Síntese verde de nanopartículas de prata via rota hidrotérmica utilizando bagaço de uva como biorredutor
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Universidade Federal de Lavras
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Escola de Engenharia – EENG
Programa de Pós-Graduação
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental
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Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extenção
Objetivos do desesenvolvimento sustentável
Dados abertos
Resumo
A síntese verde viabiliza o benefício mútuo do aproveitamento de resíduos agroindustriais e a
produção de nanomateriais. A capacidade dos extratos vegetais de reduzir íons metálicos é
atribuída aos seus biocompostos, e por isto têm sido utilizados neste tipo de síntese. O bagaço
da uva é um subproduto derivado da produção do suco de uva, e devido a sua composição
química tem sido subestimado ao ser descartado como resíduo. Neste estudo, as propriedades
físico-químicas do bagaço proveniente do suco integral de uva (Vitis labrusca, L.) foram
investigadas, e este foi utilizado como mediador na síntese hidrotermal de nanopartículas de
prata (AgNPs). A composição centesimal, compostos fenólicos totais (CFT) e atividade
antioxidante do bagaço foram avaliados. As análises de caracterização foram realizadas para o
extrato de bagaço in natura e seco. Os CFT variaram de 55,02 a 161,54 mg de equivalentes em
ácido gálico (EAG) por 100 g de amostra para o resíduo in natura e seco. A atividade
antioxidante, determinada pelo ensaio β-caroteno/ácido linoleico, é um fator-chave para esta
aplicação e foi categorizada como alta (>80%). A termogravimetria mostrou que o resíduo de
uva possui boa estabilidade térmica e ocorrência de fases de perda de massa relacionadas aos
compostos voláteis da amostra. Na síntese hidrotermal das AgNPs, a performance na redução
de 0,375 mM de AgNO3 foi analisada por meio das modificações nas variáveis tempo,
temperatura e concentração do extrato de bagaço de uva. As amostras foram caracterizadas
química e estruturalmente por espectroscopia na região do ultravioleta visível (UV-vis),
potencial Zeta, determinação do tamanho de partícula por espalhamento de luz dinâmico (DLS),
difração de raios X (DRX) e avaliação morfológica por microscopia eletrônica de varredura
(MEV-FEG). O potencial antibacteriano das nanopartículas foi determinado pelo teste de
difusão em disco e pelo teste em microplaca, avaliando-se a influência das concentrações de
extrato contra representantes Gram-positivas e Gram-negativas. Os resultados ótimos
observados para a síntese foram a 100 °C, 1 h e concentração de extrato a 0,05 mg/L. Nesta
condição, as AgNPs sintetizadas pelo método hidrotérmico exibiram tamanho médio de 37 nm,
determinado por DLS, potencial Zeta de -20 mV e morfologia esférica monodispersa, observada
pelo MEV-FEG. O espectro UV-vis das AgNPs exibiu um pico em 460 nm, condizente ao
consumo da fonte de prata e à formação de prata metálica, além de exibir um pico a 280 nm na
análise do extrato representativo do padrão típico de absorção das antocianinas e flavanoides.
O DRX atribuiu a natureza cristalina das AgNPs ao detectar o padrão difratométrico com picos
e arranjo geométrico fcc (face centrada cúbico) em conformidade com o metal. As AgNPs
obtiveram êxito contra Escherichia coli e Staphylococcus aureus, com valor de Concentração
Inibitória Mínima (MIC) de 12,5 e 50 μL, respectivamente, atribuindo validação à aplicação do
resíduo de uva na redução de íons de prata (Ag+
a Ag0
) em um protocolo fácil de etapa única
sem gerar produtos químicos agressivos ou tóxicos. Assim, o resíduo de uva demonstrou
potencial na síntese de AgNPs com boa estabilidade e atividade antimicrobiana satisfatória.
Abstract
Green synthesis enables the mutual benefit of using agro-industrial residues and nanomaterials
production. The ability of plant extracts to reduce metal ions is attributed to their antioxidant
activities, and for this reason they have been used in this type of synthesis. Grape pomace is a
by-product derived from the grape juice production, and due to its chemical composition, it has
been underestimated when discarded as waste. In this study, the physicochemical properties of
the pomace from grape pure juice (Vitis labrusca, L.) were investigated, and it was used as
mediator in the hydrothermal synthesis of silver nanoparticles (AgNPs). The pomace proximate
composition, total phenolic compounds (TPC) and antioxidant activity were evaluated. The
characterization analyses were carried out for fresh and dried pomace extract. The TPC ranged
from 55.02 to 161.54 mg of gallic acid equivalents (GAE) per 100 g of sample for the fresh and
dried residue. The antioxidant activity, determined by the β-carotene/linoleic acid assay, is a
key factor for this application and was categorized as high (>80%). The thermogravimetry
showed that the grape residue has good stability and the occurrence of mass loss phases related
to the volatile compounds of the sample. In the AgNPs hydrothermal synthesis, the performance
in the reduction of 0.375 mM AgNO3 was analyzed through changes in the variables time,
temperature and grape pomace extract concentration. The samples were chemically and
structurally characterized by spectroscopy in the visible ultraviolet region (UV-vis), Zeta
potential, particle size determination by Dynamic Light Scattering (DLS), X-ray diffraction
(XRD) and morphological evaluation by Scanning Electron Microscopy with Field Emission
Gun (SEM-FEG). The antibacterial potential of the nanoparticles was determined by the disk
diffusion test and the microplate test, in order to evaluate the influence of extract concentrations
against Gram-positive and Gram-negative representatives. The optimal results of the synthesis
were observed at 100 °C, 1 h and extract concentration at 0.05 mg/L. In this condition, the
AgNPs synthesized by the hydrothermal method exhibited a mean size of 37 nm, determined
by DLS, Zeta potential of -20 mV and monodisperse spherical morphology, observed by SEM-
FEG. The UV-vis spectrum of AgNPs exhibited a peak at 460 nm, consistent with the silver
source consumption and the formation of metallic silver, in addition, it was exhibited a peak at
280 nm in the extract analysis, representing the typical pattern of anthocyanins and flavanoids
absorption. XRD attributed the crystalline nature of AgNPs by detecting the diffractometric
pattern with peaks and fcc (face centered cubic) geometric arrangement conforming to the metal
identity. Antibacterial potential was successfully proved against Escherichia coli and
Staphylococcus aureus, with MIC value at 12.5 and 50 μL, respectively, assigning validation
to the grape pomace application in the reduction of silver ions (Ag+
to Ag0
) in an easy single-
step protocol avoiding harsh or toxic chemicals generation. Thus, the grape residue showed
potential in the synthesis of AgNPs with good stability and satisfactory antimicrobial activity.
Descrição
Arquivo retido, a pedido da autora, até agosto de 2025.
Área de concentração
Agência de desenvolvimento
Palavra chave
Marca
Objetivo
Procedência
Impacto da pesquisa
Resumen
ISBN
DOI
Citação
CARVALHO, L. A. de. Síntese verde de nanopartículas de prata via rota hidrotérmica utilizando bagaço de uva como biorredutor. 2024. 76 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2024.
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