Reaproveitamento de resíduos agroindustriais de frutas obtidos por meio de manejo convencional e orgânico: estudo de métodos para a extração verde e sustentável de compostos bioativos

dc.contributor.advisor-co1Forim, Moacir Rossi
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1234565160573730por
dc.contributor.advisor1Zuin-Zeidler, Vânia Gomes
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5265150425993880por
dc.contributor.authorSegatto, Mateus Lodi
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/1170566562614154por
dc.date.accessioned2022-04-13T14:45:03Z
dc.date.available2022-04-13T14:45:03Z
dc.date.issued2022-03-31
dc.description.abstractThe magnitude of the Brazilian agricultural and agro industrial market impresses by its greatness, but it is also the cause of serious concerns regarding the amount of waste generated and how to handle such residues. This kind of material comprises several chemically-interesting fractions, some of which potentially carrying bioactive compounds that could add value to the process when extracted, integrating biomass-based chemical platforms (biorefineries) when allied to other products and processes. Notably, organic agricultural systems could be interesting feedstocks for biorefineries, as they are not only considered greener production models, but also because they are often linked to a higher presence of flavonoids and other secondary metabolites that have bioactive properties. The central objective of this work is to extract, through green methods, the main bioactive compounds from the processing waste of fruits from both conventional and organic agricultural systems produced in the state of São Paulo, Brazil. Chemometric tools were used on experimental design and data assessment to evaluate and optimize different green extraction methods. Considering mango (Mangifera indica) processing waste, Homogenizer-Assisted Extraction (HAE), Microwave-Assisted Extraction (MAE) and Matrix Solid Phase Dispersion (MSPD) were studied, tested and optimized using ethanol-water (ethanolic) mixtures as solvents and assessing the extraction yield of mangiferin and hyperoside as responses. The use of aqueous solutions of Ionic Liquids (ILs) was also tested and discussed as viable solvent alternatives. Regarding guava (Psidium guajava) processing waste samples, the study was focused on improving the extraction yield of quercetin and vanillin with acidic ethanolic solutions (HCl), using HAE and Ultrasound-Assisted Extraction (UAE) techniques. Besides that, as a proof-of-concept, the use of Hansen Solubility Parameters (HSP) was assessed as a tool for the screening of solvents and mixtures of solvents that allow a higher extraction yield of hesperidin from orange peels (Citrus sinensis). All extracts were analyzed using liquid chromatography and the compounds were quantified using calibration curves obtained with commercially available analytical standards. Response Surface Methodology (RSM) was employed for the assessment of the parameters that affect each extraction technique, as well as the optimization of these variables in terms of the extraction yield. Lastly, biological activity assays were conducted to evaluate the potential use of the ethanolic extracts from mango and guava processing wastes as biocidal products. Mango extracts and mangiferin and hyperoside standards were tested against the microalgae Raphidocelis subcapitata, while both mango and guava extracts were assessed for their insecticidal activity against larvae of Helicoverpa armigera moth and nymphs of the neotropical brown stink bug (Euschistus heros). In order to assess the selectivity of the extracts as a pesticidal product, phytotoxic assays were conducted on soybean plants (Glycine max).eng
dc.description.resumoNo contexto brasileiro, a magnitude da produção agrícola e agroindustrial gera também preocupação com a quantidade de resíduos descartados por este setor. Estes resíduos são biomassas com importantes propriedades que podem ser aproveitadas em plataformas químicas integradas, as biorrefinarias, para a extração de uma gama de compostos de alto valor agregado. Isto se aplica notavelmente em modelos orgânicos de produção, cuja cultura além de ser considerada mais sustentável, também está comumente ligada à maior presença de flavonoides e outros metabólitos secundários que apresentam bioatividade. Neste contexto, este trabalho tem como objetivo central extrair, por meio de métodos verdes, os principais compostos bioativos de resíduos do processamento de diversos tipos de frutas originadas da agricultura convencional e orgânica do estado de São Paulo. Utilizando técnicas estatísticas