Utilize este identificador para referenciar este registo: https://hdl.handle.net/1822/79554

TítuloExploring plant extracts for cosmetic and textile industry
Outro(s) título(s)Exploração de extratos de plantas para a cosmética e indústria têxtil
Autor(es)Magalhães, Jéssica de Sousa
Orientador(es)Silva, C.
Ribeiro, Artur
Palavras-chaveNatural extracts
Deep eutectic solvents
Bioactive compounds
Extraction
Dyeing
Effluent treatment
Extratos naturais
Solventes eutécticos profundos
Compostos bioativos
Extração
Tingimento
Tratamento de efluentes
Data2021
Resumo(s)Plant and other natural sources extracts contain metabolites with beneficial biological activity for application in the most diverse areas, including Health, Cosmetics, and Textile. The extraction of these metabolites is a critical step as it involves lab-intensive and time-consuming isolation and purification processes. These processes are considered “clean” compared with the heavy chemical industries, but their environmental impact is far greater than expected. Hence, there is a need to develop ecological and efficient techniques while replacing harsh solvents. Due to their biodegradability and non-toxicity, extracts from natural sources represent a great alternative to replace toxic and non-environmentally friendly ingredients in the Cosmetic Industry and Textile, replacing synthetic dyes. The environmental issues associated with this industry are increasingly demanding new alternative methods that allow the reduction of water and chemicals consumption in dyeing processes and the removal of polluting wastewaters. In this dissertation, was performed the extraction of bioactive compounds from eight natural sources (cherry bay berries, cocoa beans, “carqueja”, “canta viril”, damiana, “donzela”, African basil and pollen), with deep eutectic solvents (DES) and conventional solvents (water and dioxane) and three extraction technologies (ultrasound-assisted extraction (UAE), Mixer-assisted extraction (MAE) and sealed system extraction (SSE)). The extracts were posteriorly characterized in terms of total phenolic content (TPC), antioxidant activity and composition, as well as cytotoxicity and antimicrobial activity. The extracts obtained with eutectic solvents were also applied in cotton dyeing, and the process conditions such as pre-treatment and pre-mordants were studied. In addition, DES were applied in the dyeing of polyester and the treatment and detoxification of effluents. After extraction with DES and conventional solvents, the results showed that eutectic solvents promoted higher extraction yields than conventional solvents, and that the extraction methods, UAE and MAE, showed high extractive potential. The extracts obtained showed a high content of phenolics, highlighting the extracts obtained from “carqueja”, and high antioxidant power, especially the extracts obtained from “carqueja”, cocoa beans and “canta viril”. The extracts obtained from cherry bay berries, African basil and pollen did not show cytotoxic activity. The extracts obtained with DES from cocoa beans, cherry bay berries and pollen showed antimicrobial activity against E. coli and S. aureus. Natural extracts based on DES demonstrated the ability to dye cotton, producing light colours, and no differences in colour intensity were observed, regardless of the pre-treatment and pre-mordant performed. Dyeing of polyester in the presence of DES resulted in dyed fabrics with similar or superior colour strength to that obtained with a conventional solvent (water). The ability of DES to sequester dyes from textile effluents was also studied and the results revealed that dye concentration, DES dose and DES pH limit the efficiency of the extraction process. The detoxification of the effluent from tanneries was also carried out in the presence of DES, with the aid of ultrasound and centrifugation, and the results showed that the pH of the DES is one of the factors that most influences the sequestration of the dye from the effluent solution. The characterization of the effluent after treatment with DES revealed that it was able to remove most pollutants and toxic compounds from the wastewater of a tannery industry. The developed work revealed different potentialities of eutectic solvents which, in addition to their extractive capacities, revealed the capacity, when included in the extracted mixture, to be part of cosmetic formulations and to confer antioxidant capacity without adding toxicity. At the same time, these solvents can be used as solvents in dyeing processes to obtain levels of colour strength similar to those with conventional solvents but with a reduction in the amount of water in the process. The capacity for sequestration and detoxification of effluents from the Textile and Tannery industries has shown to be promising for future optimization and application in the treatment of effluents from these industries.
