Subproduto de Eucalyptus: obtenção de xilo-oligossacarídeos e avaliação do potencial prebiótico

Abstract

A valorização de subprodutos lignocelulósicos é uma das estratégias centrais para o avanço da bioeconomia circular e o desenvolvimento de ingredientes funcionais sustentáveis. Neste contexto, esta tese teve como objetivo obter, purificar e avaliar o potencial prebiótico e antioxidante de uma formulação de xilo-oligossacarídeos (XOS) produzidos a partir de subproduto de Eucalyptus proveniente da indústria de celulose e papel. O subproduto de Eucalyptus foi submetido a um pré-tratamento hidrotérmico, o hidrolisado foi concentrado por evaporação sob vácuo e, posteriormente, por um processo de adsorção utilizando carvão ativado, visando a remoção de compostos como furfural, hidroximetilfurfural (HMF) e compostos aromáticos derivados da lignina. O carvão ativado demonstrou elevada eficiência na remoção desses compostos, promovendo a redução superior a 90%, com mínima perda da fração de XOS. O processo alcançou índices de purificação entre 68,7-75,2%, com desempenho comparável aos métodos convencionais, porém apresentando vantagens em termos de sustentabilidade, simplicidade operacional e menor impacto ambiental. O potencial funcional dos XOS purificados foi avaliado por ensaios in vitro, incluindo crescimento de cepas probióticas, fermentação em batch in vitro utilizando microbiota intestinal humana e determinação da atividade antioxidante pelos métodos de 2,2-difenil-1-picrilhidrazil (DPPH) e poder antioxidante redutor férrico (FRAP). Os resultados demonstraram que os XOS obtidos foram capazes de estimular microrganismos benéficos, além de apresentarem atividade antioxidante relevante, indicando seu potencial aplicação como ingrediente funcional em alimentos e produtos nutracêuticos. Portanto, os resultados reforçam que a utilização de subprodutos de Eucalyptus para produção de XOS representa uma alternativa tecnológica e ambientalmente viável para agregação de valor, contribuindo para o desenvolvimento de ingredientes funcionais inovadores e sustentáveis.

The valorization of lignocellulosic byproducts is one of the central strategies for advancing the circular bioeconomy and developing sustainable functional ingredients. In this context, this thesis aimed to obtain, purify, and evaluate the prebiotic and antioxidant potential of xylooligosaccharides (XOS) produced from Eucalyptus byproducts from the pulp and paper industry. Eucalyptus byproducts underwent hydrothermal pretreatment, the hydrolysate was concentrated by vacuum evaporation and subsequently by an adsorption process using activated carbon (AC), aiming at the removal of compounds such as furfural, hydroxymethylfurfural (HMF), and aromatic compounds derived from lignin. Activated carbon demonstrated high efficiency in removing these compounds, promoting a reduction of over 90%, with minimal loss of the XOS fraction. The process achieved purification rates between 68.7-75.2%, with performance comparable to conventional methods, however offering advantages in terms of sustainability, operational simplicity, and lower environmental impact. The functional potential of the purified XOS was evaluated by in vitro assays, including the growth of probiotic strains, in vitro batch fermentation using human intestinal microbiota, and determination of antioxidant activity by the 2,2-difenil-1-picrilhidrazil (DPPH) and ferric reducing antioxidant power (FRAP) methods. The results demonstrated that the obtained XOS were able to stimulate beneficial microorganisms, furthermore to exhibiting relevant antioxidant activity, indicating their potential application as a functional ingredient in food and nutraceutical products. The findings reinforce that the use of Eucalyptus by-products for XOS production represents a technologically and environmentally viable alternative for adding value, contributing to the development of innovative and sustainable functional ingredients.