Solventes eutéticos naturais como materiais alternativos aplicados à extração de bioativos de matrizes amazônicas
| dc.contributor.advisor1 | Sanches, Edgar Aparecido | |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/9217911214522756 | eng |
| dc.contributor.advisor1orcid | https://orcid.org/0000-0002-1446-723X | eng |
| dc.contributor.referee1 | Felix, Pedro Henrique Campelo | |
| dc.contributor.referee1Lattes | http://lattes.cnpq.br/8873722325616141 | eng |
| dc.contributor.referee1orcid | https://orcid.org/0000-0002-5137-0162 | eng |
| dc.contributor.referee2 | Bezerra, Jaqueline de Araujo | |
| dc.contributor.referee2Lattes | http://lattes.cnpq.br/4616893220707322 | eng |
| dc.contributor.referee2orcid | https://orcid.org/0000-0002-9168-9864 | eng |
| dc.creator | Oliveira, Isabelle Valente de | |
| dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/6551002361214035 | eng |
| dc.creator.orcid | https://orcid.org/0009-0005-9069-3756 | eng |
| dc.date.issued | 2026-05-28 | |
| dc.description.abstract | The extraction of bioactive compounds from Amazonian plant matrices is constrained by the environmental liabilities, toxicity, and increasingly stringent regulatory requirements associated with conventional organic solvents, making the development of safer and more sustainable alternatives necessary. Natural deep eutectic solvents (NADES), formed by combining biologically derived components at specific molar ratios, represent a green chemistry-based alternative with tunable physicochemical properties suited to different target compound classes. This dissertation developed, optimized, and applied NADES systems for the extraction of bioactive compounds from Bixa orellana L. (annatto) and Genipa americana L. (genipap), two species of biological and socioeconomic relevance to the Amazon region, evaluating extractive performance, chemical characterization, and the technological potential of the obtained extracts. The methodological approach was structured in sequentially dependent stages: in the selection phase, eight extractive systems — six NADES and two hydroalcoholic controls — were compared for total carotenoid content, total phenolic compounds, and antioxidant activity (DPPH and FRAP), with thymol:lactic acid (Thy:Lac, 1:2) and choline chloride:lactic acid (ChCl:Lac, 1:2) identified as the most promising systems for B. orellana and G. americana, respectively, with statistically confirmed superiority over conventional solvents; both systems were characterized by attenuated total reflectance Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR-ATR), with band shifts confirming the formation of hydrogen bond networks consistent with the hydrophobic character of Thy:Lac and the polar, ionic profile of ChCl:Lac. In the optimization phase, extraction conditions were determined using a Box-Behnken design combined with response surface methodology (RSM), with molar ratio, temperature, and extraction time as independent variables: for Thy:Lac, molar ratio and temperature were co-determinant factors for carotenoid yield, with an experimentally validated optimal point and a gain of approximately 28% over preliminary screening; for ChCl:Lac, only molar ratio was statistically significant, with a gain exceeding 100% over screening and DPPH antioxidant activity becoming measurable only after optimization. Evaluation of the optimized extracts revealed distinct functional profiles between the two matrices — higher ABTS reactivity in the annatto extract, consistent with the lipophilic nature of carotenoids, and superior DPPH and FRAP performance in the genipap extract, reflecting the diversity of antioxidant mechanisms in hydrophilic phenolic compounds —, with chromatic and pH stability of the systems monitored over 150 days. In the application phase, the optimized extracts were encapsulated by freeze-drying with maltodextrin and arabic gum at two extract-to-carrier ratios (1:3 and 1:5), yielding approximately 79% retention for G. americana phenolics, reflecting compatibility between hydrophilic compounds and the polar carrier matrix, and between 43% and 46% for B. orellana carotenoids, determined by the intrinsic incompatibility between nonpolar compounds and a carrier system lacking a lipid phase; in vitro digestibility, assessed using the INFOGEST protocol with sampling across oral, gastric, and intestinal phases, demonstrated effective gastric protection and partial intestinal recovery for the G. americana formulation, while B. orellana encapsulates exhibited pronounced losses across all phases, with antioxidant activity expressed functionally only in the intestinal phase and captured exclusively by the ABTS method. The results establish that the superiority of NADES over conventional organic solvents is demonstrable when there is a deliberate match between solvent composition and target compound structure, and confirm the feasibility of a complete green processing chain for Amazonian bioactives — from extraction through evaluation of post-digestion functional behavior — without solvent removal steps, constituting the first study to systematically evaluate NADES for both Amazonian matrices investigated. | eng |
