaca", is a medicinal plant native in South America, traditionally used as hypoglycemic, diuretic, hypocholesterolemic, and in the treatment of cystitis, intestinal parasites, elephantiasis and other organic disturbs. These disorders are associated with oxidative stress and cellular damage. The major secondary metabolites present in this species are phenolic compounds, particularly flavonoids. In this context, the aims of this study were to evaluate the antioxidant, antibacterial and genotoxic activities of B. forficata leaves and to determine the total phenols and flavonoids contents. Dried and powdered plant material was subjected to static maceration in ethanol followed by liquid/liquid partition to obtain the ethanol extract (EE) and the hexane (HF), dichloromethane (DF), ethyl acetate (EF) and butanol (BF) fractions. The total phenols and flavonoids contents were determined by spectrophotometry using gallic acid and rutin calibration curves, respectively. The antioxidant activity was evaluated by the 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) free radical scavenging, the ferric reducing power and the β-carotene bleaching assays. The antibacterial activity was investigated by determining the 100% Minimal Inhibitory Concentration (MIC100) using the broth microdilution according to Clinical Laboratory Standards Institute (CLSI) recommendations against seven ATCC reference strains. After that, the bactericidal or bacteriostatic pharmacological effect was established and the Minimal Bactericidal Concentration (MBC) was also determined. The genotoxic potential was assessed by the comet assay using HepG2 cells. Analyses were performed in triplicate and the results presented as mean ± standard deviation, when appropriate. Data were statistically analyzed by one-way ANOVA followed by Tukey’s post-test (p < 0.05). The total phenolic and flavonoid contents ranged from 9.20 ± 0.87 to 87.35 ± 0.92 mg/g gallic acid equivalents, and from 2.51 ± 0.06 to 56.76 ± 0.81 mg/g rutin equivalents, respectively. The Effective Concentration 50% values in the DPPH and ferric reducing power assays were 27.95 ± 0.33 to 193.62 ± 1.12 μg/mL, and 21.12 ± 0.52 to 328.45 ± 3.23 μg/mL, respectively. The percentage inhibition of lipid peroxidation obtained by β-carotene bleaching method ranged from 26.80 ± 2.26 to 67.07 ± 1.48, 36.30 ± 5.38 to 73.66 ± 3.91 and 48.70 ± 5.08 to 81.93 ± 3.45 at 250, 500 and 1000 μg/mL concentrations, in that order. The EF was active against Staphylococcus aureus ATCC 29213 and ATCC 6538, with MIC100 and MBC values of 2.5 mg/mL and 5 mg/mL, and 5 mg/mL and > 5 mg/mL, respectively, showing bacteriostatic effect. The EE induced significant genetic damage to HepG2 cells by the comet assay at concentrations of 125 and 250 μg/mL. The results of this study indicate that B. forficata contains phenolic compounds, including flavonoids, possessing antioxidant and antibacterial effects. The genetic damage revealed by EE requires additional studies to confirm its genotoxic potential.

Made available in DSpace on 2017-07-10T14:38:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RENNAN_MEIRA.pdf: 1775699 bytes, checksum: c942a970d534e03e29d864cafff3d525 (MD5) Previous issue date: 2016-04-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The use of green manure with different native species stands out among the alternative techniques for restoring them. This coexistence (green manure + forest species) may be influenced by the release of chemicals in the environment, a phenomenon known as allelopathy. Thus, the present work was divided in two sections made in the form of an article. In the first chapter, the objective of this study was to evaluate the allelopathic activity of aqueous extract of green manure Cajanus cajan (pigeon pea) by oxidative stress analysis of tomato, under laboratory conditions. As a result, there has been increased activity of superoxide dismutase, catalase and peroxidadase in minor proportions, however 10% of the enzymes were not effective in detoxification of tissues resulting in increased lipid peroxidation during germination, showing inhibitory effect, as well as in seedlings, resulting in lower root length and shoot in the proportion 10%. Therefore, the aqueous extract of pigeonpea has allelopathic activity, inhibiting the antioxidative system, causing damage membrane, delaying the germination of seeds and reducing the length of the root tomato seedlings. In the second chapter, the objective was to evaluate the allelopathic effect of green manure C. cajan on the pioneer species Bauhinia forficata (pata-de-vaca) and early secondary P. rigida (angico-vermelho), and to evaluate the allelopathic influence of the species pioneer of the early secondary species. The aqueous extract of C. cajan had a positive effect, especially in smaller proportions (2.5 and 5%) for the seeds and seedlings of B. forficata, as for P. rigida showed inhibitory effect in the highest proportions (7.5 and 10%). The aqueous extract of B. forficata on secondary P. rigid, delayed germination and decreased the number of germinated seeds per day, besides influencing seedling growth decreasing the average length of roots and shoots in the proportion 10%. Thus, the green manure C. cajan, has beneficial allelopathic effects on germination and early development of pioneer species B. forficata, but the same is not true of the initial P. rigida secondary species. Furthermore, the pioneering has inhibitory effects on P. rigida, with increasing proportion of the extract, during germination and early development / O uso da adubação verde com diferentes espécies florestais nativas, destaca-se entre as técnicas alternativas para restauração das mesmas. Essa convivência (adubação verde + espécies florestais) pode ser influenciada pela liberação de compostos químicos no ambiente, fenômeno conhecido como alelopatia. Deste modo, a presente dissertação foi dividida em dois capítulos elaborados na forma de artigo. No primeiro capítulo, o objetivo do trabalho foi avaliar a atividade alelopática do extrato aquoso do adubo verde Cajanus Cajan (feijão guandu) por meio da análise do estresse oxidativo sobre o tomate, em condições laboratoriais. Como resultado, houve aumento da atividade das enzimas superóxido-dismutase, catalase e peroxidadase nas menores proporções, no entanto a 10% as enzimas não foram eficientes na detoxificação dos tecidos resultando em maior peroxidação lipídica, durante a germinação, evidenciando efeito inibitório, assim como nas plântulas, resultando em menores comprimentos de raiz e parte aérea na proporção 10%. Portanto, o extrato aquoso de feijão guandu apresenta atividade alelopática, inibindo o sistema antioxidativo, ocasionando danos de membrana, retardando a germinação das sementes e diminuindo o comprimento radicular das plântulas de tomate. No segundo capítulo, o objetivo foi avaliar o efeito alelopático do adubo verde C. cajan, sobre a espécie pioneira Bauhinia forficata (pata-de-vaca) e secundária inicial Parapiptadenia rigida (angico-vermelho), além de avaliar a influência alelopática da espécie pioneira sobre a espécie secundária inicial. O extrato aquoso de C. cajan exerceu efeito positivo, principalmente, nas menores proporções (2,5 e 5%) para as sementes e plântulas de B. forficata, já para P. rigida apresentou efeito inibitório nas maiores proporções (7,5 e 10%). O extrato aquoso de B. forficata sobre a secundária P. rígida, atrasou a germinação e diminuiu o número de sementes germinadas por dia, além de influenciar no crescimento das plântulas diminuindo o comprimento médio da raiz e parte aérea, na proporção 10%. Desse modo, o adubo verde C. cajan, apresenta efeitos alelopáticos benéficos sobre a germinação e desenvolvimento inicial da espécie pioneira B. forficata, porém o mesmo não acontece sobre a espécie secundária inicial P. rigida. Além disso, a pioneira apresenta efeitos inibitórios sobre P. rigida, conforme o aumento da proporção do extrato, tanto na germinação quanto no desenvolvimento inicial.