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. UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO ESCOLA DE QUÍMICA NINA KATIA DA SILVA EXTRAÇÃO DE ÓLEOS VEGETAIS A PARTIR DE COPRODUTOS GERADOS NA PRODUÇÃO DE VINHOS E DE SUCO DE ROMÃ Rio de Janeiro 2013
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.
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO
ESCOLA DE QUÍMICA
NINA KATIA DA SILVA
EXTRAÇÃO DE ÓLEOS VEGETAIS A PARTIR DE
COPRODUTOS GERADOS NA PRODUÇÃO DE VINHOS E
DE SUCO DE ROMÃ
Rio de Janeiro
2013
SILVA, N. K. II
NINA KATIA DA SILVA
EXTRAÇÃO DE ÓLEOS VEGETAIS A PARTIR DE COPRODUTOS
GERADOS NA PRODUÇÃO DE VINHOS E DE SUCO DE ROMÃ
Dissertação de Mestrado apresentada
ao programa de pós-graduação em
Tecnologia de Processos Químicos e
Bioquímicos, da Escola de Química,
da Universidade Federal do Rio de
Janeiro, como requisito parcial para a
obtenção do titulo de Mestre em
Ciências (M. Sc.).
Orientadoras:
Suely Pereira Freitas, Ph. D.
Regina Isabel Nogueira, Ph. D.
RIO DE JANEIRO
2013
SILVA, N. K. III
S586e Silva, Nina Katia da.
Extração de óleos vegetais a partir de coprodutos gerados na produção de
vinhos e de suco de romã. / Nina Katia da Silva. – 2013.
xxxi, 106 f.: il.
Dissertação (Mestrado em Tecnologia de Processos Químicos e Bioquímicos)
– Universidade Federal do Rio de Janeiro, Escola de Química, Rio de Janeiro,
2013.
Orientadoras: Suely Pereira Freitas e Regina Isabel Nogueira.
1. Óleos vegetais. 2. Vinhos. 3. Romã. – Teses. I. Freitas, Suely Pereira.
(Orient.). II. Nogueira, Regina Isabel. (Orient.). III. Universidade Federal do Rio
de Janeiro, Programa em Tecnologia de Processos Químicos e Bioquímicos,
Escola de Química. IV. Título.
CDD: 665.3
SILVA, N. K. IV
Nina Katia da Silva
EXTRAÇÃO DE ÓLEOS VEGETAIS A PARTIR DE COPRODUTOS GERADOS NA
PRODUÇÃO DE VINHOS E DE SUCO DE ROMÃ
Dissertação submetida ao corpo docente do Programa de Pós-graduação em Tecnologia de
Processos Químicos e Bioquímicos da Escola de Química/UFRJ, como parte dos requisitos
necessários para a obtenção do grau de Mestre em Ciências.
Aprovado em:
Suely Pereira Freitas, Ph. D. (Orientadora e presidente da banca)
Escola de Química/UFRJ.
Regina Isabel Nogueira, Ph. D. (Orientadora)
EMBRAPA Agroindústria de Alimentos
Lourdes Maria Correa Cabral, D. Sc.
EMBRAPA Agroindústria de Alimentos
Maria José de Oliveira Cavalcanti Guimarães, D. Sc.
Escola de Química/UFRJ
Daniel Weingart Barreto, D. Sc.
Escola de Química/UFRJ
Rio de Janeiro, 18 de março de 2013.
SILVA, N. K. V
À minha família,
por todo o apoio.
Dedico
SILVA, N. K. VI
Agradecimentos
A Deus, sempre;
À UFRJ;
À Capes, pelo auxílio financeiro;
À Secretaria do Programa de Pós-Graduação, por todo o apoio;
Às minhas orientadoras, que estiveram muito perto de serem chamadas de “mãe”;
À Vinícula Aurora, pela doação das amostras;
A toda equipe da Embrapa Agroindústria de Alimentos em especial aqueles que auxiliaram no
pré-processamento dos frutos;
Ao pessoal do Laboratório de Processamento de Matérias Primas Vegetais da EQ-UFRJ;
Às alunas de Iniciação Científica, Caroline e Meire, por nunca reclamarem do que eu pedia,
ou da rapidez em que eu pedia;
À minha família, por entender que estudar é a “minha coisa”;
Ao Lolo, por nunca sair do meu lado;
E a todos que auxiliaram, direta ou indiretamente, a execução deste trabalho.
Obrigada!
SILVA, N. K. VII
RESUMO
SILVA, Nina Katia da. Extração de óleos vegetais a partir de coprodutos gerados na produção
de vinhos e de suco de romã. Rio de Janeiro, 2013. Dissertação (Mestrado em Tecnologia de
Processos Químicos e Bioquímicos). Escola de Química, Universidade Federal do Rio de
Janeiro, Rio de Janeiro, 2013.
