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Tipo do documento: Dissertação
Title: Avaliação da extração do óleo de ora-pro-nóbis (pereskia aculeata miller): uma abordagem comparativa e modelagem matemática
Other Titles: Evaluation of barbados gooseberry oil extraction (pereskia aculeata miller) a comparative approach and mathematical modeling
Authors: Assumpção, Isabela Cristina Porto
Orientador(a): Mendes, Marisa Fernandes
Primeiro coorientador: Silva, Leonardo Lucchetti Caetano da
Primeiro membro da banca: Mendes, Marisa Fernandes
Segundo membro da banca: Pereira, Cristiane de Souza Siqueira
Terceiro membro da banca: Lirio, Cláudia Ferreira da Silva
Keywords: extração com fluido supercrítico;plantas medicinais;potencial antitumoral;supercritical fluid extraction;medicinal plants;antitumor potential
Área(s) do CNPq: Engenharia Química
Idioma: por
Issue Date: 31-Aug-2023
Publisher: Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro
Sigla da instituição: UFRRJ
Departamento: Instituto de Tecnologia
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Citation: ASSUMPÇÃO, Isabela Cristina Porto. Avaliação da extração do óleo de ora-pro-nóbis (pereskia aculeata miller): uma abordagem comparativa e modelagem matemática. 2023. 138 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Instituto de Tecnologia, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Seropédica, 2023.
Abstract: A Pereskia aculeata Miller, também conhecida como ora-pro-nóbis, é uma planta rica em proteínas que integra as PANC (Plantas Alimentícias Não-Convencionais). Ela contém compostos fenólicos, fitosteróis, flavonoides e terpenos, associados a diversos potenciais biológicos, como antioxidante, anticancerígeno e outros. De forma a promover a extração seletiva dos compostos de interesse, a extração supercrítica vem sendo estudada como uma alternativa às técnicas de extração convencionais, baseadas no uso de solventes, devido a sua alta seletividade e obtenção de extratos puros. Todavia, trabalhos na literatura envolvendo essa espécie ainda são raros e, com isso, o presente trabalho teve como objetivo empregar a extração com dióxido de carbono supercrítico para obter extratos de alto valor agregado a partir do óleo essencial de ora-pro-nóbis e investigar a ação antitumoral da espécie. O CO2 foi empregado como fluido supercrítico e os experimentos foram conduzidos em diferentes condições (200 – 500 bar, 40 – 60 °C), segundo um planejamento do tipo DCCR. Para isso, 10 g de folhas de secas e moídas foram alimentadas a um extrator, o qual foi conectado a uma bomba de alta pressão e um banho termostático. O maior rendimento da extração com CO2 supercrítico foi obtido para a condição de 456 bar e 74 °C, de 0,23%, enquanto as técnicas de maceração dinâmica, Soxhlet e ultrassom com hexano tiveram rendimentos de 8,5%, 7,47% e 2,4%, na ordem. Foi identificada a presença de hidrocarbonetos nos extratos e, em menor fração, terpenos, flavonoides e fitosteróis como fitol, lupeol, taraxerol e sitosterol. As amostras de maior rendimento foram submetidas a um ensaio in vitro para avaliação do potencial antitumoral contra linhagens de câncer de pulmão (A549), leucemia (K562) e câncer de mama (MCF7). Embora nenhuma amostra tenha demonstrado atividade antitumoral significativa, os melhores resultados foram obtidos sob as condições de 244 bar e 46 °C, e 456 bar e 46 °C, com concentração de 150 μg/mL. O processo de extração foi modelado aplicando os modelos de Brunner (1984), Sovová (1994), Esquível et al. (1999), Reverchon e Osseo (1994) e Zeković et al. (2003). A solubilidade do óleo foi avaliada pelos modelos de Chrastil (1982), del Valle e Aguilera (1988), Adachi e Lu (1983) e Gordillo et al. (1999). Para o estudo cinético, o modelo de Sovová (1994) foi o que melhor representou o processo de extração, enquanto o modelo de Gordillo et al. (1999) forneceu o melhor ajuste para os dados de solubilidade. Os resultados da simulação para separação dos constituintes do óleo mostrou que, ao empregar 3 flashs associados em série, nas condições de 150 bar e 80 °C, 600 bar e 40 °C e 80 bar e 40 °C foi possível obter correntes enriquecidas com estigmasterol (99,21%), 2,4-ditercbutilfenol (71,92%) e ácido palmítico (27,12%), a partir de uma alimentação equimolar de fitol, β- sitosterol, estigmasterol, 2,4-ditercbutilfenol, taraxerol e ácido palmítico.
Abstract: Pereskia aculeata Miller, also known as Barbados gooseberry, is a protein-rich plant that belongs to the group of NCFP (Non-Conventional Food Plants). It contains phenolic compounds, phytosterols, flavonoids, and terpenes, associated with various biological potentials such as antioxidant and anticancer properties, among others. In order to promote the selective extraction of the target compounds, supercritical extraction has been studied as an alternative to conventional solvent-based extraction techniques due to its high selectivity and ability to obtain pure extracts. However, literature on studies involving this species remains scarce, thus, the present work aimed to employ supercritical carbon dioxide extraction to obtain high-value extracts from the essential oil of Barbados gooseberry and investigate the species' antitumor action. CO2 was used as the supercritical fluid, and experiments were conducted under various conditions (200 – 500 bar, 40 – 60 °C), following a CCRD design of experiments approach. For this purpose, 10 g of dried and ground leaves were fed into an extractor, connected to a high-pressure pump and a thermostatic bath. The highest yield of supercritical CO2 extraction was achieved under the conditions of 456 bar and 74 °C, yielding 0.23%. In comparison, dynamic maceration, Soxhlet, and ultrasound techniques with hexane yielded 8.5%, 7.47%, and 2.4%, respectively. Hydrocarbons were identified in the extracts, along with a smaller fraction of terpenes, flavonoids, and phytosterols such as phytol, lupeol, taraxerol, and sitosterol. The samples with the highest yields were subjected to in vitro assays to evaluate their potential antitumor activity against lung cancer (A549), leukemia (K562), and breast cancer (MCF7) cell lines. While no sample exhibited significant antitumor activity, the best results were obtained under the conditions of 244 bar and 46 °C, and 456 bar and 46 °C, with a concentration of 150 μg/mL. The extraction process was modeled by applying the models of Brunner (1984), Sovová (1994), Esquível et al. (1999), Reverchon and Osseo (1994), and Zeković (2003). As for solubility studies, the models of Chrastil (1982), del Valle and Aguilera (1988), Adachi and Lu (1983), and Gordillo et al. (1999) were evaluated. In the kinetic study, Sovová's model (1994) best represented the extraction process, while Gordillo et al.'s model (1999) provided the best fit for the solubility data. The simulation results for the separation of the constituents of the oil showed that by employing 3 sequentially connected flash units under the conditions of 150 bar and 80 °C, 600 bar and 40 °C, and 80 bar and 40 °C, it was possible to obtain streams enriched with stigmasterol (99,21%), 2,4-diterc-butylphenol (71,92%), and palmitic acid (27,12%) from an equimolar feed of phytol, β-sitosterol, stigmasterol, 2,4-diterc- butylphenol, taraxerol, and palmitic acid.
URI: https://rima.ufrrj.br/jspui/handle/20.500.14407/18598
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