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Extraction and encapsulation of bioactives coupled with nanocellulose production: an approach for comprehensive recovery of acerola by-products (2024)

  • Authors:
  • Autor USP: SILVA, NATALIA CRISTINA DA - FZEA
  • Unidade: FZEA
  • Sigla do Departamento: ZEA
  • DOI: 10.11606/T.74.2024.tde-23092024-153052
  • Subjects: ECONOMIA CIRCULAR; NANOPARTÍCULAS; QUITOSANA; NANOTECNOLOGIA; RESÍDUOS AGRÍCOLAS
  • Keywords: Cellulose nanofibrils; Nanofibrilas de celulose
  • Agências de fomento:
  • Language: Inglês
  • Abstract: A nanotecnologia tem se expandido ao longo dos anos, impulsionada pelas propriedades melhoradas dos materiais em nanoescala decorrentes do aumento da sua área superficial. Simultaneamente, a quantidade de biomassa residual gerada no processamento de alimentos levanta preocupações sobre a poluição ambiental. Para conectar sinergicamente esses temas e valorizar essa biomassa, subprodutos agroindustriais podem servir como fonte de extração de componentes utilizados na produção de nanomateriais. Nesse contexto, o objetivo deste estudo foi aproveitar integralmente os subprodutos da acerola (casca e sementes) como matéria-prima para a produção de extratos ativos nanoencapsulados e nanocelulose. Primeiramente, subprodutos da acerola foram utilizados como fonte de extração de compostos fenólicos totais (TPC), utilizando suspensão de quitosana (Ch) em diferentes concentrações (0,4 1,0%, previamente dissolvida em ácido acético 1%) como solvente extrator. Em seguida, os extratos foram encapsulados por gelificação iônica, utilizando gotejamento de tripolifosfato de sódio (TPP). A concentração de Ch não alterou a quantidade de TPC extraída, mas foi um fator importante no tamanho das partículas finais e na eficiência de encapsulação. As partículas produzidas com Ch 0,8% tiveram um perfil de distribuição de tamanho trimodal, mas permaneceram principalmente na escala nano/submicrométrica (nas faixas de 127 e 920 nm) e retiveram aproximadamente 41% dos TPC. Além disso, os compostos foramliberados de forma controlada para o meio de exposição (aproximadamente 75% em meio ácido e 25% em meio neutro) e não afetaram a estabilidade das partículas sob condições de centrifugação acelerada. Após essa etapa, o subproduto de acerola remanescente (RAB) da extração de TPC foi caracterizado e apresentou aproximadamente 37% de celulose, 4% a mais que o encontrado no subproduto de acerola (AB) antes do processo de extração. Esses resultados indicaram que a utilização do subproduto após a extração de TPC facilita o isolamento da celulose, provavelmente devido aos efeitos mecânicos (desfibrilação) e químicos (solvente) do processo. As porções de AB e RAB foram quimicamente tratadas (pré-tratamento/branqueamento), resultando em amostras chamadas de RAB_CT e AB_CT, respectivamente. Em seguuida, as quatro matérias-primas (AB, RAB, AB_CT e RAB_CT) foram submetidas a hidrólise ácida para produção de nanofibrilas de celulose. As CNFs a base de RAB apresentaram maior rendimento (CNF_RAB: 25,2% e CNF_RAB_CT: 24,2%), maior índice de cristalinidade (CNF_RAB: 38,8% e CNF_RAB_CT: 71,7%) e maior estabilidade térmica em comparação as CNFs extraídas de AB e AB_CT. Os resultados indicaram que a utilização do subproduto após a extração de TPC facilita a produção de CNFs e pode ser estratégica quando materiais menos cristalinos são desejáveis; ou como etapa complementar para materiais mais cristalinos. De forma geral, este estudo mostrou que é possível aproveitar integralmente o subprodutoda acerola para produzir dois nanomateriais por meio de uma metodologia sustentável, em que quase nenhum resíduo é gerado no processo. Entre as diferentes possibilidades de aplicação (agrícola, farmacêutica, alimentar, têxtil), a utilização desses nanomateriais como revestimentos comestíveis ou aditivos de embalagens pode ter um impacto significativo na economia circular
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 08.04.2024
    • Acesso à fonteAcesso à fonteDOI

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    Status:
    Artigo publicado em periódico de acesso aberto (Gold Open Access)
    Versão do Documento:
    Versão publicada (Published version)
    Acessar versão aberta:

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    How to cite
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    • ABNT

      SILVA, Natalia Cristina da. Extraction and encapsulation of bioactives coupled with nanocellulose production: an approach for comprehensive recovery of acerola by-products. 2024. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, Pirassununga, 2024. Disponível em: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/74/74133/tde-23092024-153052/. Acesso em: 09 abr. 2026.

    • APA

      Silva, N. C. da. (2024). Extraction and encapsulation of bioactives coupled with nanocellulose production: an approach for comprehensive recovery of acerola by-products (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, Pirassununga. Recuperado de https://teses.usp.br/teses/disponiveis/74/74133/tde-23092024-153052/

    • NLM

      Silva NC da. Extraction and encapsulation of bioactives coupled with nanocellulose production: an approach for comprehensive recovery of acerola by-products [Internet]. 2024 ;[citado 2026 abr. 09 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/74/74133/tde-23092024-153052/

    • Vancouver

      Silva NC da. Extraction and encapsulation of bioactives coupled with nanocellulose production: an approach for comprehensive recovery of acerola by-products [Internet]. 2024 ;[citado 2026 abr. 09 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/74/74133/tde-23092024-153052/

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