O Brasil dispõe de uma grande variedade de resíduos agrícolas e agroindustriais cujo
processamento poderá ser de grande interesse ambiental, econômico e social. Os resíduos
gerados no processamento de frutas ainda tem uso restrito como adubo ou como complemento
protéico para ração. As sementes de uva e romã contêm em média 10% e 20% de óleo
vegetal, respectivamente. Ambos são ricos em ácidos graxos poli-insaturados, com alta
capacidade antioxidante e propriedades comprovadas na prevenção de diversas doenças. Os
processos mais utilizados para extração do óleo de sementes são a prensagem e extração com
solvente (hexano). Além da toxicidade do hexano, o óleo assim obtido necessita de várias
etapas de refino físico e químico. O etanol tem sido recomendado como um substituto
potencial para minimizar os impactos ambientais causados pelo hexano. Neste trabalho foram
selecionadas as melhores condições de extração dos óleos de semente de uva e romã, visando
à obtenção de um extrato com elevada atividade antioxidante. As sementes foram inicialmente
separadas do bagaço por peneiramento úmido, secas em estufa a 50°C e moídas em moinho
de facas. Para viabilizar o processo de extração do óleo por prensagem, as sementes de uva
foram hidrolisadas por tratamento enzimático com celulase. As amostras foram prensadas a
frio e o óleo obtido foi decantado para separação de impurezas. Para selecionar as melhores
condições de extração com etanol, utilizou-se delineamento experimental de dois níveis e três
fatores. Utilizou-se etanol na proporção 4:1 (v:m) para a extração em banho com temperatura
e agitação controladas por 1h. As soluções foram filtradas com auxílio de uma bomba a vácuo
e o solvente foi removido com fluxo de ar frio. A massa resultante de óleo foi calculada por
gravimetria. Os óleos de semente de uva e romã apresentaram índice de acidez de 0,41% e
0,74%, respectivamente. Estes valores estão dentro das especificações exigidas pela ANVISA
para óleos refinados. O tempo de indução para o óleo de semente de romã foi muito inferior
(56’) ao valor obtido para o óleo de semente de uva (4h36’) indicando que este apresentou
maior estabilidade oxidativa. Isto ocorre, provavelmente, devido ao elevador teor de ácidos
graxos poliinsaturados presentes no óleo de semente de romã. Os óleos de semente de uva e
SILVA, N. K. VIII
romã obtidos por prensagem apresentaram valores de EC50 de 31.441 g am/g DPPH e 3.600 g
am/g DPPH, respectivamente. A maior eficiência do processo de extração com etanol anidro
ocorreu nas mesmas condições para ambas as sementes: 70°C e diâmetro de partícula menor
que 0,40 mm. Para se alcançar maior atividade antioxidante as condições operacionais foram
obtidas com etanol hidratado (90 °GL) a 70 °C. Nestas condições, os óleos de semente de uva
e romã apresentaram EC50 de 18,9 g/g DPPH e 645 g /g DPPH, respectivamente. O óleo da
semente de uva extraído com etanol apresentou alto potencial para uso como antioxidante.
Palavras chaves: Semente de uva, semente de romã, óleo vegetal, resíduos, atividade
antioxidante.
SILVA, N. K. IX
ABSTRACT
SILVA, Nina Katia da. Extraction of vegetable oils from co-products generated in wine and
pomegranate juice production. Rio de Janeiro, 2013. Dissertation (Master in Chemical and
Biochemical Process Technology). Escola de Química, Universidade Federal do Rio de
Janeiro, Rio de Janeiro, Brazil, 2013.
