Extraction of spilanthol from Spilanthes acmella var oleraceae with supercritical carbon dioxide

Spilanthes acmella var oleraceae, populannente conhecida como jambu, é uma erva típica da região norte do Brasil, onde faz parte de pratos da culinária local. Na medicina popular é utilizada no tratamento de afecções da boca e garganta e como analgésico para dores de dentes. Na indústria, extratos deste gênero têm sido utilizados em produtos de higiene oral e em composições alimentícias como agente refrescante e aromatizante. Recentemente vem sendo utilizado em composições cosméticas como agente anti-sinais de envelhecimento, entre outros. Estas propriedades são atribuídas à presença de uma alcamida alifática denominada espilantol. Os processos convencionais para extrair o espilantol de espécies vegetais nonnalmente utilizam solventes orgânicos. Estes processos são inadequados em vários aspectos como, por exemplo, utilização de temperaturas elevadas no processamento, necessidade de etapas adicionais de purificação; baixa seletividade, entre outros. Nesse contexto, a tecnologia de extração com fluido supercrítico aparece como uma alternativa extremamente promissora para a obtenção do extrato de jambu. O objetivo dessa tese foi avaliar a viabilidade técnica e fmanceira da extração de espilantol da planta Spilanthes acmella var oleraceae utilizando como solvente o dióxido de carbono supercrítico a temperaturas entre 40 e 60 De e pressões entre 76 e 352 bar. Dados experimentais inéditos da cinética do processo de extração supercrítica foram gerados numa unidade de bancada em laboratório. Um bom equilíbrio entre recuperação de espilantol (em tomo de 70 a 80%.), teor de espilantol nos extratos (de 13 a 30%) e o aspecto do extrato (coloração variando de amarelo pálido a amarelo) foi obtido para densidades intennediárias do solvente supercrítico (400 a 700 kg/m3). Análises cromatográficas e por RMN indicaram a predominância de espilantol e material graxo de alto peso molecular nos extratos. O estudo preliminar de viabilidade financeira realizado através do cálculo do custo de manufatura do extrato e de indicadores econômicos, tais como a taxa interna de retomo, o tempo de retomo e o valor presente líquido, indicou que o preço de mercado do extrato de jambu pode absorver os custos da extração com fluido supercrítico com rentabilidade, segurança e liquidez. Palavras-chave: jambu, espilantol, fluido supercrítico, extração, Spilanthes oleraceae, Spilanthes acmella, isobutilamida, alcamida, análise financeira.Spilanthes acmella var oleraceae, known as "jambu", is a typical herb from north of Brazil, where it is used in the local cuisine. In the folk medicine, it is employed as an analgesic for toothache and for throat and mouth complaints. In industry, the extract from jambu has been utilized in oral care and food compositions as a flavor and refresher. In cosmetics compositions it has been recendy used as anti-ageing active ingredient, among others applications. These properties are attributed to the presence of an aliphatic alkamide called spilanthol. The traditional process for extraction of spilanthol from plant material usually uses organic solvents. This process has disadvantages in several ways, for example, high operation temperature, need of additional purification process, low selectivity, among others. In this context, the supercritical fluid technology emerges as an extremely hopeful alternative to this processo The aim of this work is the assessment of the technical and economical feasibility of extraction of spilanthol from Spilanthes acmella var oleraceae using supercritical carbon dioxide as solvent in the temperature range of 40-60°C and pressure range of 76-352 bar. There is no information in literature about supercritical extraction kinetic behavior for this system and new experimental data on this behavior was measured in a bench scale extraction unit. Good results for spilanthol recover (around 70 to 80%), spilanthol concentration in the extracts (13 to 30%) and organoleptic characteristics, 'as color extract (pale yellow to yellow), that is more convenient for industrial application, were obtained for supercritical solvent densities in the range of 400 to 700 kg/m3. Chromatographic and Nuclear Magnetic Ressonance (NMR) analysis indicated the predominance of spilanthol and heavy hydrocarbons in the extracts. The preliminary economical feasibility study, carried out through the manufacture cost of extract and economical indexes (internal rate of retum, payback period, net present value), indicated that supercritical carbon dioxide extraction of spilanthol from Spilanthes acmella var oleraceae is feasible