Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2012 / Made available in DSpace on 2013-07-16T04:24:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1
317446.pdf: 2192348 bytes, checksum: d59ca48ccf68fdd6c08a07d5141c00fb (MD5) / O presente trabalho tem o objetivo principal de desenvolver um processo para separar compostos bioativos do alecrim (Rosmarinus officinalis). Visando a aplicacao desses compostos como conservador de alimentos, utilização em farmacos e outras aplicacoes, onde podem ser requeridos solventes considerados GRAS (Generally Reconized as Safe), durante etapas de sua obtencao. O alecrim e uma erva aromatica amplamente estudada e bem conhecida por suas propriedades antimicrobianas e antioxidantes. Este conjunto de caracteristicas o torna um potencial ingrediente para aumentar a vida de prateleira de alimentos. Ate o momento, poucos estudos foram realizados com a erva cultivada no sudeste do Brasil, pois sua composição quimica depende de inumeros fatores, entre eles as caracteristicas regionais. Dentre os compostos da planta, valem citar os diterpenos fenolicos, como o acido rosmarinico, acido carnosico e carnosol, que possuem comprovada e potente atividade antioxidante, e os compostos terpenicos como a canfora, borneol, eucaliptol e verbenona, com propriedades antimicrobianas. O presente projeto faz uma avaliacao dessa planta cultivada no Brasil, desde a sua extração ate sua aplicacao. O trabalho foi distribuido em seis etapas. A primeira compreendeu as avaliacoes de extracao por hidrodestilacao e com CO2 supercritico, além da caracterizacao morfologica da planta e da composição quimica de seus extratos. Nesses ensaios de extracao, se observou um maior rendimento quando com o uso de CO2 supercritico. Foi possivel notar a diferenca na composição da planta de origem brasileira com aquelas provenientes de outras regioes de cultivo no mundo. Na etapa seguinte foi avaliado o potencial antimicrobiano in vitro e a aplicação dos extratos, como conservador de alimento (presunto cozido embalado a vacuo), onde demonstraram seu potencial na conservacao desse produto. Desta forma, o potencial antimicrobiano do extrato da planta frente a microrganismos gram-positivos proporcionou um aumento da vida de prateleira (5-7 dias) do presunto embalado a vacuo quando tratado com extrato de alecrim. Na terceira etapa foi realizada a avaliacao da composicao da fase vapor (aroma) do alecrim, como uma tecnica que pode ser utilizada como marcador da qualidade da planta. Com a tecnica de múltipla extracao de headspace (MHE) foi possivel quantificar os compostos presentes no aroma percebido pelo olfato humano e demonstrar a influencia do processo de secagem nessa composicao. Alem disso, determinaram-se os compostos responsaveis pelo aroma caracteristico do alecrim e
seus extratos. Os ensaios de fracionamento (quarta etapa), durante as extracoes com CO2 supercritico, visando separação dos grupos de compostos bioativos, demonstraram bons resultados, quando se busca extratos com diferentes caracteristicas na sua composicao quimica. Duas técnicas de fracionamento foram avaliadas, fracionamento durante a extracao e durante a separacao. O uso do fracionamento, de ambas as tecnicas e sugerido como um processo de separação para os grupos de compostos de interesse. Durante essa etapa foram quantificados os compostos majoritários das fracoes obtidas. Na quinta etapa, foi objetivada a extração e purificacao do acido rosmarinico (AR) oriundo da matriz vegetal. Duas metodologias de extracao foram avaliadas, em modo normal e auxiliada por ultrassom 30 °C e 60 °C. Foi desenvolvida uma metodologia de analise (HPLC) utilizando solventes GRAS. A mesma metodologia foi aplicada na purificacao do AR, na ampliacao de escala desse processo (500x a escala analitica), com um HPLC preparativo. A extracao do AR foi avaliada nos residuos solidos do alecrim, provenientes da extracao supercritica, onde os resultados demonstram a possibilidade de recuperacao desse composto de alto valor agregado. A purificacao do AR foi alcancada, estimada com uma pureza de 98 % em relacao a area do cromatograma. Na ultima etapa do trabalho foi realizada uma avaliacao econômica dos processos envolvidos na obtencao e purificação dos compostos bioativos do alecrim. Os resultados dessa analise de custo sugerem que os processos envolvidos são economicamente viaveis, no ponto de vista do custo final do produto manufaturado. Foi sugerido o acoplamento dos processos de extracao supercritica, seguida da extração de AR do residuo vegetal e consequente procedimento de separacao e purificacao por cromatografia. Ainda, com o reaproveitamento energetico utilizando a matriz vegetal esgotada como fonte geradora de energia. / Abstract : The main goal of the present work is to develop a process that separates bioactive compounds of