Brazil has a large variety of agricultural and agro industrial residues whose processing could
be of great environmental, economic and social interest. Residues generated in fruit
processing still have restricted use as fertilizer or animal feed. Grapeseed contains on average
10% of vegetable oil while pomegranate seed contains on average 20% of oil. Both are rich in
polyunsaturated fat acids with high antioxidant capacity and proven ability in preventing
several diseases. The most used processes for seed oil extraction are pressing and solvent-
extraction (hexane). Besides hexane’s toxicity, the oil thus obtained needs several physicals
and chemicals purification steps. Ethanol has been recommended as potential substitute to
minimize environmental impacts caused by hexane. In this paper the best vegetable oil
extraction conditions from co-products of processing of wine and pomegranate juice were
investigated, aiming high antioxidant activity extract. The seeds were initially separated from
pomace by wet screening, dried in kiln at 50°C and milled in a knife mill. To facilitate the oil
extraction through pressing, grapeseed were hydrolyzed by enzymatic treatment with
cellulase. The samples were cold-pressed and the obtained oil was decanted for separation of
impurities. To define the best ethanol extraction conditions an experimental design with two
levels and three factors was used. Ethanol in the proportion of 4:1 (v:w) were used in the
extraction in bath with controlled temperature and agitation for one hour. The solution was
filtered under vacuum and the solvent was removed with cold air flow. The resultant oil mass
was calculated by gravimetry. Grapeseed oil presented an acidity value of 0.41%, and
pomegranate seed oil, 0.74%, within the required by ANVISA for refined oils. The induction
time for pomegranate seed oil was much lower (56’) than that achieved by grapeseed oil
(4h36’) indicating that this one presented bigger oxidative stability. This occurs, probably,
due to the high levels of polyunsaturated fatty acids presents in pomegranate seed oil. The
grape and pomegranate seed oils obtained by cold-pressing exhibit IC50 values of 31,441 g
am/ g DPPH e 3,600 g am/g DPPH, respectively. The major extraction efficiency by
anhydrous ethanol extraction was in the same condition for both seeds: 70°C and particle
SILVA, N. K. X
diameter minor then 0.40 mm. Aiming to achieve major antioxidant activity, the operational
conditions recommended were obtained with hydrated ethanol (90°GL) at 70°C. At this
conditions, grape and pomegranate seed oil presented IC50 of 18.9 g s/g DPPH and 645 g /g
DPPH, respectively. The ethanol extracted grapeseed oil presented high potential to be used
as antioxidant.
Keywords: Grapeseed, pomegranate seed, vegetable oil, residues, antioxidant activity.
SILVA, N. K. XI
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO 19
2 JUSTIFICATIVA E OBJETIVO 22
2.1 Justificativa 22
2.2 Objetivo geral 23
2.3 Objetivos específicos 23
3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 24
3.1 Produção de frutas 24
3.1.1 Uva 26
3.1.2 Romã 30
3.2 Antioxidantes e Alimentos funcionais 32
3.2.1 Técnicas de análise de capacidade antioxidante 36
3.2.2 Compostos fenólicos 37
3.2.3 Composição em lipídeos 39
3.3 Extração de óleos vegetais 43
3.4 Enzimas 45
3.5 Análises físicas e químicas 47
3.5.1 Reologia 47
3.5.2 Acidez 48
3.5.3 Estabilidade Oxidativa 49
3.5.4 Termogravimetria 50
4 MATERIAIS E MÉTODOS 52
4.1 Matérias-primas 52
4.1.1 Uva 52
4.1.2 Romã 52
4.1.3 Reagentes e enzimas 52
4.2 Extração do óleo 54
4.2.1 Preparação das sementes 54
4.2.2 Tratamento enzimático combinado com secagem 55
SILVA, N. K. XII
4.2.3 Prensagem 55
4.2.4 Extração com solvente 55
4.2.5 Planejamento experimental 56
4.3 Análises Físicas e químicas 58
4.3.1 Sementes 58
4.3.1.1 Umidade 58
4.3.1.2 Análise Granulométrica 58
4.3.1.3 Teor de óleo das sementes 59
4.3.2 Óleo 59
4.3.2.1 Acidez 59
4.3.2.2 Atividade antioxidante 60
4.3.2.3 Viscosidade 61
4.3.2.4 Estabilidade oxidativa 61
4.3.2.5 Análise térmica 62
4.4 Análise estatística 62
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO 63
5.1 Caracterização da matéria-prima 63
5.1.1 Teor de óleo das sementes 63
5.1.2 Umidade 64
5.1.3 Granulometria 65
5.2 Processamento e Caracterização 67
5.2.1 Prensagem 67
5.2.1.1 Capacidade antioxidante (CA) 68