de quimiometria no planejamento dos experimentos e na avaliação dos dados gerados, diferentes métodos de extração considerados mais sustentáveis foram testados e otimizados. Para as amostras de resíduo de processamento de manga (Mangifera indica) foram comparadas as técnicas de Extração Assistida por Homogeneização (EAH), Extração Assistida por Micro-ondas (EAM) e Dispersão de Matriz em Fase Sólida (DMFS), todas estas utilizando soluções aquosas de etanol como meio líquido, avaliando a eficiência de extração de mangiferina e hiperosídeo como respostas. Além disso, também foi testada e discutida a utilização de soluções aquosas de líquidos iônicos (LIs) como meio de extração. Já para as amostras provenientes de resíduos de processamento de goiaba (Psidium guajava), o foco se deu na melhoria do desempenho da extração de quercetina e vanilina com meio líquido etanólico acidificado (HCl), utilizando as técnicas EAH e Extração Assistida por Ultrassom (EAU). Como prova de conceito, também foi avaliada a utilização dos parâmetros de solubilidade de Hansen (HSP) para procura de melhores solventes e misturas de solventes que possibilitem um maior rendimento de extração de hesperidina a partir de cascas de laranja (Citrus sinensis). Todos os extratos foram analisados por cromatografia líquida e os compostos bioativos foram devidamente quantificados, de acordo com curvas analíticas obtidas com padrões comerciais. Para avaliação dos efeitos dos parâmetros que circundam cada tipo de extração, bem como a otimização destas variáveis em termos de eficiência de extração, a metodologia de superfície de resposta (RSM) foi utilizada. Por fim, ensaios de atividade biológica foram conduzidos para avaliação do uso das soluções etanólicas de resíduos de manga e goiaba como agentes ativos em formulações biocidas. Extratos de manga e padrões de mangiferina e hiperosídeo foram testados contra a microalga Raphidocelis subcapitata, enquanto extratos de manga e goiaba foram testados por sua atividade inseticida contra lagartas (fase larval) de Helicoverpa armigera e ninfas do percevejo-marrom (Euschistus heros). Para a avaliação da seletividade dos extratos como produtos inseticidas, ensaios de atividade fitotóxica em plantas de soja (Glycine max) também foram realizados.por
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)por
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)por
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)por
dc.description.sponsorshipIdProcesso nº 2018/11409-0, Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)por
dc.identifier.citationSEGATTO, Mateus Lodi. Reaproveitamento de resíduos agroindustriais de frutas obtidos por meio de manejo convencional e orgânico: estudo de métodos para a extração verde e sustentável de compostos bioativos. 2022. Tese (Doutorado em Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2022. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/15855.por
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/15855
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.publisher.addressCampus São Carlospor
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Química - PPGQpor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectQuímica verdepor
dc.subjectQuímica sustentávelpor
dc.subjectExtração de produtos naturaispor
dc.subjectQuimiometriapor
dc.subjectQuímica analíticapor
dc.subjectSuperfície de respostapor
dc.subjectParâmetros de Hansenpor
dc.subjectMangapor
dc.subjectGoiabapor
dc.subjectLaranjapor
dc.subjectResíduos agroindustriaispor
dc.subjectPreparo de amostraspor
dc.subjectGreen chemistryeng
dc.subjectSustainable chemistryeng
dc.subjectExtraction of natural productseng
dc.subjectChemometricseng
dc.subjectAnalytical chemistryeng
dc.subjectSample preparationeng
dc.subjectResponse surface methodologyeng
dc.subjectHansen parameterseng
dc.subjectMangoeng
dc.subjectGuavaeng
dc.subjectOrangeeng
dc.subjectAgroindustrial wasteeng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICApor
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA::SEPARACAOpor
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ORGANICA::QUIMICA DOS PRODUTOS NATURAISpor
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICApor
dc.titleReaproveitamento de resíduos agroindustriais de frutas obtidos por meio de manejo convencional e orgânico: estudo de métodos para a extração verde e sustentável de compostos bioativospor
dc.title.alternativeReuse of agro-industrial fruit processing residues from conventional and organic agriculture: a study of green and sustainable extraction of bioactive compoundseng
dc.typeTesepor

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