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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/36738
ORCID: | http://orcid.org/0000-0002-4845-5173 |
Document type: | Dissertação |
Access type: | Acesso Aberto |
Title: | Extração e purificação de corantes obtidos da semente de urucum (Bixa orellana L.) |
Alternate title (s): | Extraction and purification of dyes obtained from annatto seed (Bixa orellana L.) |
Author: | Miguel, Karolyna Barros |
First Advisor: | Reis, Miria Hespanhol Miranda |
First coorientator: | Cardoso, Vicelma Luiz |
First member of the Committee: | Taham, Thiago |
Second member of the Committee: | Moroni, Fábio Tonissi |
Summary: | Atualmente a demanda do consumidor por produtos naturais tem crescido no cenário mundial. Há uma necessidade crescente da indústria alimentícia pela substituição de corantes sintéticos por naturais. O urucum é um fruto da árvore urucuzeiro, conhecida cientificamente como Bixa orellana L., que é rico em carotenoides. Industrialmente é empregado em formulações farmacêuticas, cosméticas com grande capacidade antioxidante e em alimentos como corante natural em substituição aos aditivos químicos. Na porção externa das suas sementes encontra-se, como o principal carotenoide, a bixina. Muitos solventes orgânicos (etanol, clorofórmio, metanol, acetona) têm sido utilizados na extração dos carotenoides das sementes de urucum e neste trabalho explora-se a extração exclusiva com água que apresentou uma alternativa viável para o processo de extração e purificação da bixina. A água não é o melhor solvente para extração de bixina e possui pouca abordagem em estudos propostos na literatura utilizando-a como solvente, porém torna-se uma alternativa viável pelo baixo custo, menor impacto ambiental, maior disponibilidade e segurança na operação. A grande diversidade de técnicas para a extração da bixina das sementes do urucum acaba produzindo um extrato com impurezas como açúcares e proteínas. O mercado exige cada vez mais das indústrias um produto com elevado grau de pureza para que não haja risco de contaminações além de aproveitar suas propriedades medicinais. A melhoria das características do extrato das sementes de urucum pode ser realizada pelo processo de purificação utilizando membranas que permite a concentração e purificação do extrato e seus bioativos como fenólicos e atividade antioxidante. Este trabalho teve como principais objetivos fazer a extração do carotenoide bixina presente nas sementes de urucum através da extração clorofórmio, etanol e etanol:água (50:50) (v:v) e água, com posterior purificação pelo processo de filtração por membranas avaliando-se o teor de bixina, compostos fenólicos e atividade antioxidante. A água não foi o melhor solvente para extração, porém para a ultrafiltração se tornou importante no presente trabalho pois é menos agressiva e preserva o material da membrana em estudo. A extração de bixina foi realizada a 50°C em uma concentração de 1:30 (massa de sementes: volume solvente) por 60 min, porém para o clorofórmio utilizou-se um tempo de 240 min até completa exaustão dos pigmentos da semente para quantificação do teor total de bixina presente nas sementes. O extrato utilizando clorofórmio apresentou 10,34% de bixina. O extrato utilizando etanol como solvente apresentou 8,69 ± 0,04% de bixina, 5,91 ± 0,51 mg EAG/ g de semente para teor de fenólicos, 266,42 ± 4,19 µM trolox/ L de extrato para atividade antioxidante pelo método FRAP e 137,91 ± 12,01 µM trolox/ L de extrato para atividade antioxidante pelo método ABTS. Para etanol: água (50:50) (v:v) como solvente apresentou 7,45 ± 0,01% de bixina, 2,908 ± 0,007 mg EAG/ g de semente de compostos fenólicos, 129,58 ± 0,70 µM trolox/ L de extrato para atividade antioxidante FRAP e 117,06 ± 1,40 µM trolox/ L de extrato para atividade antioxidante pelo método ABTS. O extrato com água como solvente apresentou 6,02 ± 0,02% de bixina, 2,022 ± 0,003 mg EAG/ g de semente de compostos fenólicos, 111,3 ± 0,17 µM trolox/ L extrato de atividade antioxidante pelo método FRAP e 96,07 ± 0,35 µM trolox/ L extrato de atividade antioxidante pelo método ABTS. A filtração do extrato aquoso do urucum utilizando uma membrana comercial de 10 kDa e uma pressão de 6 bar foi realizada com objetivo de concentrar o extrato aquoso. Para efeito comparativo realizou-se a filtração do extrato etanólico (etanol: água (50:50) (v:v)) nas mesmas condições do extrato aquoso. O extrato aquoso concentrado apresentou valores de 2,18 ± 0,6% para o teor de bixina, 2,53 ± 0,07 mg EAG/ g de semente para teor de compostos fenólicos, 143,80 ± 0,18 µM trolox/ L extrato para atividade antioxidante (FRAP) e 153,07 ± 2,82 µM trolox/ L extrato para atividade antioxidante (ABTS). A membrana polimérica foi capaz de concentrar o teor de bixina em 19,0% no extrato aquoso. Para efeito comparativo, realizou-se a mesma filtração para o extrato etanólico nas mesmas condições, utilizando uma membrana comercial de 10 kDa e uma pressão de 6 bar. O extrato concentrado apresentou valores de 0,47 ± 0,04% para teor de bixina, 2,860 ± 0,07 mg EAG/ g semente para compostos fenólicos, 112,13 ± 1,17 µM Trolox/L extrato para atividade antioxidante pelo método FRAP e 80,61 ± 0,35 µM Trolox/L extrato para atividade antioxidante pelo método ABTS. Estes resultados indicam que a ultrafiltração do extrato etanólico não foi capaz de concentrar os compostos, pois houve uma adsorção dos compostos bioativos pela membrana. Assim, o processo de filtração por membranas foi eficiente para a concentração de bixina presente no extrato aquoso. |
