Utilize este identificador para referenciar este registo: http://hdl.handle.net/10451/22280
Título: Valorization of Acacia melanoxylon extracts for biorefinery: phenolic content, antioxidant and anti-inflammatory activities
Autor: Correia, Juliana David
Orientador: Rauter, Amélia Pilar, 1950-
Roseiro, Luísa Bivar
Palavras-chave: Acacia melanoxylon R. Br.
Biomassa
Compostos fenólicos
Actividades biológicas
Produtos de valor acrescentado
Teses de mestrado - 2015
Data de Defesa: 2015
Resumo: A floresta portuguesa ocupa hoje aproximadamente 3154800 hectares (ha), ou seja, cerca de 35 % do território continental. Estima-se que a produção total de resíduos seja de 5630 mil toneladas secas/ano e a biomassa produzida sem utilização é de 2628 mil toneladas secas/ano, provenientes principalmente da floresta e agricultura. Desta forma, o desperdício da biomassa vegetal tem-se mostrado cada vez mais uma preocupação, pois, para além de estar disponível em grandes quantidades, é potenciadora de fogos florestais, pelo que a sua valorização surge com uma alternativa bastante viável e urgente. Os resíduos de muitas espécies florestais têm na sua composição compostos com potencial de valor acrescentado como por exemplo propriedades biológicas e funcionais, tornando-os adequados para serem utilizados nos mais diversos produtos, tais como produtos da indústria química, farmacêutica, cosmética e/ou alimentar. O objectivo do presente trabalho centrou-se na avaliação do potencial bioativo de extratos de biomassa vegetal, e na obtenção de compostos naturais de interesse industrial, tais como compostos antioxidantes e anti-inflamatórios da espécie Acacia melanoxylon R. Br., valorizando assim estes resíduos e tornando-os economicamente viáveis. A Acacia melanoxylon R. Br., vulgarmente conhecida como acácia-da-austrália, acácia-negra-da-austrália, acácia-negra e acácia-austrália, é também uma árvore da família Fabaceae (Leguminosae) nativa do Sudeste da Austrália, Tasmânia. É uma árvore de crescimento rápido que pode atingir 15-20 metros de altura. As suas folhas são ligeiramente em forma de foice e as flores apresentam uma cor amarela ou esbranquiçadas. Os frutos são vagens castanho-avermelhadas, compridas, contorcidas, cujas sementes se encontram completamente rodeadas por um funículo alaranjado. A espécie Acacia melanoxylon R. Br. foi introduzida em Portugal em meados do século XIX, estando atualmente distribuída por todo o território continental, arquipélago dos Açores e arquipélago da Madeira. Esta espécie foi inicialmente introduzida no território português para fins ornamentais, tendo sido cultivada como espécie florestal, árvore de sombra e fixadora de solos. A madeira proveniente da casca da árvore foi desde sempre utilizada para a marcenaria, no fabrico de lanças, boomerangs, escudos e cordas nas regiões de origem. Atualmente, na Austrália, as aplicações da espécie Acacia melanoxylon R. Br. expandem-se ao fabrico de mobílias, devido à qualidade e aparência da madeira. A Acacia melanoxylon R. Br. é uma das espécies mais invasoras em Portugal, Espanha, França e Itália. Apresenta uma elevada capacidade de invasão em ambientes poluídos, áridos, húmidos, ventosos e sujeitos a temperaturas extremas. Produz muitas sementes que podem permanecer no solo durante mais de 50 anos. Estas podem ser disseminadas pela água, vento, aves e roedores. Esta espécie forma povoamentos muito densos impedindo o desenvolvimento da vegetação nativa. No sentido de complementar as linhas de investigação já descritas para esta espécie de Acacia, teve-se em conta uma forte componente de pesquisa em artigos científicos. Alguns estudos apontam para possíveis aplicações da espécie Acacia melanoxylon R. Br. na área da indústria. Resultados obtidos permitiram qualificar a madeira da Acacia melanoxylon R. Br. como uma potencial fonte de material lenhoso para a indústria nacional de serração e construção. Outros estudos mostram a potencial aplicação da madeira da Acacia melanoxylon R. Br. na produção de pasta de papel. Apesar das características biométricas do material fibroso da pasta de A. melanoxylon R. Br. serem significativamente diferentes das do eucalipto, nomeadamente maior colapsabilidade, os resultados experimentais demonstraram que a Acacia melanoxylon R.Br. pode ser utilizada na produção da pasta de papel quando os níveis de resistência mecânica exigidos ao papel não forem muito elevados. No entanto, vários estudos noutras espécies de Acacia permitiram identificar alguns compostos fenólicos com ação anti-inflamatória, e também a existência de atividade inibidora da enzima xantina oxidase (XO), deixando em aberto a importância de continuar estes estudos no sentido de identificar compostos bioativos. Pretendeu-se ainda associar os resultados obtidos à informação disponível, de forma a fazer a correspondência com as demais espécies de Acacia. Iniciou-se o trabalho experimental recorrendo-se ao método de hidrodestilação por Clevenger das partes aéreas (casca, folhas e ramos) da referida espécie, com o objectivo de obter óleos essenciais. As águas de decocção residuais deste processo foram estudadas para caracterização do perfil de compostos fenólicos. Avaliaram-se as composições em compostos fenólicos totais, não-taninos e taninos pelo método de Folin-Ciocalteau, utilizou-se o ácido gálico como padrão, expressando os resultados em GAE (Gallic Acid Equivalents). A actividade antioxidante foi determinada pelo método de captura do radical livre DPPH• e pelo método ABTS•+, utilizando-se para ambos os métodos o Trolox como padrão e os resultados foram expressos em percentagem de inibição dos radicais e em TEAC (Trolox Equivalent Antioxidant Capacity). A determinação da capacidade de inibição de radicais livres, utilizando o radical estável DPPH•, é um método simples e rápido de avaliar a capacidade antioxidante. Com este método é possível determinar o poder antiradical de um antioxidante, através da medição do decréscimo da absorvância do radical DPPH• a 515 nm. Outro método igualmente utilizado é o método ABTS•+, usado para avaliar a capacidade antioxidante total. Após a avaliação e determinação da actividade antioxidante procedeu-se à análise e ao fracionamento dos extratos recorrendo à cromatografia em camada fina e à cromatografia em coluna. Analisaram-se as frações obtidas por CZE, tendo-se identificado diferentes compostos fenólicos, desde estruturas simples a complexas, alguns dos quais nunca reportados para o género Acacia. Utilizando o software de análise disponível, foi possível determinar as percentagens de aproximação (matching) dos dados das amostras analisadas com os dados dos padrões de compostos fenólicos disponíveis na base de dados do sistema. Por fim, procedeu-se à determinação da actividade anti-inflamatória pelo método da inibição da desnaturação da albumina bovina (BSA), utilizando-se o ácido acetilsalicílico como padrão. Os resultados foram expressos em percentagem de inibição da albumina bovina. Não existem na literatura estudos de actividade anti-inflamatória em espécies de acácias recorrendo a este método. No entanto, está descrita a determinação da actividade anti-inflamatória por outras metodologias noutras espécies de Acacia que não a Acacia melanoxylon R. Br., que referem o papel dos compostos fenólicos, particularmente das catequinas e ácidos fenólicos nas propriedades anti-inflamatórias destas espécies. Estes resultados suportam a pesquisa levada a cabo neste trabalho para a Acacia melanoxylon R. Br. De acordo com o estado da arte, foram identificados pela primeira vez neste trabalho ácidos fenólicos e flavonóides nos extratos aquosos das folhas e ramos e da casca de Acacia melanoxylon R. Br., assim como se refere pela primeira vez a presença de ácido O-acetilsalisilico em espécies de Acacia. A realização deste trabalho permitiu, não só complementar o estudo fitoquímico existente para esta espécie, como também avaliar o potencial bioativo dos compostos fenólicos identificados nesta espécie, potencializando assim a valorização da biomassa como uma fonte abundante de compostos naturais com actividade biológica, uma vez que os seus resíduos florestais são utilizados apenas como lenha. Espera-se futuramente poder dar continuidade a estas linhas de investigação para o desenvolvimento de produtos de valor acrescentado com base nestes compostos bioativos, úteis na indústria alimentar, farmacêutica e química. O presente trabalho revelou o potencial de valorização dos resíduos florestais endógenos, nomeadamente da biomassa de Acacia melanoxylon R. Br., sendo essa valorização uma mais-valia tanto para a floresta portuguesa, reduzindo a quantidade de sobrantes, como para a economia portuguesa, através da obtenção de produtos de valor acrescentado e a respetiva comercialização. No caso do presente estudo, ficou demonstrado que essa valorização poderá passar pela obtenção de extratos ricos em compostos fenólicos com atividades antioxidante e anti-inflamatória.
The purpose of this study focused on the assessment of the potential of natural extracts from vegetable biomass of the species Acacia melanoxylon R. Br. to obtain compounds of industrial interest, such as antioxidants and anti-inflammatory compounds, enhancing these wastes and making them economically viable. The experimental work used the hydrodistillation method with a Clevenger apparatus for the aerial parts (bark, leaves and branches) of Acacia melanoxylon species, to obtain essential oils. The residual decoction waters were evaluated for their phenolic composition. The decoction waters were evaluated for the total phenolic compounds, tannins and non-tannins by the Folin-Ciocalteau method using gallic acid as standard, expressing the results in GAE (gallic acid equivalents). The antioxidant activity was determined by the free radical DPPH• capture method and the ABTS•+ method, using Trolox as standard. Further characterization was done by fractionation of the extracts using column chromatography and thin layer chromatography. Fractions obtained were analyzed by CZE, having identified different phenolic compounds from simple to complex structures, some of which have never been reported for the genus Acacia. Finally, the anti-inflammatory activity was determined by the bovine serum albumin (BSA) inhibition method, using acetyl salicylic acid as standard. To the best of our knowledge, this is the first time that phenolic acids and flavonoids were identified in the aqueous extract of leaves/branches and bark of Acacia melanoxylon, and that the presence of O-acetylsalisylic acid is referred in Acacia species. This work allowed, not only to supplement the existing phytochemical study for this species, but also to evaluate the potential of the bioactive phenolic compounds identified, enhancing thus the valorization of biomass as an abundant source of natural compounds with pharmacological activity. It is expected to continue these lines of research for development of value added products based on these bioactive compounds useful for the food, pharmaceutical and chemical industries.
Descrição: Tese de mestrado, Química, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2015
URI: http://hdl.handle.net/10451/22280
Designação: Tese de mestrado em Química
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