Resumo: Biocolorantes naturais têm ganhado grande destaque nos últimos anos devido à tendência emergente dos consumidores de buscarem por produtos contendo ingredientes e aditivos mais naturais, ambientalmente amigáveis e sustentáveis, bem como por estes biocolorantes serem frequentemente associados à diversas atividades biológicas de interesse. Desta forma, tornouse crescente a procura por colorantes naturais alternativos, especialmente os de tons azulados, por serem escassos na natureza e por possuírem limitadas opções destes biocolorantes que sejam estáveis nas condições de processamento. Neste contexto, este trabalho investigou as etapas de extração e isolamento da violaceína e seus derivados. Mais particularmente, foram avaliadas as cinéticas de extração por maceração empregando-se ferramentas de Planejamento Experimental (Design of Experiments – DOE) para a determinação da influência de diferentes concentrações de etanol (54,5 a 99,5%) e diferentes razões biomassa/solvente (1,72 a 58,28 g/L) na recuperação total e no rendimento de recuperação da violaceína. Logo após, utilizando-se das condições previamente definidas a partir do DOE, seguiu-se com a avaliação do efeito de extrações sequenciais e da aplicação de diferentes temperaturas (30, 50, 70 e 90°C) e potências de ultrassom (125, 250, 375 e 500 W) na recuperação total e no rendimento de recuperação da violaceína. Por fim, objetivou-se a purificação da violaceína e da deoxiviolaceína isoladas do extrato utilizando-se de técnicas de HPLC semi-preparativo. A cinética de extração da violaceína demonstrou que o equilíbrio de recuperação é atingido rapidamente, sendo fixado o tempo de extração em 60s em vórtex para garantir que a máxima concentração foi obtida em cada extração. Os ensaios de DOE indicaram que maiores concentrações de solvente e maiores razões biomassa/solvente favoreceram a recuperação total da violaceína, enquanto que menores razões biomassa/solvente e concentrações de etanol entre 50-75% e 65-90% favoreceram o rendimento de recuperação e a seletividade de extração, respectivamente. Desta forma, foi considerado o etanol em 70% como a concentração ideal do solvente de extração, enquanto que razões biomassa/solvente de 30 g/L foi considerado ideal para a obtenção de maiores rendimentos de recuperação, e razões de 55 g/L foi considerado ideal para obtenção de maiores teores de recuperação total. Quanto à extração sequencial, observou-se que o rendimento total de pigmento (violaceína + deoxiviolaceína) foi em média de 3,10 mg/g biomassa úmida, sendo 89,96% desse valor recuperado logo na primeira extração ao utilizar 30 g/L de biomassa úmida ou de 69,75% ao utilizar 55 g/L de biomassa úmida. Além disso, o conteúdo total de pigmento é composto em média por 93,39% de violaceína e 6,61% de deoxiviolaceína. A aplicação de diferentes temperaturas e potências do processador ultrassônico não se justificam na extração da violaceína, uma vez que não melhoraram significativamente a eficiência de recuperação. Metodologias capazes de isolar a violaceína (100%) e a deoxiviolaceína (96,22%) por técnicas de HPLC semi-preparativo empregando-se somente etanol e água como solventes foram desenvolvidas, resultando em purezas dos extratos isolados similar ou superior (>99,55%) ao padrão comercial da violaceína (98,28%). Desta forma, o presente projeto apresentou novas abordagens a jusante das etapas de downstream para a violaceína e a deoxiviolaceína, biocolorantes dos quais apresentam um alto potencial de uso farmacológico ou para aplicação como colorantes naturais em alimentos, cosméticos e tecidos. Além disso, o presente projeto contribui para a busca de meios mais sustentáveis e economicamente viáveis de produção de novos aditivos naturais para a indústria Ver menos

Abstract: Natural biocolorants have gained great prominence in recent years due to the emerging trend of consumers looking for products containing more natural, environmentally friendly and sustainable ingredients and additives, as well as because these biocolorants are often associated with various biological activities of interest. Thus, the demand for alternative natural colorants has become increasing, especially those with bluish tones, because they are scarce in nature and have limited options of these biocolorants that are stable under processing conditions. In this context, this work investigated the stages of extraction and isolation of violacein and its derivatives. More particularly, the kinetics of extraction by maceration were evaluated using Design of Experiments (DOE) tools to determine the influence of different ethanol concentrations (54.5 to 99.5%) and different biomass/solvent ratios (1.72 to 58.28 g/L) on total recovery and recovery yield of violacein. Soon after, using the conditions previously defined from the DOE, the effect of sequential extractions and the application of different temperatures (30, 50, 70 and 90°C) and ultrasound powers (125, 250, 375 and 500 W) on the total recovery and recovery yield of violacein was evaluated. Finally, the objective was to purify violacein and deoxyviolacein isolated from the extract using semi-preparative HPLC techniques. The extraction kinetics of violacein demonstrated that the recovery equilibrium is reached quickly, and the extraction time is set at 60s vortexing to ensure that the maximum concentration was obtained in each extraction. The DOE assays indicated that higher solvent concentrations and higher biomass/solvent ratios favored the total recovery of violacein, while lower biomass/solvent ratios and ethanol concentrations between 50-75% and 65-90% favored the recovery yield and extraction selectivity, respectively. Thus, ethanol at 70% was considered as the ideal concentration of the extraction solvent, while biomass/solvent ratios of 30 g/L were considered ideal for obtaining higher recovery yields, and ratios of 55 g/L were considered ideal for obtaining higher levels of total recovery. Regarding the sequential extraction, it was observed that the total pigment yield (violacein + deoxyviolacein) was on average 3.10 mg/g wet biomass, with 89.96% of this value recovered in the first extraction when using 30 g/L of wet biomass or 69.75% when using 55 g/L of wet biomass. In addition, the total pigment content is composed on average of 93.39% violacein and 6.61% deoxyviolacein. The application of different ultrasonic processor temperatures and powers is not justified in the extraction of violacein, since they did not significantly improve the recovery efficiency. Methodologies capable of isolating violacein (100%) and deoxyviolacein (96.22%) by semi-preparative HPLC techniques using only ethanol and water as solvents were developed, resulting in purities of the isolated extracts similar to or higher (>99.55%) than the commercial standard of violacein (98.28%). Thus, the present project presented new downstream approaches for violacein and deoxyviolacein, biocolorants of which have a high potential for pharmacological use or for application as natural colorants in food, cosmetics and fabrics. In addition, this project contributes to the search for more sustainable and economically viable means of producing new natural additives for the industry Ver menos