5.2.1.2 Viscosidade 69
5.2.1.3 Análise térmica 71
a. Óleo de semente de uva obtido por extração etanólica 71
b. Óleo de semente de uva prensado 72
c. Óleo de semente de romã obtido por extração etanólica 73
d. Óleo de semente de romã prensado 74
5.2.2 Extração com solvente (Etanol) 75
5.2.2.1 Extração do óleo de semente de uva 75
5.2.2.2 Extração do óleo de semente de romã 76
5.2.2.3 Análise estatística 82
SILVA, N. K. XIII
a. Extração do óleo de semente de uva 82
b. Capacidade antioxidante para o óleo de semente de uva 83
c. Extração do óleo de semente romã 86
d. Capacidade antioxidante para o óleo de semente de romã 87
5.3 Análises Físico-Químicas 89
5.3.1 Acidez 89
5.3.2. Estabilidade Oxidativa 90
6 CONCLUSÃO 92
6.1 Sugestões e recomendações futuras 92
7 REFERÊNCIAS 94
SILVA, N. K. XIV
Lista de Ilustrações
Figura 3.1 Evolução da produção brasileira de frutas entre 2004 e 2010 24
Figura 3.2 Evolução da fruticultura em área colhida, produção e produtividade,
entre 2001 e 2009 25
Figura 3.3 Produção de uvas e vinhos no Brasil no período de 2002 a 2011. 27
Figura 3.4 Estrutura química do ácido punícico 32
Figura 3.6 Produção mundial de óleos vegetais, 1975 – 2007. 43
Figura 3.7 Decomposição do peróxido 49
Figura 4.1 Diagrama de blocos simplificado do processamento da romã em escala
piloto. 53
Quadro 4.1 Variáveis do planejamento fatorial 23 composto central. 57
Figura 5.1 – Distribuição granulométrica das sementes de uva moídas. 66
Figura 5.2 – Distribuição granulométrica das sementes de romã moídas. 67
Figura 5.3- Comportamento reológico do óleo de semente de uva. 70
Figura 5.4- Comportamento reológico do óleo de semente de uva. 70
Figura 5.5 – Curva TG do óleo de semente de uva, obtido por extração etanólica,
sob atmosfera de N2. Massa da amostra 5,07 mg, vazão de gás 20 ml/min e razão
de aquecimento 10ºC/min. 72
Figura 5.6 – Curva TG do óleo de semente de uva obtido por prensagem sob
atmosfera de N2. Massa da amostra 6,9 mg, vazão de gás 20 ml/min e razão de
aquecimento 10 ºC/min. 73
Figura 5.7 – Curva TG do óleo de semente de romã obtido por extração etanólica
sob atmosfera de N2. Massa da amostra 5,07 mg, vazão de gás 20 ml/min e razão
de aquecimento 10ºC/min. 74
Figura 5.8 – Curva TG do óleo de semente de romã obtido por prensagem sob
atmosfera de N2. Massa da amostra 5,91 mg, vazão de gás 20ml/min e razão de
aquecimento 10ºC/min. 75
Figura 5.9 – Diagrama de Pareto da variável “eficiência de extração”. A:Teor de
água no etanol, B:temperatura e C:granulometria . 83
Figura 5.10 – Diagrama de Pareto para avaliar os efeitos dos parâmetros no valor
de “EC50”. 85
SILVA, N. K. XV
Figura 5.11 – Diagrama de Pareto para avaliar os efeitos dos fatores na
“eficiência de extração”. 87
Figura 5.12.- Diagrama de Pareto para avaliar os efeitos dos parâmetros no valor
de “EC50” 88
SILVA, N. K. XVI
Lista de Tabelas
Tabela 3.1 Perfil de ácidos graxos (%) da fração lipídica do óleo da semente de
diferentes variedades de uva. 40
Tabela 3.2 Perfil de ácidos graxos saturados de óleos de sementes de romã (%,
média ± DP). 41
Tabela 3.3 Perfil de ácidos graxos insaturados de óleos de sementes de romã (%,
média ± DP). 42
Tabela 4.1 Frações da romã processada na Embrapa 54
Tabela 4.2 Tamanho de abertura do conjunto de peneiras. 59
Tabela 5.1 Teor de óleo das sementes, média ± CV, usando éter como solvente
extrator. 63
Tabela 5.2 Umidade das sementes 64
Tabela 5.3 Distribuição granulométrica das sementes de uva moídas. 65
Tabela 5.4 Distribuição granulométrica das sementes de romã moídas. 66
Tabela 5.5 Rendimento e eficiência do processo de prensagem das sementes de
uva. 68
Tabela 5.6 Resultados da CA do óleo de semente de romã e de uva prensados 69
Tabela 5.7 Viscosidade dos óleos de semente de uva e de romã. 69
Tabela 5.8 Resultados da extração do óleo de semente de uva nas condições
operacionais selecionadas: Eficiência e Atividade antioxidante. 78
Tabela 5.9 Resultados da extração do óleo de semente de romã nas condições
operacionais selecionadas: Eficiência e Atividade antioxidante. 79
Tabela 5.10 Valores da capacidade antioxidante de óleos vegetais. 81
Tabela 5.11 Índice de acidez dos óleos prensados. 89
Tabela 5.12 Período de indução dos óleos prensados. 90
SILVA, N. K. XVII
Lista de Equações
Equação 3.1 pH 48
Equação 4.1 Teor de Umidade 58
Equação 4.2 Índice de Acidez 60
