Balcão, Vitor Manuel Cardoso FigueiredoSantos, Gustavo Alexandre dosSantos, Gustavo Alexandre dos2023-05-092023-05-092015https://repositorio.uniso.br/handle/uniso/720Introdução: O biodiesel tem sido empregado por vários países visando minimizar os efeitos da emissão de gases poluentes, e provou ser um bom substituto para o diesel derivado do petróleo por causa de sua melhor biodegradabilidade e mais baixa emissão de dióxido de carbono. Devido à sua higroscopicidade, pode ocorrer acúmulo de água durante o armazenamento de biodiesel por longos períodos de tempo, o que favorece a oxidação lipídica e a proliferação de microrganismos, com consequente perda de qualidade do biodiesel. Para controlar a contaminação microbiana durante a estocagem do biodiesel, tem-se observado o emprego de diversas substâncias químicas com atividade biocida. Objetivos: Neste trabalho de pesquisa objetivou-se avaliar as atividades antioxidante e antimicrobiana das substâncias naturais curcumina (CC) e pirocatecol (PC) na manutenção da qualidade do biodiesel produzido a partir de diversas fontes vegetais. Método: Foram testadas várias concentrações mássicas de CC e de PC, entre 0-1,5% (m/m), na ausência e na presença de água adicionada (1%, m/m), para determinação da concentração mínima específica de agente natural com efeito fungistático para cada biodiesel. Amostras dos vários biodieseis foram então preparadas por adição de quantidades variáveis de CC ou de PC, sem e com adição de água, e a atividade antimicrobiana de cada concentração testada por aplicação dos correspondentes biodieseis em culturas em tapete de Paecilomyces variotii Bainier previamente preparadas, permitindo assim determinar, após incubação, qual a melhor substância natural e quais as mínimas concentrações que produziram efeito fungistático no biodiesel. Essas concentrações mínimas de CC foram adicionadas a cada um dos biodieseis, na presença de 1% (m/m) de água adicionada, tendo os biodieseis sido inoculados deliberadamente com o mesmo fungo filamentoso e armazenados em frascos âmbar envolvidos com papel de alumínio, a 25 °C. Cada biodiesel foi então analisado ao longo do tempo de armazenamento, a intervalos pré-determinados de 0, 30, 60, 90, 120, 150 e 180 dias, quanto ao índice de refração, tempo de indução da oxidação lipídica e presença de células viáveis do fungo filamentoso. Resultados e Discussão: A adição combinada de 1% (m/m) de água e uma baixa concentração mássica de CC (i.e., 0,2% (m/m) para o biodiesel de óleo residual de fritura, 0,5% (m/m) para o biodiesel de óleo de soja, 0,1% (m/m) para o biodiesel de óleo de semente de algodão, 0,5% (m/m) para o biodiesel de óleo de semente de gergelim, 0,2% (m/m) para o biodiesel de óleo de amêndoa de macaúba, e 0,2% (m/m) para o biodiesel de óleo de microalgas) foram aquelas variáveis processuais que promoveram a melhor inibição do crescimento microbiano. Os tempos médios de indução da oxidação lipídica dos biodieseis adicionados com quantidades variáveis (mínimas) de CC e 1% (m/m) de água sofreram um aumento generalizado quando comparados com os dos seus homólogos puros. Exceto para o biodiesel produzido a partir de óleo de soja, que sofreu uma redução de 16% no tempo de indução da oxidação lipídica após adição de CC, significando que este biodiesel foi mais suscetível à oxidação após a adição combinada de água e CC, todos os outros biodieseis provaram ser mais resistentes à oxidação, com aumentos significativos nos seus tempos de indução da oxidação lipídica. Adicionalmente, o biodiesel puro produzido a partir do óleo de amêndoa de macaúba provou ser muito resistente à oxidação, exibindo períodos de indução da oxidação lipídica superiores a 60 h, tornando irrelevante a adição de qualquer antioxidante. Ainda mais, a adição de CC a este biodiesel catapultou a indução da oxidação lipídica para mais de 140 h. Assim, este biodiesel foi descontinuado dos estudos subsequentes. O mesmo aconteceu ao biodiesel produzido a partir de óleo de microalgas, devido à dificuldade de obtenção em grandes quantidades deste biodiesel ainda experimental. Estes resultados demonstram claramente o potencial da adição da CC aos biodieseis na prevenção tanto da oxidação como do crescimento microbiano. Exceto para o biodiesel produzido a partir de óleo residual de fritura, no qual se verificou uma marcada diminuição na estabilidade oxidativa ao longo de todo o período de armazenamento, todos os outros biodieseis provaram ser mais resistentes à oxidação após a adição de CC, exibindo apenas ligeiros decréscimos ao longo do tempo nos seus tempos de indução da oxidação lipídica. O biodiesel produzido a partir de óleo de semente de gergelim exibiu uma elevada estabilidade oxidativa, que se manteve ao longo de todo o período de armazenamento. A ligeira/marginal tendência de aumento do índice de refração durante o armazenamento dos vários biodieseis reflete a manutenção das suas propriedades físicas, o que foi confirmado pela estabilidade oxidativa atingida após a adição de CC a todos os biocombustíveis. Os biodieseis adicionados com CC mantiveram um ambiente hostil que impediu o crescimento microbiano, o que foi confirmado pelos resultados negativos obtidos através da pesquisa microbiológica para a presença de células microbianas viáveis ao longo de todo o período de armazenamento. Conclusões: A CC, em baixas concentrações mássicas, foi capaz de aumentar substancialmente os tempos de indução da oxidação lipídica de todos os biodieseis testados, providenciando estabilidade oxidativa, assim como manter ambientes hostis para fungos filamentosos contaminantes de distribuição ubíqua, como é o caso do Paecilomyces variotii Bainier. Adicionalmente, a suave tendência de aumento apenas no quarto algarismo significativo