Comparação entre tecnologia supercrítica e técnicas convencionais de extração para obtenção de extratos de própolis avaliados através de suas atividades biológicas

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia de AlimentosA própolis é um produto natural utilizado durante séculos pela humanidade com objetivo medicinal. A própolis possui diversas atividades biológicas comprovadas, entre elas antioxidante, antimicrobiana, antiinflamatória, antitumoral e anti-HIV. Os extratos de própolis são utilizados nas indútrias alimentícia, farmacêutica e de cosméticos. Aspectos como qualidade e composição destes produtos estão relacionados com a técnica de extração empregada na obtenção dos extratos naturais. A extração de compostos com atividade biológica pode ser realizada através de técnicas convencionais como a extração soxhlet e a maceração com solvente, ou através de métodos alternativos como a extração supercrítica (ESC), utilizando dióxido de carbono (CO2) como solvente. Assim, o objetivo do presente trabalho foi comparar os extratos de própolis obtidos através de diferentes técnicas, como a extração soxhlet, maceração com solvente, ESC em estágio único utilizando CO2 puro ou CO2 com co-solvente e ESC em duas etapas seqüenciais. A comparação entre as técnicas foi realizada em termos de rendimento do processo, atividade antioxidante e antimicrobiana, conteúdo de fenólicos e perfil químico. As técnicas convencionais foram realizadas com os seguintes solventes: etanol absoluto, acetato de etila, clorofórmio, hexano, água destilada e misturas de água/etanol. O maior rendimento foi obtido através da extração soxhlet com clorofórmio (73 ± 2 %) e a melhor atividade antioxidante através da maceração com a mistura etanol/água 50 % (v/v). O co-solvente utilizado na ESC foi o etanol absoluto, o qual foi selecionado com base nos resultados de rendimento e atividade antioxidante obtidos para os extratos convencionais. As condições operacionais da ESC em etapa única com CO2 puro foram: temperaturas de 30, 40 e 50 °C e pressões variando de 100 a 250 bar. A ESC com co-solvente foi realizada a 150 bar, 40 °C e concentrações de etanol absoluto de 2, 5 e 7 % (m/m). Na ESC em duas etapas seqüenciais foram utilizadas pressões de 100 e 150 bar para a primeira etapa, 250 e 300 bar para a segunda etapa, na condição isotérmica de 40 °C. O maior rendimento para a ESC foi 24,8 0,9 % obtido com 5 % de etanol como co-solvente. Somente os extratos obtidos através de ESC nas pressões de 100 e 150 bar apresentaram atividade contra a Escherichia coli enquanto extratos convencionais foram suscetíveis a esta bactéria. Os extratos convencionais apresentaram os melhores resultados de rendimento, atividade antioxidante e conteúdo de fenólicos que os extratos obtidos através de ESC. Porém, a ESC resultou em extratos com melhor atividade antimicrobiana quando comparados aos extratos convencionais. Os modelos de transferência de massa disponíveis na literatura utilizados para descrever as curvas de ESC de própolis foram: Sovová (1994), Martínez et al. (2003), Crank (1975) apud Reverchon (1997) e Gaspar et al. (2003). O modelo Martínez et al. (2003) apresentou o melhor ajuste para as curvas de ESC da própolis. Propolis is a natural product used during centuries by humanity with medical aim. Propolis possesses various proved biological activities, such as: antioxidant, antimicrobial, antiinflamatory, antitumor and anti-HIV. The extracts from propolis are used in food, pharmaceutical and cosmetic industries. Aspects as quality and composition of these products are related to the extraction technique used for obtainment of natural extracts. Extraction of compounds with biological activity can be performed by conventional techniques, such as soxhlet extraction and solvent maceration, or by alternative methods like supercritical fluid extraction (SFE), using carbon dioxide (CO2) as solvent. Thus, the aim of this work was to compare propolis extracts obtained by different techniques, such as soxhlet extraction, solvent maceration, SFE in one stage using pure CO2 or CO2 with co-solvent and SFE in two sequential stages. The comparison between the techniques was performed in terms of process yield, antioxidant and antimicrobial activity, phenolics content and chemical profile. Conventional techniques were performed with the following solvents: absolute ethanol, ethyl acetate, chloroform, n-hexane, distillated water and mixtures of water/ethanol. The highest yield was obtained with chloroform soxhlet extraction (73 2) and the best antioxidant activity was achieved through maceration with ethanol/water 50 % (v/v). The co-solvent used in SFE was absolute ethanol, which was selected based in the yield and antioxidant activity obtained for conventional extracts. The operational conditions for SFE in one stage with pure CO2 were: temperatures of 30, 40 and 50 °C; and pressures from 100 to 250 bar. The SFE with co-solvent was performed at 150 bar, 40 °C and ethanol concentrations of 2, 5 and 7 % (w/w). For SFE in two sequential stages there were used pressures of 100 and 150 bar in the first stage, 250 and 300 bar in the second stage at isothermal condition of 40 °C. The highest yield for SFE was 24.8 0.9 %, obtained with ethanol at 5 % as co-solvent. Only the extracts obtained by SFE at 100 and 150 bar presented activity against Escherichia coli, while conventional extracts were susceptible at this bacterium. Conventional extracts showed better yield results, antioxidant activity and phenolics content than SFE extracts. However, SFE produced extracts with better antimicrobial activity when compared to conventional extracts. The mass transfer models available in the literature used to fit propolis SFE curves: Sovová (1994), Martínez et al. (2003), Crank (1975) apud Reverchon (1997) and Gaspar et al. (2003). The model of Martínez et al (2003) provided the best adjustment for propolis SFE curves