Equação 5.1 Modelo Matemático 82
Equação 5.2 Modelo Matemático 84
Equação 5.3 Modelo Matemático 86
Equação 5.4 Modelo Matemático 88
SILVA, N. K. XVIII
Lista de Siglas
AA Atividade antioxidante
AG Ácidos graxos
ANVISA Agência Nacional de Vigilância Sanitária
BHT Butilhidroxitolueno
CA Capacidade antioxidante
CEAGESP Companhia de Entrepostos e Armazéns Gerais de São Paulo
ChEBI The database and ontology of Chemical Entities of Biological
Interest
DHA Ácido docosahexanóico
DPPH 2,2-difenil-1- picril-hidrazil
EC50 Concentração Efetiva
EMBRAPA Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária
EPA Ácido eicosapentaenóico
ERN Espécies reativas de nitrogênio
ERO Espécies reativas de oxigênio
ESR Electron spin resonance
ET Transferência de elétrons
HAT Transferência de átomos de hidrogênio
IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística
IBRAF Instituto Brasileiro de Frutas
IBRAVIN Instituto Brasileiro do Vinho
ORAC Capacidade antioxidante em radicais de oxigênio
TE Tratamento enzimático
TEAC Capacidade antioxidante em equivalentes Trolox
UVIBRA União Brasileira de Vitivinicultura
SILVA, N. K. 19
1 INTRODUÇÃO
A busca por fontes alternativas para suprir o aumento na demanda por óleos
vegetais tem revelado que a fração lipídica obtida a partir de coprodutos da
agroindústria (em particular das sementes de frutas) contém um teor importante de
ácidos graxos poliinsaturados. Estes ácidos graxos são fortemente recomendados
para suplementação da dieta, pois reduzem a incidência de doenças inflamatórias
de alto risco para a saúde humana.
Por outro lado, coprodutos agroindustriais frequentemente proporcionam
sérios problemas de poluição no solo, em águas superficiais e em águas
subterrâneas. Os resíduos destas atividades apresentam, em geral, grande
concentração de material orgânico e o seu lançamento em corpos hídricos provoca
redução na taxa de oxigênio dissolvido.
Em 2011, a produção nacional de vinhos foi de cerca de 300 milhões de litros
(UVIBRA, 2012), incluindo as variedades de uva vinífera e comum. Tal quantidade
gerou aproximadamente 80 mil toneladas de bagaço de uva, oriundo da produção de
vinhos. Normalmente, o destino do bagaço é ser utilizado como adubo na própria
cultura, mas tal quantidade de bagaço é excessiva para o campo, obrigando os
produtores a investir recursos para o descarte legalizado desse resíduo.Há projetos
para transformar o bagaço em energia através da queima de pellets (KRATZ, 2011),
considerando o uso do óleo de semente de uva na elaboração de cosméticos com
alto valor agregado, os destinos citados acima podem ser considerados
desperdícios.
O óleo de uva possui propriedades cosméticas já bem conhecidas, e nos
últimos anos tem sido estudado para utilização como ingrediente em alimentos
funcionais, devido à sua capacidade antioxidante.
Não há dados sobre a produção nacional de romã, mas a tendência aponta
para o crescimento desta cultura no país. Segundo a CEAGESP na cidade de São
Paulo, foram comercializadas em média 200 toneladas da fruta nos anos de 2001 a
2004 (JARDINI & MANCINI FILHO, 2007), mas já no ano de 2011, cerca de 380
SILVA, N. K. 20
toneladas foram comercializadas no mesmo local (KRATZ, 2011).Esta cultura
despertou interesse dos produtores do semiárido brasileiro. A região já possui um
plantio comercial de uma variedade importada da Índia. A Embrapa Semiárido
estuda a adaptação desta cultura e a Embrapa Agroindústria de Alimentos avalia o
potencial antioxidante do suco (SANTIAGO et al, 2011).
A produção de frutos da romãzeira ainda é incipiente no Brasil, cuja produção
comercial ocorre principalmente no semiárido na região de Juazeiro/Petrolina, não
existindo ainda uma demanda para processamento de resíduos na indústria
nacional, pois os frutos são consumidos na forma fresca. Porém as fazendas
produtoras de frutas dessa região têm projetos para implantação de agroindústrias
visando o aproveitamento integral das matérias-primas. É certo que a produção de
derivados da romã também é crescente, da mesma forma que ocorre com outras
frutas, e o bagaço gerado contribuirá para ampliar os problemas ambientais
causados pela agroindústria. Estudos que visem desenvolver processos para
elaboração de produtos de romã são importantes para que se promova sua
integração a uma linha de agroindustrialização de outras frutas.
