Obtenção de extratos secos a partir da biomassa da microalga haematococcus pluvialis por secagem em torre de aspersão (spray-drying)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências da Saúde, Programa de Pós-Graduação em Farmácia, Florianópolis, 2014.A microalga Haematococcus pluvialis é conhecida por sintetizar e acumular grandes quantidades do cetocarotenoide astaxantina, sob condições ambientais extremas como alta intensidade de luz ou condições oligotróficas. Esta microalga apresenta grande interesse comercial e para uso farmacêutico é conveniente a obtenção de matérias-primas com características que permitam a sua transformação em formas farmacêuticas, incluindo a padronização em termos de concentração de constituintes ativos e elevada estabilidade química, físico-química e microbiológica. Neste caso, a secagem tem como objetivo a retirada de água, que é responsável por propiciar um meio reacional favorável às reações químicas, fenômenos físicos e proliferação microbiana. Em especial, a secagem em torre de aspersão parece ser vantajosa, pois além de permitir a obtenção de produtos secos, é uma técnica rápida, pouco agressiva ao produto, de baixo custo e elevado rendimento, além de possibilitar o controle da uniformidade e tamanho de partícula e gerar produtos intermediários com propriedades tecnológicas adequadas para a produção de medicamento. Neste trabalho os extratos secos de Haematococcus pluvialis foram obtidos através da técnica de secagem em torre de aspersão (spray dryer). Os fatores estudados foram: temperaturas de entrada (150º e 175ºC) e concentrações do adjuvante de secagem Aerosil® (2, 4 e 6%) a fim de produzir extratos com melhores características tecnológicas. Os extratos obtidos apresentaram-se na forma de pó vermelho e fino, com teor de carotenoides totais variando entre 0,73 e 2,27 g/100g e teor de astaxantina entre 24,94 e 76,60 mg/100 g. O rendimento da operação de secagem variou entre 87,8 e 94,6% e o teor de umidade entre 1,0 e 1,8%. O diâmetro geométrico médio das partículas variou entre 13,41 a 14,84 µm. As densidades aparente e compactada exibiram valores bastante reduzidos, abaixo de 0,12 g/ml, e o fluxo dos pós foi caracterizado como sendo bom a excelente, conforme índice deCarr. A microscopia eletrônica de varredura evidenciou partículas esféricas e de superfície lisa. A análise térmica dos extratos secos não apresentou eventos térmicos, sugerindo que os compostos não encontram-se na forma cristalina. O perfil de liberação dos carotenoides totais a partir dos extratos secos foi rápido, sendo o percentual dissolvido acumulado após 20 minutos de ensaio variou entre 82,6 e 89,2%. . Os valores de atividade antioxidante (DPPH) encontrados nos extratos secos variaram entre 55,78 e 77,83%, sendo que os menores valores encontrados foram obtidos para os extratos secos preparados com temperatura de entrada de 175º C, estando provavelmente relacionado com a redução da quantidade de carotenoides com o processo de secagem. O conjunto de resultados demonstrou que a obtenção dos extratos secos de H. pluvialis obtidos pela técnica secagem em torre de aspersão é promissora.Abstract : Haematococcus pluvialis is believed to accumulate highest levels of ketocarotenoid astaxanthin under extreme environmental conditions such as high light intensity or oligotrophic conditions. This microalgae has great commercial interest for pharmaceutical use is convenient to obtain raw materials with features that allow its transformation into dosage forms, including standardization in terms of concentration of active ingredients and high chemical stability, physical-chemical and microbiological. In this case, drying aims to removal of water, which is responsible for providing a favorable reaction medium for chemical reactions, physical phenomena and microbial proliferation. In particular, spray drying tower appears to be advantageous, because besides allowing to obtain dried products is a fast technique, little aggressive to the product, low cost and high performance, as well as help control the uniformity and size particle and generate intermediates with appropriate technological properties for drug production. In this work the dry extracts of Haematococcus pluvialis were obtained through a spray-dryer. In order to produce extracts with the best technological features, the studied factors were inlet temperatures (150º and 175º), and drying adjuvant concentrations Aerosil® (2, 4 and 6%). The obtained extracts resulted in a red and thin powder containing total carotenoids varying between 0.73 and 2.27 g/100 g, and astaxanthin content between 24.94 and 76.60 mg/100 g. The efficiency of drying production varied from 87.8 to 94.6% and the humidity content from 1.0 to 1.8%. The mean geometric diameter of the particles ranged from 13.41 and 14.84 µm. Bulk and tapped densities were lower than 0.12 g/ml, and the powders were classified as good or excellent according to Carr?s index. The SEM micrographs showedspherical particles with smooth surface. The thermal analysis of the dry extracts did not show thermal events suggesting that the compounds are not in the cristallyne form. The release profile of the total carotenoids from the dried extracts was fast: the dissolved cumulative percentage after 20 minutes of the test varied between 82.6 and 89.2%. The antioxidant activity values found in the dry extracts lay between 66.78 and 77.83%, when the lowest found values were obtained for the dry extracts prepared with an inlet temperature of 175º C, which was probably associated with the carotenoids quantity reduction during the drying process. The collection of results showed that the dry extract of H. pluvialis obtained by the spray drying technique is promising

Obtenção de extratos secos de carotenoides a partir da biomassa da microalga Haematococcus pluvialis por secagem em torre de aspersão (spray-drying)

Os carotenoides compreendem uma classe de mais de 600 pigmentos naturais, cujo potencial biológicoestá relacionado à sua atividade antioxidante, regulação do crescimento celular, modulação da respostaimune e da atividade anti-inflamatória. A Haematococcus pluvialis é uma microalga verde, conhecida porsintetizar e acumular grandes quantidades de carotenoides, entre estes a astaxantina. Este trabalho tevecomo objetivo preparar e caracterizar extratos secos de H. pluvialis pela técnica de secagem em torre deaspersão, avaliando o efeito do emprego de adjuvantes farmacêuticos e dos parâmetros de secagem sobreas características finais dos extratos secos. Além disso, as atividades antioxidante e citotóxica doscarotenoides obtidos a partir dos extratos secos foram avaliadas. Quando a extração dos carotenoides apartir da biomassa da microalga foi avaliada, altos valores de rendimento que variaram entre 87,8% e94,6% foram obtidos. Após a extração e a secagem por pulverização não foram observadas diferenças namorfologia das partículas e os valores de densidade aparente e compactada não parecem ser afetadosquando as diferentes condições de secagem por pulverização foram testadas. Observou-se que o aumentoda temperatura e concentração do adjuvante de secagem proporcionou redução do teor de carotenoidestotais. Os valores da atividade antioxidante dos extratos de carotenoides variaram entre 55,78 e 77,83%,com os menores valores verificados para os extratos secos preparados com a maior temperatura deentrada. A avaliação da atividade antiproliferativa dos extratos de carotenoides demonstrou que asmaiores concentrações testadas reduziram de 66,58 e 82,91% a viabilidade de células de melanomamurino B16F10. Assim, o conjunto de resultados demonstrou que a obtenção de extratos secos a partir dabiomassa de Haematococcus pluvialis visando a produção de matérias-primas farmacêuticas utilizando asecagem em torre de aspersão (spray dryer) é promissor especialmente, com altos valores de carotenoidestotais e sem perda significativa da atividade antioxidante.Palavras-chave: carotenoides, microalgas, secagem por pulverização, astaxantina, antioxidantes