Os extratos de plantas e outras fontes naturais contêm metabolitos com atividade biológica benéfica para aplicações nas mais diversas áreas, incluindo Saúde, Cosmética e Têxtil. A extração destes metabolitos é uma etapa crítica, pois envolve processos exaustivos e demorados de isolamento e purificação. Estes processos são considerados “limpos” quando comparados com as indústrias químicas, mas o seu impacto ambiental continua a ser considerável. Há assim necessidade de desenvolver técnicas ecológicas e eficientes, para substituir os métodos e solventes convencionais. Pela sua biodegradabilidade e não toxicidade, os extratos obtidos de fontes naturais representam uma ótima alternativa para substituir ingredientes tóxicos e não ecológicos não só na Indústria Cosmética como também na Têxtil na substituição dos corantes sintéticos. As questões ambientais associadas a esta indústria têm levado à procura de métodos alternativos que permitam a redução do consumo de água e de produtos químicos nos processos de tingimento e na remoção de efluentes poluentes. Nesta dissertação, foi efetuada a extração de compostos bioativos de oito fontes naturais (bagas de azereiro, grãos de cacau, carqueja, canta viril, damiana, donzela, alfavaca e pólen) com o auxílio de solventes eutécticos profundos (DES) e solventes convencionais (água e dioxano) e três métodos de extração (extração assistida por ultrassom (UAE), extração assistida por misturadora (MAE) e extração por “sealed system” (SSE)). Os extratos foram posteriormente caracterizados quanto ao conteúdo total em fenólicos (TPC), atividade antioxidante e composição, bem como citotoxicidade e atividade antimicrobiana. Os extratos obtidos com DES foram também aplicados no tingimento do algodão, tendo sido estudadas as condições de processo como pré-tratamento e pré-mordentes. Além disso, os DES foram aplicados no tingimento do poliéster e no tratamento e destoxificação de efluentes. Após extração com DES e solventes convencionais, os resultados demonstraram que os solventes eutécticos promoveram maiores rendimentos de extração do que os solventes convencionais, e que os métodos de extração UAE e MAE demonstraram elevado potencial extrativo. Os extratos obtidos apresentaram alto teor em fenólicos, destacando-se os extratos obtidos da carqueja, e com elevado poder antioxidante, principalmente os extratos obtidos da carqueja, dos grãos de cacau e do canta viril. Os extratos obtidos de bagas de azereiro, alfavaca e pólen não apresentaram atividade citotóxica. Os extratos obtidos pela extração com DES de grãos de cacau, bagas de azereiro e pólen apresentaram atividade antimicrobiana contra E. coli e S. aureus. Os extratos naturais à base de DES demonstraram capacidade para tingir algodão, produzindo cores claras, sendo que não foram verificadas diferenças notórias de intensidade de cor, independentemente do pré-tratamento e pré-mordente realizado. O tingimento de poliéster na presença de DES resultou em tecidos tingidos com força colorística similar ou superior à obtida com um solvente convencional (água). A capacidade dos DES sequestrarem corantes de efluentes têxteis também foi estudada e os resultados revelaram que a concentração de corante, a dose de DES e o pH do DES limitam a eficiência do processo de extração. A destoxificação de efluente de curtumes foi também efetuada na presença de DES com o auxílio de ultrassons e centrifugação, e os resultados demonstraram que o pH do eutéctico é um dos fatores que mais influencia a sequestração do corante da solução de efluente. A caracterização do efluente após tratamento com DES revelou que este foi capaz de remover a maioria dos poluentes e compostos tóxicos das águas residuais de uma indústria de curtumes. O trabalho desenvolvido revelou diferentes potencialidades dos solventes eutécticos que, para além das suas capacidades extrativas, revelaram capacidade de, quando incluídos na mistura extraída, fazer parte de formulações cosméticas e conferir capacidade antioxidante e antimicrobiana, sem adicionar toxicidade. Ao mesmo tempo, estes solventes podem ser utilizados como solventes em processos de tingimento para obtenção de níveis de força colorística similares aos usados como solventes convencionais, mas com redução da quantidade de água no processo. A capacidade de sequestração e destoxificação de efluentes das indústrias Têxtil e Curtumes revelou-se promissora para futura otimização e aplicação no tratamento de efluente destas indústrias.
TipoDissertação de mestrado
DescriçãoDissertação de mestrado em Biotecnologia
URIhttps://hdl.handle.net/1822/79554
AcessoAcesso aberto
Aparece nas coleções:BUM - Dissertações de Mestrado
CEB - Dissertações de Mestrado / MSc Dissertations

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