Produção de extratos bioativos a partir de resíduos da CMC-Biomassa S.A. por extração supercrítica com solventes verdes

Mestrado em Engenharia QuímicaEsta dissertação teve como objetivo estudar a extração e caraterização de compostos bioativos com valor acrescentado, nomeadamente os ácidos triterpénicos (TTAs) (ácidos betulínico, betulónico, oleanólico, ursólico e derivados acetilados dos dois últimos) da folhagem de Eucalyptus globulus. Efectuaram-se extracções com metanol, etanol e diclorometano, pelo método Soxhlet, e com dióxido de carbono na extração supercrítica (SFE), modificado ou não com etanol (cossolvente). Analisaram-se os extractos por FTIR-ATR, GC-MS e SEM, em conjunto com métodos hierárquicos de análise de agrupamentos (clusters) com vista à comparação dos diferentes extractos entre si, com a biomassa original e com os TTAs puros. Verificou-se que as folhas de eucalipto contêm uma quantidade elevada de extractáveis, com rendimentos totais de 30.34 % (m/m) para extrações Soxhlet com metanol, e 7.32 % com diclorometano. Por SFE os rendimentos totais variaram entre 1.52 e 3.16 % para extracções realizadas com CO2 a 200 bar com 0 e 5.0 % (m/m) de etanol, respectivamente. Após optimização alcançaram-se rendimentos totais de 3.95 % e de TTAs de 0.67 % (m/m), para extracções a 250 bar com CO2 contendo 5.0 wt.% etanol, a 40 ᵒC e caudal de 12 gCO2 min-1. A remoção específica de ceras das folhas foi estudada com êxito obtendo-se posteriormente extratos particularmente ricos em TTAs. Realizou-se um estudo cinético para as condições ótimas de SFE, usando biomassa tal e qual (estilhas sem pré-tratamento) ou pré-tratada para redução de granulometria (moagem) ou remoção de ceras. Destes resultados destaca-se o elevado rendimento total obtido com a amostra moída (5.90 %, ao fim de 6 h) e o bom desempenho da biomassa sem tratamento em termos de extração de TTAs (rendimento 0.64 % e concentração de 16.5 %). A biomassa com pré-remoção das ceras gerou extratos com concentrações de TTAs similares aos da biomassa não tratada. No geral, o presente trabalho fornece informação útil para o estudo da extração de compostos bioativos da folhagem de E. globulus, assim como detalhes de composição e rendimentos que podem constituir o ponto de partida para estudos ainda mais detalhados a realizar futuramente.This work focuses the extraction and characterization of high added value bioactive compounds obtained from Eucalyptus globulus leaves, namely triterpenic acids (TTAs) such as betulonic, betulinic, oleanolic and ursolic acids, and the acetylated derivates of the last two. The extractions were done using methanol, ethanol, and dichloromethane for the Soxhlet method, and carbon dioxide for the supercritical fluid extraction (SFE), modified or not with ethanol (cosolvent). The extracts were characterized by FTIR-ATR, GC-MS and SEM, together with the hierarchical cluster analysis method for comparison of the different extracts between themselves and with the original biomass and with the pure TTAs. The results revealed Eucalyptus leaves have high content of extractives, namely 30.34 wt.% for Soxhlet extraction with methanol and 7.32 wt.% with dichloromethane. With SFE the total extraction yield varied between 1.52 and 3.16 wt.%, for extractions at 200 bar with CO2 containing 0 wt.% and 5.0 wt.% of ethanol, respectively. After optimization, total extraction yields of 3.95 wt.% and 0.67 wt.% for TTAs were attained, at 250 bar with CO2 containing 5.0 wt.% ethanol, temperature of 40 ᵒC and flow rate of 12 gCO2 min-1 The removal of waxes from the leaves was successfully studied enabling the production of extracts rich in TTAs. Kinetic studies were performed at the SFE optimized conditions to compare the effect of crushing or dewaxing the leaves in relation to untreated leaves. Highest yields were obtained with the crushed leaves (5.90 wt.%, after 6 h) while in terms of TTAs extraction the best results were obtained with untreated biomass (yield 0.64 wt.%, and concentration 16.5 wt.%). The extracts obtained with untreated and dewaxed biomass samples presented similar concentrations of TTAs. The present work presents useful information for the extraction of bioactive compounds from E. globulus leaves as well as attainable yields and composition that may guide future comprehensive studies