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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANA
BIOTECNOLOGIA (28002016006P3)
Educação Presencial
RESÍDUO LÍQUIDO DE SISAL (Agave sisalana PERRINE) COMO FONTE DE CANFEROL: OBTENÇÃO, PURIFICAÇÃO E ATIVIDADE ANTI-SCHISTOSOMA in vitro E in vivo
MARA MARCIA SAMPAIO ALBUQUERQUE
TESE
19/04/2023

Na indústria de fibras de sisal (Agave sisalana PERRINE), o resíduo agroindustrial gerado após o desfibramento das folhas representa 95% da matéria-prima inicial. Devido à escassez, até o momento, de alternativas viáveis de aproveitamento, esse resíduo é descartado no meio ambiente em montantes que alcançam toneladas anualmente. No entanto, pesquisas evidenciam que o resíduo de sisal é uma fonte rica em compostos orgânicos com potencial industrial, caracterizando-se como um recurso renovável valioso para a produção de insumos químicos. Dentre os compostos de interesse industrial encontrados no resíduo de sisal, destacam-se saponinas, polissacarídeos, esteroides, triterpenos, flavonoides e compostos fenólicos em geral. O canferol, um flavonoide de alto valor de mercado com diversas atividades biológicas comprovadas, é particularmente relevante e possui ocorrência predominante na espécie. Já sendo utilizado nas indústrias farmacêutica, nutracêutica e cosmética, o canferol possui propriedades antioxidantes expressivas, sendo empregado na prevenção e tratamento de diversas doenças, inclusive o câncer. A esquistossomose, doença causada pelo parasito Schistosoma mansoni, é uma das Doenças Tropicais Negligenciadas mais conhecidas e continua a ser prevalente entre as populações de baixa renda nos países em desenvolvimento, contudo, até o momento, apenas uma opção medicamentosa está disponível para o tratamento dessa doença. Estudos comprovam que o extrato de sisal possui atividade anti-helmíntica contra S. mansoni e atribuem tal propriedade à presença do canferol, o que evidencia a irrelevância do desenvolvimento de técnicas eficazes de extração e isolamento desse composto a partir do resíduo de A. sisalana. Entretanto, devido à complexidade e aos altos teores de fibras e açúcares dessa matriz, a maioria dos flavonoides, assim como o canferol, tendem em apresentar-se na forma glicosilada, tornando o processo de extração e isolamento de compostos a partir de resíduos agroindustriais, um desafio. Nesse contexto, a fermentação espontânea surge como uma alternativa de baixo custo e baixo ou nulo impacto ambiental, pois tem como princípio a digestão dos açúcares e liberação dos compostos em sua forma aglicona, aumentando exponencialmente a sua concentração, o que facilita o processo de isolamento. Diante do contexto, o presente estudo objetivou comprovar a eficácia da fermentação espontânea no enriquecimento de fenólicos e flavonoides no resíduo líquido de sisal, bem como avaliar a atividade anti-Schistosoma in vitro e in vivo do canferol extraído do resíduo. A pesquisa foi dividida em dois capítulos: 1) Enriquecimento de Canferol no Resíduo Líquido de Agave sisalana: Fermentação Espontânea; 2) Obtenção de Canferol do Resíduo Líquido de Agave sisalana e Atividade AntiSchistosoma mansoni. No primeiro capítulo, a fermentação espontânea do resíduo de sisal foi analisada a partir de 2 sistemas, aerobiótico e anaerobiótico, e monitorada por 10 dias, a partir do dia zero, através de análises físico-químicas e espectroscópicas para avaliação dos parâmetros estabelecidos. A eficácia da fermentação espontânea para o enriquecimento de canferol no resíduo líquido de sisal foi comprovada através da observação do aumento significativo no teor de fenólicos e flavonoides totais, no extrato obtido a partir do resíduo líquido de sisal, e diminuição acelerada dos teores de açúcares no resíduo fermentado já nos primeiros dias. O aumento expressivo da concentração do canferol foi comprovado através de Cromatografia em Camada Delgada (CCD) e Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (HPLC-DAD). No segundo capítulo, o canferol foi isolado através da associação entre as técnicas cromatográficas de CCD e Cromatografia Líquida em Coluna Flash, que permitiu a otimização do processo. A confirmação da identidade e isolamento do flavonol foi obtida por meio de análise em HPLC-DAD, espectrometria de massas e RMN. O canferol isolado foi submetido a análise da sua atividade frente ao parasito Schistosoma mansoni, in vitro e in vivo, sobre o qual demonstrou eficácia com a diminuição da carga parasitária, indicando o potencial do canferol como terapia complementar à abordagem convencional no tratamento da esquistossomose.