Com o crescente interesse da população por alimentos saudáveis e
funcionais, o óleo de semente de romã já é comercializado, seja em cápsulas, seja
como ingrediente em cosméticos. Pesquisas demonstram que se trata de um óleo
com elevada capacidade antioxidante, antiinflamatória e até mesmo antitumoral
(WERKMAN & GRANATO, 2008).
A extração do óleo de sementes é feita industrialmente por prensagem
seguida de uma etapa de extração com solventes orgânicos, particularmente
hexano. Devido à toxicidade desse solvente, o processo é potencialmente perigoso
para os trabalhadores e para o meio ambiente.
Por ser um solvente renovável, menos agressivo à saúde e ambientalmente
mais amigável, o etanol tem sido avaliado para extração de óleos vegetais (LIAUW
et al., 2008; FREITAS et al., 2007; CHIEM et al., 1990). Além disso, a grande
produção de etanol a partir de cana-de-açúcar no Brasil coloca o país em um lugar
de destaque na busca mundial por combustíveis renováveis. Neste trabalho
SILVA, N. K. 21
pretende-se avaliar o potencial de resíduos agroindustriais da produção de vinho e
de suco de romã como matéria-prima para extração de óleo das sementes visando a
obtenção de produtos bioativos e seus derivados.
SILVA, N. K. 22
2 JUSTIFICATIVA E OBJETIVO
2.1 Justificativa
A crescente preocupação da população em obter produtos saudáveis e com
componentes bioativos, aliada a pouca praticidade do consumo de determinadas
frutas leva a um aumento na busca por produtos processados de frutas, como sucos
e outros produtos. A romã é uma das frutas com grande potencial de crescimento na
mesa do brasileiro devido ao consumo já difundido em outros países, in natura ou
processada, aliado aos benefícios já comprovados de todas as partes dessa fruta. O
processamento para extração do suco gera grande quantidade de bagaço, ainda
com grande conteúdo de compostos antioxidantes.
Uma enorme quantidade de bagaço de uva é gerada todo ano pela fabricação
de sucos e vinho. O óleo extraído da semente de uva tem conhecidas propriedades
cosméticas, e tem valor apreciado no mercado. Hoje, o bagaço de uva gerado
representa um custo para as usinas processadoras que atendem à legislação de
descarte correto dos resíduos. O reaproveitamento do bagaço, além de diminuir o
custo de produção, pode minimizar o passivo ambiental, gerar novos produtos de
elevada qualidade bioativa e aumentar a renda do produtor.
O estudo desenvolvido para os bagaços de uva e romã permitirá o projeto de
uma planta multipropósito para valorização de coprodutos da agroindústria. Esta
poderá, ainda, ser integrada à cadeia de processamento de goiaba, morango,
tomate e outras frutas cujas sementes sejam ricas em lipídeos e compostos
fenólicos.
SILVA, N. K. 23
2.2 Objetivo Geral
O objetivo geral desse trabalho foi utilizar os bagaços de uva e de romã,
gerados na produção de vinhos e de sucos, para extração do óleo das sementes;
visando um produto com alta atividade antioxidante.
2.3 Objetivos específicos
a) Realizar a extração de óleo das sementes de uva e romã provenientes do
bagaço por prensagem a frio;
b) Avaliação da acidez, estabilidade oxidativa e estabilidade térmica dos óleos
prensados a frio,
c) Seleção das melhores condições de extração com etanol dos óleos de semente
de uva e de romã, por meio de um delineamento experimental, de forma a
maximizar a atividade antioxidante;
SILVA, N. K. 24
3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
3.1 Produção de frutas
O Brasil é um grande produtor de frutas, tanto em quantidade quanto em
diversidade. No território nacional são produzidas frutas de excelente qualidade, de
modo a suprir continuamente o mercado em todas as estações. A diversidade
climática, aliada a existência de solos férteis, tornam o Brasil um país adequado
para a produção de uma considerável variedade de frutas tropicais e subtropicais
(BARROS, 2011).
A produção nacional de frutas aumentou 19% entre 2001 e 2009 (BRASIL,
2011a) e ultrapassou 42 milhões de toneladas em 2010 (IBGE, 2011). Do total de
frutas frescas e processadas produzidas no Brasil, 31% são exportadas para
diversas partes do mundo (BRAZILIAN FRUIT, 2012).
Cerca de 53% da produção brasileira é destinada ao mercado de frutas
processadas e 47% ao mercado de frutas frescas (SOUSA, VIEIRA, & LIMA, 2011).
No caso da uva, cerca de metade da produção nacional é destinada à elaboração de
vinhos, sucos e outros derivados (IBRAVIN, 2012). As Figuras 3.1 e 3.2 mostram a
evolução apresentada pela fruticultura brasileira nos últimos anos.
