Pesquisa
Validação de método extrativo para Chlorella vulgaris por design experimental de Box-Behnken
Mestrado em Biotecnologia Aplicada à Agricultura
Autor: Juliana Gaiolla Cordeiro Tomitão
Orientador: Jaqueline Hoscheid
Defendido em: 25/02/2026
Resumo
As microalgas têm se destacado como fontes promissoras de recursos biológicos. Chlorella vulgaris, uma microalga verde unicelular, apresenta reconhecidas propriedades anti-inflamatórias, atividade antioxidante, capacidade de modular o perfil lipídico e elevado teor de compostos bioativos. No contexto dos processos extrativos, inovações tecnológicas têm permitido otimizar a recuperação desses compostos, reduzindo custos e agregando valor ao produto final. Entre os fatores que influenciam essa otimização destacam-se o tipo de solvente, a temperatura, o tempo de extração e o método empregado. Diante disso, o objetivo deste trabalho foi otimizar o método de turbo extração de bioativos com potencial antioxidante na microalga C. vulgaris, visando a futura prospecção de produtos para as indústrias farmacêutica, cosmética e alimentícia. Inicialmente, uma cinética de extração em tempos de 1 a 20 minutos foi avaliada, e comparada as técnicas de infusão e infusão seguida de precipitação etanólica, quanto aos parâmetros rendimento e atividade antioxidante. Posteriormente foi aplicado um planejamento experimental Box–Behnken, que considerou temperatura (20, 40 e 60 ºC), velocidade (9000, 12000 e 15000 rpm) e razão soluto:solvente (10, 30 e 50 g/mL), por turbo extração com Ultra-Turrax® durante 15 minutos. As condições ideais de extração foram definidas como: 15000 rpm, razão soluto:solvente 1:10 g/mL e temperatura de 20 ºC. A caracterização fitoquímica do extrato otimizado permitiu identificar 29 compostos distintos, sendo os majoritários aminoácidos e ácidos graxos. Os ensaios de atividade antioxidante demonstraram o alto desempenho do método extrativo, atribuído sobretudo à expressiva presença de derivados de ácidos graxos e aminoácidos. Conclui-se que a otimização do processo extrativo de C. vulgaris potencializa a recuperação de compostos de alto potencial antioxidante, evidenciando sua aplicabilidade na produção de ingredientes funcionais e nutracêuticos. Esses resultados fortalecem o papel da microalga como uma fonte versátil e estratégica para o desenvolvimento de bioprodutos inovadores
Palavras-chave
Atividade antioxidante. Chlorella vulgaris. Extrato otimizado. Microalga. Turbo extração.
Title
Validation of an extractive method for Chlorella vulgaris using the Box–Behnken experimental design
Abstract
Microalgae have emerged as promising sources of biological resources. Chlorella vulgaris, a unicellular green microalga, exhibits well-documented anti-inflammatory properties, antioxidant activity, the ability to modulate lipid profiles, and a high content of bioactive compounds. In the context of extraction processes, technological innovations have enabled the optimization of bioactive compound recovery, reducing costs and adding value to the final product. Among the factors influencing this optimization are solvent type, temperature, extraction time, and the extraction method employed. Accordingly, the aim of this study was to optimize the turbo-extraction method for the recovery of bioactive compounds with antioxidant potential from the microalga C. vulgaris, targeting future product prospecting for the pharmaceutical, cosmetic, and food industries. Initially, extraction kinetics over periods ranging from 1 to 20 minutes were evaluated and compared with infusion and infusion followed by ethanolic precipitation, considering extraction yield and antioxidant activity (FRAP and β-carotene assays). Subsequently, a Box–Behnken experimental design was applied, evaluating temperature (20, 40, and 60 °C), rotational speed (9000, 12000, and 15000 rpm), and solute-to-solvent ratio (10, 30, and 50) using turbo extraction with an Ultra-Turrax® system for 15 minutes. The optimal extraction conditions were defined as 15000 rpm, a solute-to-solvent ratio of 1:10 g/mL, and a temperature of 20 °C. Phytochemical characterization of the optimized extract allowed the identification of 29 distinct compounds, with amino acids and fatty acids as the predominant constituents. The antioxidant activity assays demonstrated the high performance of the extraction method, mainly attributed to the expressive presence of fatty acid derivatives and amino acids. In conclusion, optimization of the extraction process for C. vulgaris enhances the recovery of compounds with high antioxidant potential, demonstrating its applicability in the production of functional and nutraceutical ingredients. These findings reinforce the role of this microalga as a versatile and strategic source for the development of innovative bioproducts.
Keywords
Antioxidant activity. Chlorella vulgaris. Optimized extract. Microalga. Turbo extraction.