Extração e purificação dos compostos fenólicos presentes nas folhas de Camellia sinensis

The teas from Camellia sinensis plant are traditionally used medicinal form due to the fact they contain bioproducts with antioxidant power and are able to prevent and even cure some diseases like cancer. The products responsible for the benefits in human health are the catechins, polyphenols low molecular weight class. Membrane separation technology can be used for clarification, purification, or concentration for different products. Thus, this paper aims to extract and purify the phenolic compounds present in green, black and white tea, using water as a solvent for extraction and membranes for purification. The leaves of Camellia sinensis were subjected to infusion at the concentration of 100 g of leaves into 1 L of water, at first was analyzed the extraction of phenolic compounds at temperatures ranging from 30 to 80 ° C for different times (0 to 120 min), and the extract was filtered through filter cloth. Subsequently analyzed as pre-treatment with chitosan (20 to 100 ppm), centrifugation (20 min at 80000 rpm) and microfiltration (cellulose ester membranes with porosity of 0,22, 0,3 and 0,8 μm to 0,7 bar). The ultrafiltration process was performed at 6 bar and the feed was the permeate from the microfiltration membrane with a 0.8 μm pore size. The ultrafiltration membranes used was from NADIR polyethersulfone with molecular weight cutoff of 5, 10, 20 and 30 kDa, in a process with recycle. The ultrafiltration tests were also conducted with application of ultrasound and electromagnetic field. The flows obtained from the micro and ultrafiltration was used to calculate the fouling mechanism (applying mathematical model, to define the mechanism responsible for the decay of flow) and to calculate the resistance of the membranes. All these procedures were first performed with green tea and the process that best results were used for black tea and white tea. Samples obtained in each case were analyzed for the concentration of phenolics (Folin-Ciocalteu reagent), turbidity, color intensity, the concentration of solids, proteins and chromatographic analysis (HPLC). It was also analyzed the formation of tea cream front of the micro and ultrafiltration processes, and for this the samples were stored under refrigeration (5 °C) for 16 h. It was observed that compared to the results of pre-treatments that chitosan was obtained a better reduction of solids contained in the extract (56,22%), but microfiltration membrane with porosity of 0,8 μm was used as pre ultrafiltration-treatment as well as reducing the concentration of solids, showed low reduction of phenolic compounds and showed higher stabilized flow value (10,27 kgm-2h-1). Among the different conditions applied in the ultrafiltration, ultrasound has lower resistance, increase in flux (12,24%) stabilized, reduction of rejection of phenolic compounds (25,64%) and the permeate was stable even after 30 days storage under refrigeration. For green tea permeated analyzed EGCG, which was obtained in larger amount (39,55%) for the 20 kDa membrane in the conventional process. . For the process using ultrasound this value increased to 41,60%. Thus, it is concluded that micro and ultrafiltration processes can be applied and the permeate obtained in the ultrafiltration are more stable than the microfiltration and had purified phenolic compounds.Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas GeraisMestre em Engenharia QuímicaOs chás provenientes da planta Camellia sinensis são tradicionalmente utilizados de forma medicinal devido ao fato de conterem bioprodutos com grande poder antioxidante. Os bioprodutos responsáveis pelos benefícios na saúde humana são as catequinas, classe de polifenóis de baixo peso molecular. A tecnologia de separação por membranas pode ser utilizada para clarificação, purificação ou concentração de diversos produtos e bioprodutos. Assim, este trabalho tem como objetivo extrair e purificar os compostos fenólicos presentes no chá verde, preto e branco, usando água como solvente para extração e membranas para purificação. Assim, as folhas da Camellia sinensis foram submetidas à infusão em água na concentração de 100 g de folhas para 1 L de água, primeiramente analisou-se a extração dos compostos fenólicos em temperaturas que variaram de 30 a 80°C em diferentes tempos (0 a 120 min), sendo que o extrato obtido foi filtrado em filtro de pano. Posteriormente analisou-se como pré-tratamento a coagulação com quitosana (20 a 100 ppm), a centrifugação (20 min a 80000 rpm) e a microfiltração (membranas de éster de celulose com porosidade de 0,22, 0,3 e 0,8 μm a 0,7 bar). Os processo de ultrafiltração foram realizados a 6 bar e tinham como alimentação o permeado da microfiltração com membrana de 0,8 μm de porosidade. Na ultrafiltração utilizou-se membranas NADIR de poliétersulfona com peso molecular de corte de 5, 10, 20 e 30 kDa, em um processo com reciclo. Os ensaios de ultrafiltração foram conduzidos também com aplicação de ultrassom e campo eletromagnético. Os fluxos obtidos na micro e na ultrafiltração foram utilizados para calcular o mecanismo de fouling ( aplicando modelagem matemática, para definir o mecanismo responsável pelo decaimento do fluxo) e para calcular as resistências das membranas. Todos estes procedimentos foram realizados primeiramente com o chá verde e o processo que apresentou melhor resultado foi utilizado para o chá preto e o chá branco. As amostras obtidas em cada processo foram analisadas quanto a concentração de fenólicos totais (Folin-Ciocalteu), turbidez, intensidade de cor, concentração de sólidos, proteínas e análise cromatográfica (HPLC). Analisou-se ainda a formação de tea cream frente aos processos de micro e ultrafiltração, sendo que para isso as amostras foram armazenadas sob refrigeração (5°C) durante 16 h. Observou-se que em relação aos resultados dos pré-tratamentos a quitosana foi a que obteve uma maior redução dos sólidos presentes no extrato (56,22%), porém a microfiltração com a membrana de 0,8 μm de porosidade foi utilizada como pré-tratamento da ultrafiltração pois além de reduzir a concentração de sólidos, apresentou baixa redução dos compostos fenólicos e apresentou maior valor de fluxo estabilizado (10,27 kg/m²h). Dentre os processos de ultrafiltração, aquele que se destacou com os melhores resultados foi a filtração com membrana de 20 kDa, ou seja, apresentou um permeado estável, sem formação de tea cream, maior teor de compostos fenólicos e menores valores de resistências. Entre as diferentes condições aplicadas na ultrafiltração, o ultrassom apresentou menor resistência, aumento no fluxo (12,24%) estabilizado, diminuição da rejeição dos compostos fenólicos (25,64%) e ainda o permeado permaneceu estável após 30 dias armazenado sob refrigeração. Para os permeados de chá verde analisados o EGCG, foi o que se obteve em maior quantidade (39,55%) para a membrana de 30 kDa no processo convencional. Para o processo utilizando ultrassom este valor passou para 41,60. Assim, conclui-se que os processos de micro e ultrafiltração podem ser aplicados sendo que os permeados obtidos nas ultrafiltrações são mais estáveis que os da microfiltração e apresentam compostos fenólicos purificados