Obtenção de extrato de gengibre (Zingiber officinale Roscoe) usando CO2 supercrítico e propano comprimido : cinética de extração e atividade biológica

Orientadora : Profa. Dra. Agnes de Paula ScheerCo-orientador: Prof. Dr. Marcos Lúcio CorazzaTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos. Defesa: Curitiba, 26/02/2013Bibliografia: fls. 62-74Resumo: O gengibre e seus produtos são internacionalmente comercializados para uso nas indústrias de alimentos, química e farmacêutica. Os compostos presentes nos óleos voláteis apresentam diversas propriedades que os tornam altamente valiosos. O uso da extração supercrítica tem crescido muito nos últimos anos, entretanto, ainda é necessária a obtenção de informações experimentais para a construção de plantas industriais. Este trabalho relata o processo de obtenção de extrato de gengibre (Zingiber officinale Roscoe) por hidrodestilação, CO2 sub e supercrítico e propano comprimido. A atividade biológica dos extratos obtidos foi avaliada pela determinação da atividade antioxidante, conteúdo fenólico e atividade antibacteriana. As extrações foram realizadas em escala de laboratório a pressões de 8,0 MPa, 16,5 MPa e 25,0 MPa, utilizando CO2 e 3,0 MPa, 6,5 MPa e 10,0 MPa utilizando propano e, em 20 ºC, 40 ºC e 60 ºC para ambos os solventes. As condições de extração testadas proporcionaram um rendimento máximo de 3,21 %, para a extração de CO2 e 2,75 %, para a extração utilizando propano como solvente. Quando CO2 foi utilizado como solvente, a pressão e a temperatura apresentaram efeito significativo sobre o rendimento da extração. Quando foi usado propano, a variável mais importante foi a pressão, que apresentou efeito positivo sobre o rendimento da extração. Os perfis químicos foram determinados por cromatografia em fase gasosa e foram semelhantes para os dois solventes, em que os compostos principais foram _-zingibereno, _-sesquifelandreno, _-farneseno, geranial _-bisaboleno e _- eudesmol. Para o óleo essencial obtido por hidrodestilação, _-curcumeno, geranial e canfeno foram os compostos mais abundantes. Os ensaios de atividade antioxidante foram realizados nos extratos obtidos utilizando o método de redução do composto fosfomolibdênio. Tanto os extratos obtidos utilizando CO2 supercrítico quanto os extratos obtidos utilizando propano comprimido apresentaram efeitos antioxidantes. A maior atividade antioxidante (931,67 ± 2,51 mg de -tocoferol . g de extrato-1) foi encontrada para os extratos obtidos com CO2 supercrítico a 40 ºC e 16,5 MPa. Os ensaios de atividade antibacteriana foram realizados nos extratos obtidos utilizando CO2 como solvente e no óleo essencial usando o método de difusão em ágar. Os extratos obtidos usando CO2 supercrítico apresentaram efeitos antibacterianos contra as bactérias Gram-positivas testadas. O óleo essencial obtido por hidrodestilação foi diferente de todas as amostras testadas, com a menor capacidade de inibição de bactérias Pseudomonas aeruginosa que o extrato obtido via tecnologia supercrítica. Para Salmonella typhimurium e Shigella flexneri, bactérias Gram-negativas, o óleo essencial apresentou baixa inibição, 2,45 mm e 3,57 mm de raio, respectivamente.Abstract: Ginger and its products are marketed internationally for use in the food, chemical and pharmaceutical. The volatile compounds present in oils have many properties which make them highly valuable. The use of supercritical extraction has grown tremendously in recent years, however it is still necessary to obtain experimental information for the construction of industrial plants. This work reports the process to obtain of ginger extract (Zingiber officinale Roscoe) by hydrodistillation, sub and supercritical CO2 and compressed propane. Antioxidant activity effect, phenolic content and antibacterial activity were evaluated on the extracts obtained. The extractions were performed in a laboratory scale unit at pressures of 8.0 MPa, 16.5 MPa and 25.0 MPa using CO2 and 3.0 MPa, 6.5 MPa and 10.0 MPa using propane, and at 20 ºC, 40 ºC and 60 ºC for both solvents. The operating conditions tested achieved a maximum yield of 3.21 wt% for the CO2 extraction and 2.75 wt% for the extraction using propane as solvent. When CO2 was used as solvent, the pressure and temperature presented significant effect on the extraction yield. When propane was used, the most important variable was the pressure that presented a positive effect on the extraction yield. The chemical profiles were determined by gas chromatography and were similar for the two solvents, in which the main compounds were _-zingiberene, _-sesquiphellandrene, _-farnesene, geranial, _-bisabolene and _-eudesmol. For the oil obtained by hydrodistillation, _-curcumeno, geranial and camphene were the most abundant compounds. The antioxidant activity assays were performed on the extracts obtained using the phosphomolybdenum reducing method. The extracts obtained using supercritical CO2 and compressed propane presented antioxidant effects. The highest antioxidant activity (931.67 ± 2.51 mg of -tocopherol . g of extract-1) was found for extracts obtained using supercritical CO2 as solvent at 313.15 K and 16.5 MPa. The antibacterial activity assays were performed on the extracts obtained using CO2 as solvent and the essential oil obtained using the agar well method. The extracts obtained using supercritical CO2 presented antibacterial effects against Gram-positive bacteria. The oil obtained by hydrodistillation was different from all samples tested, with the lowest capacity for inhibition of Pseudomonas aeroginosa bacteria then the supercritical extract. For Salmonella typhimurium and Shigella flexneri, Gram-negative bacteria, the oil showed low inhibition, 2.45 mm and 3.57 mm radius, respectively