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A crescente procura por alimentos mais saudáveis, sustentáveis e com rótulos mais transparentes tem impulsionado a investigação de alternativas naturais aos conservantes sintéticos utilizados pela indústria alimentar. Paralelamente, a valorização de subprodutos agroindustriais tem emergido como uma estratégia promissora para a redução do desperdício alimentar e promoção da economia circular. Neste contexto, diferentes matrizes vegetais constituem fontes relevantes de compostos bioativos com potencial aplicação como conservantes naturais. O presente trabalho teve como objetivo desenvolver e caracterizar um extrato natural rico em compostos bioativos com potencial aplicação como conservante alimentar, recorrendo à valorização de diferentes matrizes vegetais, nomeadamente urtiga (Urtica dioica), bioresíduos de romã e brócolos. Inicialmente, foram avaliadas as atividades antioxidante e antimicrobiana, bem como a toxicidade dos extratos, de forma a selecionar a matriz com maior potencial bioativo e segurança de utilização. A urtiga foi selecionada para estudos posteriores, tendo o seu processo de extração sido otimizado através da metodologia de superfície de resposta, considerando como variáveis de resposta a atividade antioxidante, o teor de massa seca e o perfil individual de compostos fenólicos. Posteriormente, o processo de extração foi otimizado através da metodologia de superfície de resposta, utilizando a extração assistida por ultrassom e considerando como variáveis independentes a potência do ultrassom, o tempo de extração e a proporção etanol/água. A otimização teve como objetivo maximizar a atividade antioxidante, o teor de massa seca e a recuperação de compostos fenólicos. As condições ótimas determinadas pelos modelos matemáticos foram posteriormente validadas experimentalmente. O extrato otimizado foi caracterizado por HPLC-DAD-ESI/MS, permitindo a identificação de sete compostos fenólicos, correspondentes a quatro ácidos fenólicos e três flavonoides, com um teor total de 19,8 mg/g de extrato seco. Os flavonoides constituíram a classe predominante (11,6 mg/g), destacando-se a quercetina-3-O-rutinosídeo (rutina) como composto maioritário, seguida da quercetina-3-O-glicosídeo. Entre os ácidos fenólicos identificados destacaram-se os ácidos cafeoilquínicos e o ácido dicafeoilmálico. Estes compostos estão associados a reconhecidas propriedades antioxidantes e anti-inflamatórias, reforçando o potencial bioativo do extrato obtido. A validação experimental das condições ótimas confirmou a adequação do processo de extração desenvolvido, sendo posteriormente realizada uma comparação com um extrato comercial de urtiga. Os resultados obtidos demonstram o potencial da urtiga como fonte de compostos fenólicos de interesse para a indústria alimentar, evidenciando a viabilidade da utilização de extratos naturais como alternativa sustentável aos conservantes sintéticos e contribuindo para o desenvolvimento de ingredientes alinhados com o conceito de clean label.