Otimização da extração sólido-líquido de antioxidantes de subprodutos florestais pelo método de superfície de resposta

Portugal continental apresenta uma vasta área florestal, que representa cerca de 35,4% da ocupação total do solo, com predominância de espécies como o eucalipto (Eucalyptus globulus) e o pinheiro-bravo (Pinus pinaster). Estas espécies apresentam uma elevada importância a nível económico, designadamente devido à sua ampla utilização, nomeadamente na indústria de celulose e papel, gerando elevadas quantidades de resíduos. Este resíduo de biomassa florestal é utilizado, na sua totalidade, para a geração de energia, na forma de eletricidade ou aquecimento. No entanto, existem outras opções viáveis, a nível económico, tais como a valorização destes subprodutos como fonte de compostos polifenólicos tornando-os, assim, um produto de valor acrescentado. A extração de compostos fenólicos de subprodutos florestais, como folhas de eucalipto e agulhas de pinheiros tem vindo a aumentar devido, principalmente, à substituição de antioxidantes sintéticos, contribuindo para a valorização de subprodutos florestais. Contudo, apesar de todas as potenciais aplicações e vantagens, apenas algumas centenas de espécies aromáticas identificadas são utilizadas à escala comercial. Neste trabalho foi avaliada a capacidade antioxidante de subprodutos da floresta, otimizando as condições de extração através do estudo dos fatores: tempo de extração, temperatura e composição de solvente através do método de superfície de resposta. O planeamento experimental utilizado teve como base um planeamento de compósito central e a avaliação do perfil de antioxidantes das matrizes analisadas foi realizada através de métodos de quantificação total, como o teor fenólico total, a atividade anti-radicalar – método do DPPH (radical 2,2-difenil-1-picrilhidrazilo) e o método de FRAP. Estes métodos analíticos convencionais foram modificados e, devidamente validados, para a análise em leitor de microplacas. Verificou-se que os extratos de pinheiro e de eucalipto, tanto as amostras verdes com as amostras, apresentam uma promissora capacidade antioxidante. O planeamento fatorial aplicado permitiu otimizar as condições de extração em relação às matrizes verdes. Contudo, o mesmo não se verificou em relação às matrizes secas. A composição (% de água) é sem dúvida o fator com mais efeito em todas as amostras (coeficientes de primeira e segunda ordem no modelo). Também a temperatura foi identificada como um fator com efeito significativo sobre os sistemas em análise.

Portugal mainland has a vast forest area, that represents about 35,4 % of the total ground occupation, with predominance of species like the eucalyptus and the pine. These species present a high importance in the economy, mainly due to its wide use, particularly in the pulp and paper industry, creating huge quantities of waste material. This residual waste of forest biomass is used, in its totality, in energy generation, as electricity or heat generation. However, there are other viable options, economically, such as the valorization of these byproducts as source of polyphenolic compounds thus making them a product with added value. The extraction of polyphenolic compounds from forest byproducts, such as eucalyptus leaves and pine needles, has been increasing mainly due to the replacement of synthetic antioxidants, contributing to the valorization of forest byproducts. However, despite of all the potential applications and advantages, only a few hundreds of identified aromatic species are used on a commercial scale. In this work, forest byproducts antioxidant capacity have been evaluated, by optimizing the extraction conditions through the study of the following factors: extraction time, temperature and solvent composition through the response surface method. The experimental design used was based on a central composite design and the antioxidant evaluation of the analyzed matrices was performed through methods of total quantification, such as the total phenolic content, the radical scavenging assay – DPPH method 2,2-diphenyl- 1-picrylhydrazyl radical and the FRAP method. These conventional analytical methods were modified and properly validated for microplate reader analysis. It was verified that the pine and eucalyptus extracts, both fresh and dry samples, present a promising antioxidant capacity. The applied factorial design allowed the optimization of the extraction conditions regarding the green matrices. However, the same did not happen in relation to the dry matrices. The composition (percentage of water) is arguably the most influential factor in all samples (first and second order coefficients in the model). The temperature was also identified as a factor with a significant influence over the analyzed systems.