Figura 3.1 Evolução da produção brasileira de frutas entre 2004 e 2010
(Dados: IBRAF/IBGE, 2012)
36,0
37,0
38,0
39,0
40,0
41,0
42,0
43,0
44,0
2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
Pro
du
ção
(m
ilhõ
es
de
to
n)
Ano
SILVA, N. K. 25
Figura 3.2 Evolução da fruticultura em área colhida, produção e produtividade, entre
2001 e 2009 (Fonte: BRASIL, 2011a)
Frutas como a romã (Punica granatum), a maçã (Malus communis Lamk) e a
uva (Vitis vinifera) apresentam excelente potencial de estudo com ênfase na
atividade antioxidante e também no reaproveitamento de partes não consumidas,
como cascas e sementes, que se acumulam como resíduos do setor agroindustrial
brasileiro (BARROS, 2011).
No Brasil, o bagaço gerado no processamento de frutas é restrito a aplicações
como adubo, e as empresas do setor de sucos, por falta de logística e tecnologia
apropriada, pagam para a remoção do bagaço (SILVA et al 2012). Os bagaços
gerados pelo processamento de frutas ainda contêm grande quantidade de
compostos fitoterápicos de interesse comercial, como lipídeos, corantes naturais e
compostos fenólicos, e seu reaproveitamento pode aumentar a oferta de produtos
nutracêuticos no mercado, gerar maior valor agregado e reduzir os impactos
ambientais gerados pela liberação de grandes volumes de resíduos nos sistemas
agrícolas (AMENDOLA, et al.2010).
SILVA, N. K. 26
3.1.1 Uva
A uva é uma fruta consumida desde os primórdios da civilização. Pesquisas
arqueológicas indicam que a uva já era cultivada há mais de 4000 anos a.C., e
apesar das origens das primeiras produções dos vinhos serem incertas, as
civilizações vêm aperfeiçoando-a. As pesquisas de Louis Pasteur sobre a
fermentação no século XIX possibilitaram o desenvolvimento da produção de vinhos
para o grande comércio. (STEVENSON, 1998).
A vitivinicultura no Brasil foi iniciada no século XVI, com a chegada dos
colonizadores portugueses. As primeiras variedades introduzidas no Brasil pelos
portugueses em 1535 foram de uvas finas da espécie Vitis vinifera, destinadas à
elaboração de vinhos e consumo in natura. No entanto a viticultura brasileira se
firmou comercialmente com o cultivo de uvas americanas em especial a cultivar
Isabel (Vitis labrusca) pelos imigrantes italianos em meados de 1860 (CAMARGO,
MAIA E RITCHEK, 2010).
A partir do século XX o cultivo de uvas europeias se consolidou com a
produção dos primeiros vinhos varietais e vem se expandindo geograficamente.
Graças às novas tecnologias, a partir de meados do século a cultura da uva pôde
ser levada para regiões emergentes como o Vale do São Francisco (Bahia e
Pernambuco), norte do Paraná, noroeste Paulista e norte de Minas Gerais.
Atualmente a uva no Brasil é cultivada em regiões de climas temperado, subtropical
e tropical, principalmente nos estados do Rio Grande do Sul e de Santa Catarina,
responsáveis por 97% da produção nacional de vinhos (FREITAS, 2007) sendo
oferecida o ano todo (CAMARGO, TONIETTO E HOFFMAN, 2011).
Em 2011, observou-se que além do aumento da safra que atingiu 1,46
milhões de toneladas o perfil de distribuição também se alterou, com 57% da safra
destinada a elaboração de vinhos, sucos e derivados, superando a safra de 2008 e
2009 (MELLO, 2012). E embora o Brasil ocupe apenas o 19° lugar mundial em área
cultivada de vinícolas,a produção de uvas, sucos e vinhos é uma atividade comercial
importante para as regiões Sul e Nordeste (GUERRA, et al, 2009). O Rio Grande do
Sul é o principal estado produtor de derivados da uva, sendo responsável por cerca
SILVA, N. K. 27
de 90% da produção nacional, quando se somam vinhos e suco (IBRAVIN, 2011). A
Figura 3.3 ilustra a produção de uvas e vinhos no Brasil nos últimos 10 anos.
Figura 3.3 Produção de uvas e vinhos no Brasil no período de 2002 a 2011. Fonte:
UVIBRA (2012)
A uva utilizada para produção de vinhos fornece um rendimento máximo de
80% em líquido. Portanto, cerca de 20% em peso da uva utilizada para produção de
vinhos se transforma em bagaço (sementes e cascas). Se forem levadas em conta
as etapas intermediárias do processo gera-se, adicionalmente, 5% em borras,
tartaratos e outros sólidos, oriundos, principalmente, das etapas de filtração. Pode-
se inferir a partir desses valores que 1 kg de uva produz 750 mL de vinho
(Comunicação oral de Raul Luiz Ben – EMBRAPA Uva e Vinho, 2012).