Flavonoides;Agave;fermentação espontânea;Schistosoma mansoni
In the sisal fiber industry (Agave sisalana PERRINE), the agro-industrial residue generated after leaf defibration represents 95% of the initial raw material. Due to the scarcity, so far, of viable alternatives for utilization, this residue is discarded into the environment in quantities reaching tons annually. However, research shows that sisal residue is a rich source of organic compounds with industrial potential, characterizing it as a valuable renewable resource for the production of chemical inputs. Among the industrially relevant compounds found in sisal residue are saponins, polysaccharides, steroids, triterpenes, flavonoids, and phenolic compounds in general. Kaempferol, a high-value market flavonoid with various proven biological activities, is particularly relevant and occurs predominantly in the species. Already used in pharmaceutical, nutraceutical, and cosmetic industries, canferol has significant antioxidant properties, being employed in the prevention and treatment of various diseases, including cancer. Schistosomiasis, a disease caused by the parasite Schistosoma mansoni, is one of the most well-known Neglected Tropical Diseases and continues to be prevalent among low-income populations in developing countries. However, to date, only one drug therapy option is available for treating this disease. Studies confirm that sisal extract has anti-helminthic activity against S. mansoni, attributing such property to the presence of canferol, highlighting the need for effective techniques for extracting and isolating this compound from A. sisalana residue. However, due to the complexity and high levels of fibers and sugars in this matrix, most flavonoids, such as quercetin, tend to be present in glycosylated form, making the process of extraction and isolation of compounds from agro-industrial residues a challenge. In this context, spontaneous fermentation emerges as a low-cost and environmentally friendly alternative, as it involves the digestion of sugars and release of compounds in their aglycone form, exponentially increasing their concentration and facilitating the isolation process. In light of this context, the present study aimed to demonstrate the effectiveness of spontaneous fermentation in enriching phenolics and flavonoids in the liquid waste of sisal, as well as to evaluate the in vitro and in vivo anti-Schistosoma mansoni activity of the quercetin extracted from the waste. The research was divided into two chapters: 1) Enrichment of Quercetin in the Liquid Waste of Agave sisalana: Spontaneous Fermentation; 2) Obtaining Quercetin from the Liquid Waste of Agave sisalana and anti-Schistosoma mansoni Activity. In the first chapter, spontaneous fermentation of sisal waste was analyzed using two systems, aerobic and anaerobic, and monitored for 10 days from day zero through physicochemical and spectroscopic analyses to evaluate the established parameters. The effectiveness of spontaneous fermentation for quercetin enrichment in sisal liquid waste was confirmed by the significant increase in the total phenolics and flavonoids content in the extract obtained from sisal liquid waste, and the accelerated decrease in sugar levels in the fermented waste from the early days. The significant increase in canferol concentration, obtained in its aglycone form, was confirmed through Thin-Layer Chromatography (TLC) and High-Performance Liquid Chromatography (HPLC-DAD). In the second chapter, canferol was isolated through the combination of chromatographic techniques such as TLC and Flash Column Liquid Chromatography, allowing process optimization. The confirmation of identity and isolation of the flavonol were obtained through analysis in HPLC-DAD, mass spectrometry, and NMR. The isolated canferol was subjected to analysis of its activity against the Schistosoma mansoni parasite, in vitro and in vivo, where it demonstrated efficacy with a reduction in parasite load, indicating the potential of canferol as a complementary therapy to the conventional approach in schistosomiasis treatment.
Flavonoids;Agave;spontaneaus fermentation;Schistosoma mansoni
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PORTUGUES
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANA
O trabalho não possui divulgação autorizada

Contexto

BIOTECNOLOGIA COM ÊNFASE EM RECURSOS NATURAIS DA REGIÃO NE
ATIVIDADES BIOLÓGICAS DE PRODUTOS NATURAIS, RECOMBINANTES E SINTÉTICOS
Atividades biológicas de produtos naturais da biota da região Nordeste

Banca Examinadora

ALEXSANDRO BRANCO
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
FABIO DE SOUZA DIAS Participante Externo
ALEXSANDRO BRANCO Docente - PERMANENTE
ALONE LIMA BRITO Participante Externo
WASHINGTON DE JESUS SANTANNA DA FRANCA ROCHA Participante Externo
ALEXANDRE MORAES PINHEIRO Participante Externo

Financiadores

Financiador - Programa Fomento Número de Meses
FUND COORD DE APERFEICOAMENTO DE PESSOAL DE NIVEL SUP - Programa de Demanda Social 40

Vínculo

Colaborador
Outros
Profissional Autônomo
Não
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