Tecnologias sustentáveis para a extração de produtos bioactivos de interesse industrial Patrícia Pestana
Compostos de interesse para as INDUSTRIAS ALIMENTAR e FARMACÊUTICA Alga Divisão Compostos Atividade funcional Arthrospira platensis Cyanobacteria EFA s (Omega 3) Ficocianina Vitamina E Anti-inflamatório Antioxidante Chlorella vulgaris Chlorophyta Cantaxantina e Astaxantina Antioxidantes Chlorella pyrenoidosa Chlorophyta Luteína Antioxidante Dunaliella salina Chlorophyta -caroteno Antioxidante
Compostos de interesse para as INDUSTRIAS ALIMENTAR e FARMACÊUTICA Alga Divisão Compostos Atividade funcional Isochrysis galbana Haptophyta EFA s (Omega 3) Fucoxantina Anti-inflamatório Antioxidante Anticancerígena Undaria pinnatifida Ochrophyta Fucoxantina Antioxidante Anticancerígena Haematococcus pluvialis Chlorophyta Astaxantina Antioxidantes Dictyopteris membranacea Ochrophyta Óleos e polissacáridos Antimicrobiana
Métodos tradicionais para obter compostos de alto valor. Vantagens e desvantagens EXTRAÇÃO FRIO QUENTE Maceração Hidrodestilação Prensagem a frio Solventes
MACERAÇÃO Carateristicas da matriz Seletividade do solvente Extração fracionada + Hexano = Ex: ácidos gordos + Diclorometano = Ex: alcaloides + Metanol = Ex: taninos
PRENSAGEM A FRIO
Fonte de calor HIDRODESTILAÇÃO
Fonte de calor EXTRAÇÃO COM SOLVENTES
VANTAGENS & DESVANTAGENS Extraçã o Quente Vantagens - Processo eficiente ( > rendimento) Desvantagens - Degradação dos compostos termolábeis - Consumo de grandes quantidades de solventes - Fraca qualidade dos extratos - Inflamabilidade dos solventes Frio - Estabilidade dos compostos - Técnica simples (maceração) - Exige a secagem das algas (prensagem a frio) - Processo muito demorado - Não ocorre esgotamento do extrato devido à saturação do solvente - Consumo de grandes quantidades de solventes - Inflamabilidade dos solventes
Extração com FLUÍDOS SUPERCRÍTICOS como processo alternativo para obter compostos de alto valor
FLUÍDO SUPERCRÍTICO - definição Substância que se encontra em condições de pressão e temperatura acima do seu PONTO CRÍTICO
FLUÍDO SUPERCRÍTICO - Características Estado Densidade (kg m - 3 ) Coeficiente difusão (m 2 s - 1 ) Viscosidade (N s m - 2 ) Gasoso 1-100 10-4 10-5 10-5 10-4 Supercrítico 250-800 10-7 10-8 10-4 10-3 Líquido 800-1200 10-8 10-9 10-3 10-2 Densidade semelhante à de um líquido (maior poder solvente que um gás) Coeficiente de difusão superior ao de um líquido (transporte mais eficiente) Viscosidade inferior à de um líquido (penetração mais rápida) EFICIÊNCIA DE EXTRAÇÃO
FLUÍDOS SUPERCRÍTICOS Fluído T c ( o C) P c (atm) Etanol 243.0 63.0 Água 374.1 217.6 Etileno 9.9 50.5 Benzeno 288.9 48.3 Tolueno 318.6 40.55 Propano 96.67 41.94 Hexano 234.2 29.7 1 bar = 0.986923267 atm
CO 2 SUPERCRÍTICO (green solvent)
CO 2 SUPERCRÍTICO (green solvent) Características em condições NTP: - GRAS - Não inflamável - Não corrosivo - Incolor - Inodoro - Gasoso - Apolar
CO 2 SUPERCRÍTICO (green solvent) Em condições Supercríticas: - Propriedades mistas de gás e líquido - Capacidade elevada de transporte e extração Elevado poder solvente
PROCESSO DE EXTRAÇÃO 1º Pressurização do vaso extrator (P e T > P c e T c ) 2º A extração decorre 3º Despressurização nos vasos coletores 4º Recuperação dos extratos e libertação do CO 2
Princípios básicos da extração supercrítica efeitos da Temperatura e da PRESSÃO Pressão Densidade Solubilidade
Princípios básicos da extração supercrítica efeitos da TEMPERATURA e da Pressão Temperatura Densidade CO 2 Pressão vapor compostos Enquanto prevalecer o efeito da Densidade Enquanto prevalecer o efeito da Pressão vapor Solubilidade Solubilidade
CURVA DE EXTRAÇÃO - exemplo
Extração com CO 2 SUPERCRÍTICO - Tecnologia sustentável - Tecnologia amiga do ambiente - Não tóxica - Rápida - Sem degradação térmica - Mantem a integridade da matriz - Evita consumo de grandes quantidades de solventes orgânicos - Produz extratos de alta qualidade para farmacéutica, cosmética e neutracéutica
Algas - Extração de compostos de valores acrescentado DESAFIOS: Parede celular Moléculas polares
Do ponto de vista técnico e económico, quando é que a SFE é mais vantajosa: - Legislação ambiental (processo) - Legislação exige pureza - Industria exige alta qualidade - Imagem de marca
ALGAS - Exemplos de condições T e P Matéria-prima Compostos P (bar) T (ºC) Tempo (min) Dunaliella salina -carotenos 437 40 90 Nannocholopsis gaditana Carotenoides e Clorofilas 500 60 180 Dictyopteris membranacea Voláteis 91 40 30 Chlorella pyrenoidosa Luteína 400 32 180 Arthrospira platensis Ácido γ linolénico 400 40 60
Exemplos Extração da cafeína dos grãos de café Extração de óleos essenciais (vegetais e animais) Extração de nicotina das folhas de tabaco Extração de gorduras de produtos alimentares