Abstract: | Currently, consumer demand for natural products has grown on the world stage. There is a growing need in the food industry to replace synthetic dyes with natural ones. Annatto is a fruit of the annatto tree, scientifically known as Bixa orellana L., which is rich in carotenoids. Industrially, it is used in pharmaceutical and cosmetic formulations with great antioxidant capacity and in foods as a natural coloring substitute for chemical additives. The main carotenoid, bixin, is found in the external portion of its seeds. Many organic solvents (ethanol, chloroform, methanol, acetone) have been used in the extraction of carotenoids from annatto seeds and this work explores the exclusive extraction with water, which presented a viable alternative for the extraction and purification process of bixin. Water is not the best solvent for bixin extraction and has little approach in studies proposed in the literature using it as a solvent, but it becomes a viable alternative due to its low cost, lower environmental impact, greater availability and safety in operation. The great diversity of techniques for extracting bixin from annatto seeds ends up producing an extract with impurities such as sugars and proteins. The market increasingly demands from industries a product with a high degree of purity so that there is no risk of contamination in addition to taking advantage of its medicinal properties. The improvement of the characteristics of annatto seed extract can be carried out by the purification process using membranes that allow the concentration and purification of the extract and its bioactives such as phenolics and antioxidant activity. The main objectives of this work were to extract the bixin carotenoid present in annatto seeds through the extraction of chloroform, ethanol and ethanol:water (50:50) (v:v) and water, with subsequent purification by the membrane filtration process, evaluating Bixin content, phenolic compounds and antioxidant activity were determined. Water was not the best solvent for extraction, but for ultrafiltration it became important in the present work because it is less aggressive and preserves the membrane material under study. Bixin extraction was performed at 50°C at a concentration of 1:30 (seed mass: solvent volume) for 60 min, but for chloroform, a time of 240 min was used until complete exhaustion of the seed pigments for quantification. of the total content of bixin present in the seeds. The extract using chloroform showed 10.34% of bixin. The extract using ethanol as solvent showed 8.69 ± 0.04% of bixin, 5.91 ± 0.51 mg EAG/ g of seed for phenolic content, 266.42 ± 4.19 µM trolox/ L of extract for antioxidant activity by the FRAP method and 137.91 ± 12.01 µM trolox/L of extract for antioxidant activity by the ABTS method. For ethanol: water (50:50) (v:v) as solvent showed 7.45 ± 0.01% of bixin, 2.908 ± 0.007 mg EAG/g of seed of phenolic compounds, 129.58 ± 0.70 µM trolox / L of extract for FRAP antioxidant activity and 117.06 ± 1.40 µM trolox/ L of extract for antioxidant activity by the ABTS method. The extract with water as solvent showed 6.02 ± 0.02% of bixin, 2.022 ± 0.003 mg EAG/ g of phenolic compounds seed, 111.3 ± 0.17 µM trolox/ L extract of antioxidant activity by the FRAP method and 96.07 ± 0.35 µM trolox/L extract of antioxidant activity by the ABTS method. The annatto aqueous extract was filtered using a commercial membrane of 10 kDa and a pressure of 6 bar, in order to concentrate the aqueous extract. For comparative purposes, the ethanol extract was filtered (ethanol: water (50:50) (v:v)) under the same conditions as the aqueous extract. The concentrated aqueous extract showed values of 2.18 ± 0.6% for bixin content, 2.53 ± 0.07 mg EAG/ g of seed for phenolic compounds content, 143.80 ± 0.18 µM trolox/ L extract for antioxidant activity (FRAP) and 153.07 ± 2.82 µM trolox/ L extract for antioxidant activity (ABTS). The polymeric membrane was able to concentrate the bixin content by 19.0% in the aqueous extract. For comparative purposes, the same filtration was carried out for the ethanolic extract under the same conditions, using a commercial membrane of 10 kDa and a pressure of 6 bar. The concentrated extract showed values of 0.47 ± 0.04% for bixin content, 2.860 ± 0.07 mg EAG/g seed for phenolic compounds, 112.13 ± 1.17 µM Trolox/L extract for antioxidant activity by the method FRAP and 80.61 ± 0.35 µM Trolox/L extract for antioxidant activity by the ABTS method. These results indicate that the ultrafiltration of the ethanolic extract was not able to concentrate the compounds, as there was an adsorption of the bioactive compounds by the membrane. Thus, the membrane filtration process was efficient for the concentration of bixin present in the aqueous extract. |
Keywords: | Urucum Extração Ultrafiltração Membranas Bixina Anatto Extraction Ultrafiltration Membranes Bixin |
Area (s) of CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS |
Subject: | Engenharia química Urucum - Ultrafiltração Filtração por membranas Urucum - Corantes e tingimento |
Language: | por |
Country: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal de Uberlândia |
Program: | Programa de Pós-graduação em Engenharia Química |
Quote: | MIGUEL, Karolyna Barros. Extração e Purificação de corantes obtidos da semente de urucum (Bixa orellana L.). 2022. 100 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2022. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2022.336. |
Document identifier: | http://doi.org/10.14393/ufu.di.2022.336 |
URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/36738 |
Date of defense: | 8-Jul-2022 |
Appears in Collections: | DISSERTAÇÃO - Engenharia Química |
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