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Chemical characterization and biological activity of cork sub-products

Autor(es): Gomes, Rui Filipe da Silva Lúcio

Data: 2017

Identificador Persistente: http://hdl.handle.net/10451/27457

Origem: Repositório da Universidade de Lisboa

Assunto(s): Quercus suber L.; Subprodutos da cortiça; Constituintes de subprodutos da cortiça; Atividade antioxidante; Atividade antimicrobiana; Teses de mestrado - 2017; Departamento de Química e Bioquímica; Departamento de Química e Bioquímica; Departamento de Química e Bioquímica


Descrição

Cork is the outer bark of the Mediterranean tree Quercus suber L., and it is used in several industries due to aesthetic look, thermal and sound isolation capacities, although one of the main application is the production of cork stoppers. The cork, after being cleaned and grinded, is boiled and compressed (simultaneously), in order to agglutinate using the endogenous resin. Afterwards, the block is cut with the necessary dimensions. Cork sub-products (CKSP) are generated in the cork processing industry, and have a high content in organic compounds. Nowadays, environment-friendly behaviours are of extreme importance, so finding a way to reuse/recycle industrial residues is mandatory. This work aims the chemical characterization and biological activity evaluation of cork sub-products in order to find possible applications for these sub-products, assuring a more sustainable cork production. CKSP were supplied by SOFALCA Lda, a cork processing company. Samples were characterized in terms of physical and chemical properties. The pH, the conductivity, the refractive index, the total dried residue, the turbidity and dissolved oxygen content of samples were assessed. In order to evaluate the chemical composition of samples, total phenolic content and total flavonoid content were determined using Folin & Ciocalteu and aluminium chloride methods, respectively. Both methods were performed with a microscale approach so a previous method validation was required. To identify the compounds present in the samples, Liquid Chromatography with tandem Mass Spectrometry (LC-MS/MS) was performed. Identification was based on LC-MS/MS spectrum, as well as multi reaction monitoring (MRM) approach with several standard compounds and their specific transition. Antioxidant activity of the samples was assessed by the 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) assay, lipid peroxidation inhibition capacity assay and oxygen radical absorbance capacity (ORAC) assay. Antimicrobial activity of samples was tested on planktonic cells by the disk diffusion assay and the broth microdilution method to assess the minimum inhibitory dilution, and on sessile cells using resazurin assay for biofilm quantification. Several microorganisms were used for the mentioned assays. From the performed chemical and biological characterization, these sub-products revealed a great potential as antioxidant and antimicrobial complex mixture. Moreover, some sub-products revealed for the first time biofilm inhibition capacity that must be exhaustively studied in future work.

A cortiça é a casca obtida a partir da espécie Quercus suber L., uma árvore constituinte do ecossistema do montado vulgarmente conhecida como sobreiro, na qual funciona como casca. Frequentemente usada em diversas indústrias devido às suas capacidades isoladoras a nível térmico e acústico (como na construção civil e indústria automóvel), sendo uma das principais utilizações da cortiça a produção de rolhas. Esta matéria-prima é utilizada desde a antiguidade como vedante, tendo-se observado o aumento da sua importância económica a partir do século XX, quando se começou a utilizar a capacidade natural desta matéria em formar aglomerados. Hoje em dia cerca de 50 % da cortiça europeia tem origem portuguesa, representando uma importante fração da economia do país. Deste processo resultam vários tipos de subprodutos. Estes subprodutos apresentam um elevado conteúdo em compostos orgânicos que podem constituir um problema para o ambiente. Nos tempos atuais, estratégias e comportamentos amigos do ambiente são de extrema importância e, como tal, encontrar formas de reutilizar/reciclar resíduos industriais resultará numa mais-valia a nível económico e ambiental. O presente trabalho tem como objectivo a caracterização química e biológica de subprodutos do processo de produção de derivados da cortiça, com vista a encontrar possíveis aplicações para estes resíduos, assegurando uma produção mais sustentável e amiga do ambiente. Para a realização deste trabalho foram necessárias amostras de subprodutos da indústria da cortiça, que foram cedidas pela Sociedade Central de Produtos de Cortiça, Lda. (SOFALCA). Neste trabalho, foram realizados diversos ensaios em subprodutos da cortiça, com o intuito de caraterizar as propriedades físicas e químicas dos mesmos. Foi avaliado o pH, a condutividade, o índice de refração, o resíduo seco total, a turbidez e o oxigénio dissolvido. Sendo a cortiça um produto natural bastante rico em compostos fenólicos e flavonoides, foi analisado o conteúdo destes compostos nos subprodutos. O conteúdo em compostos fenólicos e em flavonoides foi avaliado pelo método de Folin & Ciocalteu e do cloreto de alumínio, respetivamente. Ambos os métodos foram realizados em microescala e, como tal, foi necessária uma validação prévia dos mesmos. Para a validação testou-se a linearidade, a gama de trabalho com base na homogeneidade de variâncias, o limite de deteção e o limite de quantificação e avaliou-se a repetibilidade do método. A avaliação do teor em compostos fenólicos e flavonóides foi obtida por comparação com a concentração em equivalentes de ácido gálhico e catequina, respetivamente. A identificação dos compostos presentes nos subprodutos foi feita recorrendo a cromatografia líquida associada a um sistema em tandem com um espectrómetro de massa do tipo triplo quadrupólo, com ionização por electrospray. A identificação dos compostos presentes nas amostras foi baseada nos espectros de LC-MS/MS obtidos e também recorrendo à abordagem de monitorização de reação múltipla, que utiliza padrões e as suas respetivas transições específicas. A capacidade antioxidante dos subprodutos foi avaliada por métodos distintos, nomeadamente o método do 2,2-difenil-1-(2,4,6-trinitro)hidrazil (DPPH), o método de aferição da capacidade de inibição da peroxidação lipídica e da aferição da capacidade da absorver oxigénio radicalar (ORAC). Os subprodutos revelaram uma elevada capacidade antioxidante. A actividade antimicrobiana dos subprodutos foi testada em células planctónicas usando o método da difusão de disco e o método da microdiluição para determinar a diluição mínima inibitória. Foi também estudada a capacidade de inibição no biofilme e quantificada a sua viabilidade celular recorrendo ao método da resazurina. Foram utilizadas várias espécies de microrganismos para estes efeitos. Em suma, os subprodutos estudados revelaram um grande potencial como fonte de compostos naturais com atividade antioxidante face a radicais livres. Apresentaram ainda propriedades antimicrobianas, com potencialidades mais específicas como a de diminuir a viabilidade do biofilme formado por algumas bactérias, ainda não reportado na literatura para amostras provenientes da indústria corticeira.

Tese de mestrado, Química (Química) Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2017

Tipo de Documento Dissertação de mestrado
Idioma Inglês
Orientador(es) Silva, Isabel Alexandra Caldeira Ribeiro Monge da, 1976-; Santos, Susana Maria Marinho de Bastos Pinto, 1956-
Contribuidor(es) Gomes, Rui Filipe da Silva Lúcio
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