| dc.description.resumo | A extração de compostos bioativos a partir de matrizes vegetais amazônicas enfrenta limitações inerentes ao uso de solventes orgânicos convencionais, cujos passivos ambientais, toxicidade e restrições regulatórias progressivas tornam necessária a busca por alternativas mais seguras e sustentáveis. Os solventes eutéticos naturais (NADES), formados pela combinação de componentes de origem biológica em razões molares específicas, constituem uma alternativa fundamentada nos princípios da química verde, com propriedades físico-químicas ajustáveis para diferentes classes de compostos-alvo. Esta dissertação desenvolveu, otimizou e aplicou sistemas NADES para a extração de compostos bioativos de Bixa orellana L. (urucum) e Genipa americana L. (jenipapo), duas espécies de relevância biológica e socioeconômica para a Amazônia, avaliando o desempenho extrativo, a caracterização química e o potencial tecnológico dos extratos obtidos. A abordagem metodológica foi conduzida em etapas sequencialmente dependentes: na fase de seleção, oito sistemas extrativos — seis NADES e dois controles hidroalcoólicos — foram comparados quanto ao teor de carotenoides, compostos fenólicos totais e atividade antioxidante (DPPH e FRAP), sendo timol:ácido lático (Thy:Lac, 1:2) e cloreto de colina:ácido lático (ChCl:Lac, 1:2) selecionados como mais promissores para B. orellana e G. americana, respectivamente, com superioridade estatisticamente comprovada sobre os solventes convencionais; ambos os sistemas foram caracterizados por espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier com módulo de reflexão total atenuada (FTIR-ATR), cujos deslocamentos de bandas indicaram a formação de redes de ligações de hidrogênio coerentes com o caráter hidrofóbico do Thy:Lac e com o perfil polar e iônico do ChCl:Lac. Na fase de otimização, as condições de extração foram determinadas por delineamento Box-Behnken associado à metodologia de superfície de resposta (RSM), considerando proporção molar, temperatura e tempo de extração como variáveis independentes: para o Thy:Lac, proporção molar e temperatura atuaram como co-determinantes do rendimento de carotenoides, com ponto ótimo validado experimentalmente e ganho de aproximadamente 28% sobre a triagem preliminar; para o ChCl:Lac, apenas a proporção molar foi estatisticamente significativa, com ganho superior a 100% em relação à triagem e atividade antioxidante por DPPH tornando-se mensurável somente após a otimização. A avaliação dos extratos otimizados revelou perfis funcionais distintos entre as matrizes — maior reatividade por ABTS no extrato de urucum, consistente com o caráter lipofílico dos carotenoides, e desempenho superior por DPPH e FRAP no extrato de jenipapo, reflexo da diversidade de mecanismos antioxidantes dos compostos fenólicos hidrofílicos —, sendo a estabilidade cromática e de pH dos sistemas acompanhada ao longo de 150 dias. Na fase de aplicação, os extratos otimizados foram encapsulados por liofilização com maltodextrina e goma arábica em duas proporções extrato:carreador (1:3 e 1:5), resultando em retenção de aproximadamente 79% para os fenóis de G. americana, reflexo da compatibilidade entre compostos hidrofílicos e a matriz polar dos carreadores, e entre 43% e 46% para os carotenoides de B. orellana, determinada pela incompatibilidade intrínseca entre compostos apolares e um sistema encapsulante sem fase lipídica; a digestibilidade in vitro, conduzida pelo protocolo INFOGEST com amostragem nas fases oral, gástrica e intestinal, demonstrou proteção efetiva na fase gástrica e recuperação parcial na fase intestinal para a formulação de G. americana, enquanto os encapsulados de B. orellana apresentaram perdas expressivas ao longo de todas as fases, com atividade antioxidante expressa apenas na fase intestinal e captada exclusivamente pelo ABTS. Os resultados estabelecem que a superioridade dos NADES sobre os solventes orgânicos convencionais é demonstrável quando há correspondência deliberada entre composição do solvente e natureza dos compostos-alvo, e confirmam a viabilidade de uma cadeia processual verde para bioativos amazônicos — da extração à avaliação do comportamento funcional pós-digestão — sem etapas de remoção de solvente do extrato, constituindo o primeiro estudo a avaliar sistematicamente NADES para essas duas matrizes da biodiversidade regional. | eng |
| dc.description.sponsorship | FAPEAM - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas | eng |
| dc.format | application/pdf | * |
| dc.identifier.citation | OLIVEIRA, Isabelle Valente de. Solventes eutéticos naturais como materiais alternativos aplicados à extração de bioativos de matrizes amazônicas. 2026. 162 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal do Amazonas, Manaus (AM), 2026. | eng |
| dc.identifier.uri | https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/11905 | |
| dc.language | por | eng |
| dc.publisher | Universidade Federal do Amazonas | eng |
| dc.publisher.country | Brasil | eng |
| dc.publisher.department | Faculdade de Tecnologia | eng |
| dc.publisher.initials | UFAM | eng |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais | eng |
| dc.rights | Acesso Aberto | |
| dc.subject | Solventes eutéticos naturais | por |
| dc.subject | Extração verde | por |
| dc.subject | Bixa orellana | por |
| dc.subject | Genipa americana | por |
| dc.subject | Otimização | por |
| dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS | eng |
| dc.thumbnail.url | https://tede.ufam.edu.br/retrieve/97150/DISS_IsabelleOliveira_PPGCEM.pdf.jpg | * |
| dc.title | Solventes eutéticos naturais como materiais alternativos aplicados à extração de bioativos de matrizes amazônicas | eng |
| dc.type | Dissertação | eng |
Arquivos
Pacote original
1 - 3 de 3
Carregando...
- Nome:
- DISS_IsabelleOliveira_PPGCEM.pdf
- Tamanho:
- 45,98 MB
- Formato:
- Adobe Portable Document Format
Carregando...
- Nome:
- Carta de Encaminhamento - Dissertação (Isabelle Valente de Oliveira).pdf
- Tamanho:
- 159,39 KB
- Formato:
- Documentos internos
Carregando...
- Nome:
- Ata de Defesa - Isabelle Valente de Oliveira.pdf
- Tamanho:
- 325,65 KB
- Formato:
- Documentos internos
Pacote de licença
1 - 1 de 1
Carregando...
- Nome:
- license.txt
- Tamanho:
- 2,32 KB
- Formato:
- Item-specific license agreed upon to submission
- Descrição:
