Otimização de extração de compostos fenólicos de própolis verde e aplicação em biofilme de quitosana

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2023
Autor(a) principal: Silveira, Karla Silva
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Toledo
Brasil
Programa de Pós-Graduação em Processos Químicos e Biotecnológicos
UTFPR
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/32715
Resumo: Propolis is a complex mixture produced by bees from various plant sources. It has significant biological properties, such as antioxidant, antibacterial, antiviral, and antifungal properties. Due to these biological activities, biofilms prepared from biodegradable polymers, incorporated with propolis extracts, can be alternatives for developing food packaging. However, as propolis is a resinous material with a high wax content, it is necessary to carry out an inheritance process to obtain the compounds of interest. Thus, this study aimed to optimize the process of extraction of phenolic compounds from green propolis and apply the optimized extract in chitosan biofilms. The extracts were elaborated from the experimental design with mixtures of three solvents (water, ethanol, and ethyl acetate) generated in 14 plans. From the quantification of total phenolics of all extracts obtained, it was possible to find the best proportion of extractor solvents: 47.0 % water with 35.0 % ethanol and 18.0 % ethyl acetate. After preparing an extract at the optimized point, it was observed that the theoretical values of phenolic compounds and the minimum inhibitory concentration against Staphylococcus aureus, Bacillus cereus, and Escherichia coli were close to those obtained experimentally. Next, the optimized extract was incorporated into a chitosan biofilm prepared by casting. After characterization tests, it was possible to verify that there were no differences in thickness, water solubility, and water vapor permeability concerning the biofilm without extract. Through optical and scanning electron microscopy, it was possible to visualize the homogeneity of the formed biofilms and certify that the addition of propolis extract did not affect its microstructure, indicating good compatibility. The association of the extract with the chitosan biofilm showed antioxidant potential, with the release of the extract in the medium reaching after 24 hours, a value of 28.31 µmol Trolox L-1 equivalent through DPPH analysis. As for the antimicrobial activity of the film, the release of the extract in the culture medium was observed, provoked in a more minor experience of the bacteria Staphylococcus aureus and Bacillus cereus. In this way, it is possible to consider that the optimization of the extraction of phenolic compounds from propolis presents antioxidant and antimicrobial actives, and it is feasible for incorporation in chitosan biofilms, which can be used in food packaging.
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Thus, this study aimed to optimize the process of extraction of phenolic compounds from green propolis and apply the optimized extract in chitosan biofilms. The extracts were elaborated from the experimental design with mixtures of three solvents (water, ethanol, and ethyl acetate) generated in 14 plans. From the quantification of total phenolics of all extracts obtained, it was possible to find the best proportion of extractor solvents: 47.0 % water with 35.0 % ethanol and 18.0 % ethyl acetate. After preparing an extract at the optimized point, it was observed that the theoretical values of phenolic compounds and the minimum inhibitory concentration against Staphylococcus aureus, Bacillus cereus, and Escherichia coli were close to those obtained experimentally. Next, the optimized extract was incorporated into a chitosan biofilm prepared by casting. After characterization tests, it was possible to verify that there were no differences in thickness, water solubility, and water vapor permeability concerning the biofilm without extract. Through optical and scanning electron microscopy, it was possible to visualize the homogeneity of the formed biofilms and certify that the addition of propolis extract did not affect its microstructure, indicating good compatibility. The association of the extract with the chitosan biofilm showed antioxidant potential, with the release of the extract in the medium reaching after 24 hours, a value of 28.31 µmol Trolox L-1 equivalent through DPPH analysis. As for the antimicrobial activity of the film, the release of the extract in the culture medium was observed, provoked in a more minor experience of the bacteria Staphylococcus aureus and Bacillus cereus. In this way, it is possible to consider that the optimization of the extraction of phenolic compounds from propolis presents antioxidant and antimicrobial actives, and it is feasible for incorporation in chitosan biofilms, which can be used in food packaging.Própolis é uma mistura complexa, produzida pelas abelhas através de várias fontes vegetais. Apresenta importantes propriedades biológicas, tais como antioxidante, antibacteriana, antiviral e antifúngica. Devido a estas atividades biológicas, biofilmes preparados a partir de polímeros biodegradáveis, incorporados com extratos de própolis, podem ser alternativas para o desenvolvimento de embalagens de alimentos. Porém, como a própolis é um material resinoso e com alto teor de cera, é necessário realizar um processo de extração, a fim de obter os compostos de interesse. Com isso, o objetivo deste estudo foi otimizar o processo de extração de compostos fenólicos de própolis verde e aplicar o extrato otimizado em biofilmes de quitosana. Os extratos foram elaborados a partir do delineamento experimental com misturas de