rosemary (Rosmarinus officinalis). Aiming to the application of these compounds as food conservatives, to the use in pharmaceuticals and other applications, in which solvents considered GRAS (Generally Recognized as Safe) may be required during the stages of its attainment. Rosemary is an aromatic herb broadly studied and acknowledged by its antimicrobial and antioxidant properties. This set of features makes it a potential ingredient to increase shelf life of food products. Few studies have been conducted with the herb grown in southeast of Brazil so far because its chemical composition depends on several factors, including regional characteristics. Among the compounds of the plant, it is worth mentioning the phenolic diterpenes, such as rosmarinic acid, carnosic acid and carnosol, which feature proven and strong antioxidant activity, and terpene compounds such as camphor, borneol, eucalyptol and verbenone, with antimicrobial properties. The present project performs an assessment of this plant grown in Brazil, from its extraction to its application. The work was distributed in six stages. The first stage included the assessments of extraction by hydrodistillation and using supercritical CO2, in addition to the morphologic assessments of the plant and the chemical composition of its extracts. In these extraction trials, a higher output was observed when using supercritical CO2. It was possible to note the difference in the composition of the plant originally from Brazil comparing to other cultivation regions in the world. On the next stage the antimicrobial potential in vitro and the application of extracts as food conservative (vacuum sealed cooked ham) was assessed, demonstrating the conservation potential of this product. Thus, the antimicrobial potential of the extract of the plant facing gram positive microorganisms promoted an increase in shelf life (5-7 days) of the vacuum sealed ham when treated with rosemary extract. On the third stage an assessment of the composition of the vapor phase (aroma) of rosemary was performed, as a technique that may be used as quality marker for the plant. With techniques of multiple headspace extraction (MHE) it was possible to quantify the compounds present in the aroma perceived by human olfaction, and to demonstrate the influence of the drying process in this composition. Moreover, the compounds responsible for the feature aroma of rosemary and its extracts were determined. The fractioning trials (fourth stage), during the extractions with supercritical CO2, aiming to separate the groups of bioactive compounds, showed satisfactory results when seeking for extracts with different characteristics of chemical composition. Two fractioning techniques were evaluated, fractioning during extraction and during separation. The use of fractioning in both techniques is suggested as a separation process of interest compound groups. During this stage the major compounds of the fractions achieved were quantified. The fifth stage aimed to extract and purify the rosmarinic acid (RA) originated from the mother plant. Two methods of extraction were evaluated, in normal mode and aided by ultrasound (30°C e 60°C). An analysis method (HPLC) was developed using GRAS solvents. The same method was applied on the purification of the RA, on the scaling of this process (500x the analytical scale), with a preparative HPLC. The RA extraction was assessed in solid residues of rosemary from the supercritical extraction, where results showed the possibility of recovery of this high added value compound. The purification of the RA was attained, with an estimated purity of 98% concerning the chromatogram area. On the last stage of the work, an economical assessment of the processes involved on the achievement and purification of bioactive compounds of rosemary was performed. The results of this cost analysis suggest that the processes involved are economically viable from the standpoint of the final cost of the product manufactured. It was suggested joining the processes of supercritical extraction, followed by the RA extraction of the plant residue, and subsequent procedure of separation and purification by chromatography. Yet, with the energetic recycling using the depleted raw material plant as generating source of energy.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsc.br:123456789/103381 |
| Date | January 2012 |
| Creators | Zibetti, André Wüst |
| Contributors | Universidade Federal de Santa Catarina, Bolzan, Ariovaldo, Barth, Danielle |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | 264 p.| il., grafs., tabs. |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSC, instname:Universidade Federal de Santa Catarina, instacron:UFSC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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