dos valores dos índices de refração de todos os biodieseis permite afirmar que as suas características iniciais se mantiveram preservadas após a adição de CC e água.Introduction: Biodiesel has been used by several countries aiming at minimizing the effects of greenhouse gas emissions, and proved to be a good substitute for petroleum-based diesel because of its better biodegradability and lower carbon dioxide emissions. Owing to its hygroscopicity, water may accumulate during biodiesel storage for long periods of time, which favors lipid oxidation and proliferation of microorganisms, with consequent loss of the quality of biodiesel. To control microbial contamination during storage of biodiesel, we have seen the use of various chemicals with biocidal activity. Objectives: In this research work one aimed at evaluating the antioxidant and antimicrobial activities of the natural substances curcumin (CC) and pyrocatechol (PC) in maintaining the quality of biodiesel produced from various plant sources. Methods: Several mass concentrations of CC and PC were tested, between 0-1.5% (w/w), in the absence and presence of added water (1%, w/w), aiming at determining the minimum specific concentration of natural agent exhibiting fungistatic effect for each biodiesel. Samples of the various biodiesels were then prepared by adding varying amounts of either CC or PC with and without addition of water, and the antimicrobial activity of each concentration was duly tested by applying the corresponding biodiesels in cultures of Paecilomyces variotii Bainier previously prepared, allowing to determine, after incubation, what was the better natural substance and which were the minimum concentrations that produced fungicidal effects on biodiesel. Those minimum concentrations of CC were added to each one of the biodiesels, in the presence of 1% (w/w) added water, and the biodiesels were deliberately inoculated with the same filamentous fungus and stored at 25 °C in amber glass flasks further wrapped in aluminum foil. Each biodiesel was then sampled and analyzed throughout the storage time, at pre-determined time intervals of 0, 30, 60, 90, 120, 150 and 180 days, with regard to refractive index, induction time of lipid oxidation, and the presence of viable cells of the filamentous fungus. Results and Discussion: The combined addition of 1% (w/w) water and a low mass concentration of CC (i.e., 0.2% (w/w) for biodiesel from spent frying oil, 0.5% (w/w) for biodiesel from soybean oil, 0.1% (w/w) for biodiesel from cottonseed oil, 0.5% (w/w) for biodiesel from sesame seed oil, 0.2% (w/w) for biodiesel from macauba almond oil, and 0.2% (w/w) for biodiesel from microalgae oil) were those processing variables that promoted the best inhibition of microbial growth. The average lipid oxidation induction times of the biodiesels added with variable (minimum) amounts of CC and 1% (w/w) water suffered a generalized increase when compared with those of their pure counterparts. Except for the biodiesel produced from soybean oil, which underwent a reduction of 16% in the lipid oxidation induction time following addition of CC, meaning that this biodiesel was more prone to lipid oxidation following the combined addition of water and CC, all remaining biodiesels proved to be more resistant to oxidation, with significative increases in their lipid oxidation induction times. Additionally, pure biodiesel produced from the oil of macauba almond proved to be very resistant to oxidation, exhibiting lipid oxidation induction periods higher than 60 h, thus making irrelevant the addition of any antioxidant. Even more, the addition of CC to this biodiesel catapulted the lipid oxidation induction time to more than 140 h. Hence, this biodiesel was discontinued from further work. The same happened with the biodiesel produced from microalgae oil, due to the difficulty in obtaining this (still experimental) biodiesel in large amounts. These results clearly demonstrate the potential of the addition of CC to biodiesels in the prevention of both oxidation and microbial growth. Except for the biodiesel produced from spent frying oil, for which a marked decrease in the oxidative stability was noticed throughout the entire storage timeframe, all the other biodiesels proved to be more resistant to oxidation following addition of CC, exhibiting only mild decreases in their lipid oxidation induction times throughout storage timeframe. The biodiesel produced from sesame seed oil exhibited a high oxidative stability, which was maintained throughout the entire storage timeframe. The mild/marginal trend of increase in the refractive index during storage of the several biodiesels reflected the maintenance of their physical properties, which was duly confirmed by the oxidative stability attained following addition of CC to all biofuels. Biodiesels added with CC maintained a harsh environment that prevented microbial growth, which was confirmed by the negative results obtained from the microbiological screening for the presence of viable microbial cells throughout the entire storage timeframe. Conclusions: CC, in low mass concentrations, was able to substantially increase the lipid oxidation induction times of all tested biodiesels, providing oxidative stability, as well as in maintaining harsh, hostile environments for ubiquitous contaminating filamentous fungi such as Paecilomyces variotii Bainier. Additionally, the mild trend of increase in the fourth significant digit of the values of refractive indexes of all biodiesels allows to state that the initial biodiesel characteristics were preserved following the combined addition of CC and water.Biodiesel - QualidadeBiodiesel - ArmazenamentoAntioxidantesBiotecnologiaQuímicaBiocombustíveisDissertação