três solventes (água, etanol e acetato de etila), resultando em 14 planejamentos. A partir da quantificação de fenólicos totais, de todos os extratos obtidos, foi possível encontrar a melhor proporção dos solventes extratores: 47,0 % de água com 35,0 % de etanol e 18,0 % de acetato de etila. Após o preparo de um extrato no ponto otimizado, observou-se que os valores teóricos de compostos fenólicos e da concentração inibitória mínima contra Staphylococcus aureus, Bacillus cereus e Escherichia coli foram próximos aos obtidos experimentalmente. Na sequência, o extrato otimizado foi incorporado em biofilme de quitosana, preparado por casting. Após testes de caracterização foi possível verificar que não houve diferenças significativas de espessura, solubilidade em água e permeabilidade de vapor de água em relação ao biofilme sem extrato. Através da microscopia óptica e eletrônica de varredura foi possível visualizar a homogeneidade dos biofilmes formados e certificar que a adição do extrato de própolis não afetou sua microestrutura, indicando uma boa compatibilidade. A associação do extrato com o biofilme de quitosana apresentou potencial antioxidante, havendo liberação do extrato no meio, atingindo após 24 horas, um valor de 28,31 µmol equivalente Trolox L-1, por meio da análise de DPPH. Quanto à atividade antimicrobiana do filme, foi observada a liberação do extrato no meio de cultura, resultando em uma menor proliferação das bactérias Staphylococcus aureus e Bacillus cereus. Desta forma, é possível considerar que a otimização da extração de compostos fenólicos de própolis apresentem ativos antioxidantes e antimicrobianos e seja viável sua incorporação em biofilmes de quitosana, que podem ser utilizados em embalagens de alimentos.Universidade Tecnológica Federal do ParanáToledoBrasilPrograma de Pós-Graduação em Processos Químicos e BiotecnológicosUTFPRTiuman, Tatiana Shiojihttps://orcid.org/0000-0002-7700-3459http://lattes.cnpq.br/5533462246112028Zara, Ricardo Fiorihttps://orcid.org/0000-0003-1558-8567http://lattes.cnpq.br/1508164359774914Tiuman, Tatiana Shiojihttps://orcid.org/0000-0002-7700-3459http://lattes.cnpq.br/5533462246112028Martin, Clayton Antuneshttps://orcid.org/0000-0003-0476-094Xhttp://lattes.cnpq.br/2478361974347807Reichert, Cristiane Loivahttp://lattes.cnpq.br/5330285097358903Silveira, Karla Silva2023-10-18T14:13:32Z2023-10-18T14:13:32Z2023-06-30info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfSILVEIRA, Karla Silva. Otimização de extração de compostos fenólicos de própolis verde e aplicação em biofilme de quitosana. 2023. Dissertação (Mestrado em Processos Químicos e Biotecnológicos) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Toledo, 2023.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/32715porhttps://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/deed.pt-brinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPR2023-10-19T06:06:52Zoai:repositorio.utfpr.edu.br:1/32715Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestriut@utfpr.edu.br || sibi@utfpr.edu.bropendoar:2023-10-19T06:06:52Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false
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description Propolis is a complex mixture produced by bees from various plant sources. It has significant biological properties, such as antioxidant, antibacterial, antiviral, and antifungal properties. Due to these biological activities, biofilms prepared from biodegradable polymers, incorporated with propolis extracts, can be alternatives for developing food packaging. However, as propolis is a resinous material with a high wax content, it is necessary to carry out an inheritance process to obtain the compounds of interest. Thus, this study aimed to optimize the process of extraction of phenolic compounds from green propolis and apply the optimized extract in chitosan biofilms. The extracts were elaborated from the experimental design with mixtures of three solvents (water, ethanol, and ethyl acetate) generated in 14 plans. From the quantification of total phenolics of all extracts obtained, it was possible to find the best proportion of extractor solvents: 47.0 % water with 35.0 % ethanol and 18.0 % ethyl acetate. After preparing an extract at the optimized point, it was observed that the theoretical values of phenolic compounds and the minimum inhibitory concentration against Staphylococcus aureus, Bacillus cereus, and Escherichia coli were close to those obtained experimentally. Next, the optimized extract was incorporated into a chitosan biofilm prepared by casting. After characterization tests, it was possible to verify that there were no differences in thickness, water solubility, and water vapor permeability concerning the biofilm without extract. Through optical and scanning electron microscopy, it was possible to visualize the homogeneity of the formed biofilms and certify that the addition of propolis extract did not affect its microstructure, indicating good compatibility. The association of the extract with the chitosan biofilm showed antioxidant potential, with the release of the extract in the medium reaching after 24 hours, a value of 28.31 µmol Trolox L-1 equivalent through DPPH analysis. As for the antimicrobial activity of the film, the release of the extract in the culture medium was observed, provoked in a more minor experience of the bacteria Staphylococcus aureus and Bacillus cereus. In this way, it is possible to consider that the optimization of the extraction of phenolic compounds from propolis presents antioxidant and antimicrobial actives, and it is feasible for incorporation in chitosan biofilms, which can be used in food packaging.
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