ABSTRACT The study aimed to assess the effect of progressive neutralization on the antimicrobial properties against bacteria and yeasts of wood vinegar obtained from the pyrolysis of Eucalyptus urograndis (clone I144) wood. Wood samples were carbonized at a heating rate of 0.9 °C min-1 until a final temperature of 450 °C, totalizing 8 hours of carbonization. The raw pyrolysis liquids were left to settle, and the aqueous fraction was separated. Then, the aqueous fraction (raw wood vinegar - WV) was purified to yield the WV. WV samples were collected and neutralized from pH 2.5 until 7.5 (2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5, 5.0, 5.5, 6.0, 6.5, 7.0, and 7.5, by adding NaOH solution. Through the broth microdilution method, the antimicrobial effect of the neutralized samples at each pH was assessed on Pseudomonas aeruginosa (ATCC 27853), Salmonella enteritidis (ATCC 13076), Staphylococcus aureus (ATCC 25923), Streptococcus agalactiae (CEPA CLINICA), and Candida albicans (ATCC 10231). The minimum inhibitory concentration (MIC) and minimum bactericidal (and fungicidal) concentrations were determined through in vitro technics. Results were subjected to logarithmic regression analysis, and statistical models were fitted for each microorganism in the assessed pH range; as pH increased, a progressive decrease in the CIM increased, demanding higher concentrations of WV to inhibit microbial growth. The more resistant strains were S. aureus and S. agalactiae, which required an increase in WV concentration from a minimum of 6.25% at pH 2.5 to reaching 50% at pH 6.0. When at pH 7.0, both strains were not inhibited even at 50% (the highest concentration evaluated in the study). In contrast, C. albicans proved to be the most sensitive strain, starting from 3.12% EP at pH 2.5 and requiring only 25% for inhibition at pH 7.0. The behavior of P. aeruginosa and S. enteritidis followed the pattern of C. albicans, differing only at pH 7.0, where they required 50% of EP. As observed, even at neutral and slightly alkaline pH, the inhibitory activity of EP on microbial growth was maintained to some extent. Nevertheless, even when neutral and slightly alkaline pH values are reached, the inhibitory activity remains at a certain level. Higher pH values of the WV were associated with lower antimicrobial activity. However, its activity remained even at neutral and slightly alkaline pH values.

RESUMO O presente trabalho teve como objetivo avaliar o efeito da neutralização progressiva na atividade antimicrobiana do extrato pirolenhoso (EP) da madeira do híbrido Eucalyptus urophylla x Eucalyptus grandis (clone I144). Amostras de madeira foram carbonizadas a uma taxa de aquecimento de 0.9 °C min-1 até a temperatura final de 450 °C, perfazendo 8 horas de carbonização. Os líquidos brutos da carbonização foram deixados em repouso e a fração aquosa foi separada. A fração aquosa correspondente ao EP bruto foi destilada obtendo o EP purificado. Alíquotas de EP purificado foram progressivamente neutralizadas do pH 2.5 até 7.5, respectivamente, 2,5, 3,0, 3,5, 4,0, 4,5, 5,0, 5,5, 6,0, 6,5, 7,0, e 7,5, por meio da adição de NaOH. Com o método da micro-diluição em caldo, o efeito antimicrobiano das amostras neutralizadas em cada pH foi avaliado contra Pseudomonas aeruginosa (ATCC 27853), Salmonella enteritidis (ATCC 13076), Staphylococcus aureus (ATCC 25923), Streptococcus agalactiae (CEPA CLINICA) e Candida albicans (ATCC 10231). As concentrações inibitórias mínimas e as concentrações bactericida e fungicida mínimas foram determinadas por técnicas in vitro. Os resultados foram analisados por regressão logarítmica e modelos estatísticos foram ajustados para cada microrganismo em cada pH. Na determinação da CIM, foi detectada uma perda progressiva da atividade antimicrobiana do EP com a neutralização, exigindo, conforme o pH caminhava para 7.0, concentrações mais elevadas de EP para resultar em inibição. As cepas que demonstraram maior resistência foram S. aureus e S. agalactiae. Esses microrganismos partiram da exigência de concentrações de 6.25% de EP, em pH inicial (2.5), e chegaram a requerer 50% em pH 6.0. Quando em pH 7.0, ambas as cepas não foram inibidas nem a 50% (maior concentração avaliada no estudo). Em contrapartida, C. albicans se mostrou a cepa mais sensível, partindo de 3.12% de EP, em pH de 2.5, e exigindo apenas 25% para inibição em pH 7.0. O comportamento de P. aeruginosa e S. enteritidis acompanhou o padrão da C. albicans, diferenciando-se apenas em pH 7.0, onde exigiram 50% de EP. Como observado, mesmo em pH neutro e ligeiramente alcalino, a atividade inibitória do EP ao crescimento microbiano se manteve em certa extensão.

RESUMO Dentre os parâmetros do processo de carbonização, a taxa de aquecimento é um dos mais importantes. O objetivo do presente trabalho foi avaliar a influência de diferentes taxas de aquecimento na composição química do extrato pirolenhoso (EP) de duas espécies de madeira. Discos secos de madeira de Eucalyptus grandis e Mimosa tenuiflora foram utilizados como matéria prima. As carbonizações foram conduzidas em mufla de laboratório em três taxas de aquecimento (0,7, 1,0 e 1,4 °C min-1), com 10 repetições para cada taxa de aquecimento, atingindo temperatura final de 450 °C. Rendimentos gravimétricos em carvão, líquidos e gases de foram obtidas para todas as carbonizações. Os respectivos líquidos brutos da pirólise para cada espécie e taxa de aquecimento foram bidestilados, obtendo-se as amostras de EP purificado. As amostras foram extraídas com acetato de etila e a fração orgânica foi analisada por cromatografia gasosa/espectrometria de massas obtendo-se dados qualitativos e semi-quantitativos. Um total de 57 e 42 compostos químicos foram identificados nos EP’s de Eucalyptus e Mimosa, respectivamente, divididos nos principais grupos: álcoois, cetonas, furanos, piranos e compostos fenólicos. Para as duas espécies, altas taxas de aquecimento favorecem a formação de furanos e piranos e acarretam baixas concentrações de compostos fenólicos.

ABSTRACT Among the parameters used in the biomass carbonization process, the heating rate is one of the most important. The objective of the present work was to assess the influence of different heating rates on the chemical composition of wood vinegar (WV) from two wood species. Dried disks of Eucalyptus grandis and Mimosa tenuiflora wood were used as raw material. Carbonization runs were carried out in a laboratory muffle furnace at three heating rates (0.7, 1.0 and 1.4 °C/min), with 10 runs at each heating rate, reaching 450 °C. Yields of charcoal, pyrolysis liquids and gases were determined for all carbonization conditions. Crude pyrolysis liquid from each wood species and each heating rate was bi-distilled, yielding purified WV samples. These samples were extracted with ethyl acetate and the organic fraction was analyzed by gas chromatography-mass spectrometry to obtain qualitative and semi-quantitative data. Results showed that lower heating rates produce higher yields of charcoal, while higher heating rates lead to higher yields of pyrolysis liquids and gases. Totals of 57 and 42 chemical compounds were identified in the WV of Eucalyptus and Mimosa, respectively, divided into the following groups: alcohols, ketones, furans and pyrans, and phenolic compounds. In general, higher heating rates led to greater contents of furans and pyrans and lower concentrations of phenolic compounds.