Propriedades filmogênicas da mucilagem de Nopalea cochenillifera (L.) Salm-Dyck obtida com a reutilização de solvente orgânico
Data
2022-05-27
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Resumo
The mucilage of pricky pear cactus (Nopalea cochenillifera Salm-Dyck) is composed
of polysaccharides used in the preparation of polymers, which are interesting
alternatives to petrochemical plastics, due to characteristics such as elasticity and
the ability to form molecular networks. However, the extraction of mucilage,
commonly performed with ethanol, as well as its disposal, intensifies the impacts due
to its relative toxicity to the environment, in addition to the high cost. Thus, the
objective was to implement methodologies that result in the reuse of alcohol for the
process of mucilage extraction and elaboration of the biopolymer based on prickly
pear cactus. N. cochenillifera cladodes were harvested and processed to obtain
mucilage. The cladodes were cut, the aquifer parenchyma was removed and taken to
a processor using ethanol. At the end of the processing, a whitish powder was
obtained, which was hydrated both to perform the physicochemical analyzes on the
mucilage and to formulate the biopolymers, which were characterized via thermal,
optical, physicochemical and structural analyses. The residual ethanol from the
extraction was distilled in a rotary evaporator to remove pigments and restore its
alcohol content. After all the analyses, a new mucilage extraction was carried out,
reusing the ethanol, and again, physical-chemical evaluations were carried out in the
mucilage and in the solvent, in addition to, in the biopolymers obtained, thermal,
optical, physical-chemical analysis and structural. It was observed in mucilage that
pH, vitamin C content, total acidity, electrical conductivity and soluble solids did not
vary significantly, regardless of the extractor used. The sodium and potassium
contents, on the other hand, decreased when the mucilage was extracted with
reused ethanol, indicating that it was efficient in removing these ions. In the ethanol
from the first extraction, a high value of phenolic compounds and total soluble
carbohydrates was quantified, while in the reused ethanol such values were
considerably reduced, indicating that even it removed less mucilage components
than the clean one, which enables the elaboration of more compact biopolymers as
such components improve structural properties, such as moisture content and
permeability to water vapor. The films from the second extraction were less soluble in
water, thicker and more transparent, in addition to showing greater thermal stability
than those from the first extraction. It is concluded that the reused ethanol improved
the filmogenic properties of the mucilage, such as carbohydrates and phenolic
compounds, in addition to not having removed nutritional components such as
proteins, citric acid and ascorbic acid. The biopolymers from the extraction with
reused alcohol, in addition to presenting better morphological aspects through their
microstructure, also showed promising structural aspects, such as low water solubility
and moisture content, indicating the reuse of the solvent as a good alternative to the
use of pure ethanol, which makes the biopolymer manufacturing process more
expensive, as well as promoting a greater amount of waste in the environment.
However, studies are needed regarding the methodology of solvent reuse regarding
the limit of its reuse potential, in order to make this procedure viable on industrial
scales
Descrição
A mucilagem da palma forrageira (Nopalea cochenillifera Salm-Dyck) é composta por
polissacarídeos utilizados na elaboração de polímeros, os quais são alternativas
interessantes aos plásticos petroquímicos, graças a características como
elasticidade e a capacidade de formar rede molecular. No entanto, a extração da
mucilagem, comumente realizada com etanol, bem como seu descarte, intensifica os
impactos em função de sua relativa toxicidade para o meio ambiente, além do alto
custo. Assim, objetivou-se implementar metodologias que resultem no
reaproveitamento do álcool para o processo de extração de mucilagem e elaboração
do biopolímero à base de palma forrageira. Cladódios de N. cochenillifera foram
colhidos e processados para obtenção da mucilagem. Os cladódios foram cortados,
retirado o parênquima aquífero e levados a processador com uso de etanol. Ao fim
do processamento foi obtido um pó esbranquiçado, que foi hidratado tanto para
realizar as análises físico-químicas na mucilagem quanto para formular os
biopolímeros, os quais foram caracterizados via análises térmicas, ópticas, físicoquímicas e estruturais. O etanol residual da extração foi destilado em rotaevaporador
para retirada de pigmentos e reestabelecimento do seu teor alcoólico. Após todas as
análises, foi realizada uma nova extração de mucilagem reaproveitando-se o etanol,
e novamente foram realizadas avaliações físico-químicas na mucilagem e no
solvente, além de, nos biopolímeros obtidos, serem realizadas as análises térmicas,
ópticas, físico-químicas e estruturais. Observou-se na mucilagem que pH, teor de
vitamina C, acidez total, condutividade elétrica e sólidos solúveis não variaram
significativamente, independente do extrator utilizado. Os teores de sódio e potássio,
por outro lado, diminuíram quando a mucilagem foi extraída com etanol
reaproveitado, indicando que o mesmo foi eficiente na remoção desses íons.
Quantificou-se, no etanol proveniente da primeira extração, um alto valor de
compostos fenólicos e carboidratos solúveis totais, ao passo que no etanol
reaproveitado tais valores foram reduzidos consideravelmente, indicando que
mesmo removeu menos componentes da mucilagem que o limpo, o que viabiliza a
elaboração de biopolímeros mais compactos pois tais componentes aprimoram as
propriedades estruturais, como teor de umidade e permeabilidade ao vapor d’água.
Os filmes provenientes da segunda extração foram menos solúveis em água, menos
espessos e mais transparentes, além de apresentarem maior estabilidade térmica
que aqueles provenientes da primeira extração. Conclui-se que o etanol
reaproveitado aprimorou as propriedades filmogênicas da mucilagem, tais como
carboidratos e compostos fenólicos, além de não ter removido componentes
nutricionais como proteínas, ácido cítrico e ácido ascórbico. Os biopolímeros
provenientes da extração com álcool reaproveitado, além de apresentarem melhores
aspectos morfológicos através de sua microestrutura, também apresentaram
aspectos estruturais promissores, como baixa solubilidade em água e teor de
umidade, indicando o reaproveitamento do solvente como uma boa alternativa ao
uso de etanol puro, o qual encarece o processo de fabricação de biopolímeros, bem
como promove maior quantidade de resíduos no ambiente. Entretanto são
necessários estudos referentes à metodologia de reuso do solvente no que tange a
qual o limite de seu potencial de reaproveitamento, de modo a tornar tal
procedimento viável em escalas industriais
Palavras-chave
Palma forrageira, Mucilagem, Biopolímeros
Referência
ANDRADA, Lucas Vinícius Pierre de. Propriedades filmogênicas da mucilagem de Nopalea cochenillifera (L.) Salm-Dyck obtida com a reutilização de solvente orgânico. 2022. 62 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Ciências Biológicas) – Unidade Acadêmica de Serra Talhada, Universidade Federal Rural de Pernambuco, Serra Talhada, 2022.
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