Com a produção de vinhos em larga escala, produtores e indústrias da área
vinícola enfrentam o problema de descarte da biomassa residual da fermentação
alcoólica (FREITAS, 2007). Da produção total de uvas, cerca de 45% é destinada ao
processamento e 55% é comercializado para consumo direto. As indústrias vinícolas
brasileiras utilizam principalmente a variedade Isabel (híbrida) para a fabricação de
0
200.000
400.000
600.000
800.000
1.000.000
1.200.000
2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
Pro
du
ção
(m
il L
ou
mil
kg)
Vinhos
Uvas
SILVA, N. K. 28
vinhos considerados comuns e as variedades Chardonay e Sauvignon, para vinhos
considerados nobres (FREITAS, 2007).
A indústria vinícola produz um resíduo de biomassa basicamente composto
por cascas, sementes e engaço (hastes de uvas) (DIAS, 2002). Devido à lenta
biodegradabilidade das sementes, este não é o material mais indicado para
adubação do solo, visto que não propicia a conversão total da matéria orgânica de
uma safra para outra. Além disso, o alto teor de fibras torna inviável o uso deste
resíduo para elaboração de ração animal em grande escala (DIAS, 2002).
A quantidade de sementes presente na uva (fruto) pode variar entre uma e
quatro. Uvas com maior número de sementes apresentam maior peso, menor teor
de açúcar e maior acidez. As sementes representam de 2 a 5% do peso da uva e
contêm cerca de 10 a 20% de óleo comestível considerado de boa qualidade. De
100 kg de resíduo úmido produzido pela indústria, são obtidos cerca de 10 a 12 kg
de sementes (OLIVEIRA, ECHEVENGUÁ, MESSIAS, 2003).
O óleo de semente de uva já é industrializado na Europa (variedade Vitis
vinífera) e é conhecido por ter em sua constituição um alto teor de ácidos graxos
insaturados, principalmente linoléico e oléico, além de apresentar atividade
antioxidante já comprovada (FREITAS, 2007). O óleo de semente de uva possui um
alto valor agregado e é amplamente utilizado nas indústrias químicas, farmacêutica
e de cosméticos, devido a uma série de propriedades profiláticas e terapêuticas
(DIAS, 2002).
O óleo de semente de uva apesar de ter uma composição média de 10% de
ácidos graxos saturados e 90% de ácidos graxos poli e monoinsaturados, em
especial o linoleico (58 a 78%) e o oleico (3 a 15%), apresenta um ponto de fumaça
elevado (190-230 ºC) o que permite seu uso também sob altas temperaturas
(MORIN, 1996 apud BAIL et al., 2008).
Desde 1930 o óleo de semente de uva é usado na Europa como óleo
comestível. Alemanha, França e Itália foram os primeiros países a beneficiarem a
semente de uva, enquanto que, na América do Sul, Argentina e Chile foram os
pioneiros (ROCKENBACH et al, 2010). Devido às suas excepcionais qualidades,
SILVA, N. K. 29
este óleo pode substituir praticamente todos os óleos vegetais tradicionalmente
consumidos crus (oliva, soja, etc.), com a vantagem de apresentar alto teor de
vitamina E e insaponificáveis que inibem os processos oxidativos, e maior
digestibilidade (97,2%) se comparado ao óleo de soja (95%) (DIAS, 2002).
O óleo de semente de uva é rico em ácidos graxos poliinsaturados, em
especial o linoleico, que pode estar presente em até 60% (ROCKENBACH et al
2010). Compostos fenólicos de interesse biológico, como proantocianidinas e
taninos também são encontrados nas sementes de uva (VENDUSCULO, 2002).
Estes compostos apresentam como principais atividades farmacológicas a ação
antimicrobiana (MARASCHIN, 2002), a prevenção do estresse oxidativo celular
(JAYAPRAKASHA, 2001; TEBIB, 1997), o combate aos radicais livres
(ROYCHOWDHURY, 2001) e os efeitos antitumoral (JAYAPRAKASHA, 2001) e
cardioprotetor (SATO, 2001;1999).
A distribuição média dos compostos fenólicos na uva é de 84% na semente,
15% na casca e 1% na polpa, com predomínio dos taninos condensados nas
sementes e ácidos e outros flavonóides na casca (Pastrana-Bonilla, et al. 2003).
Brazinha e Crespo (2010) afirmam que o resíduo proveniente do processamento da
uva pode alcançar altos preços quando usado como aditivos nutricionais, com
grande interesse nos compostos fenólicos, principalmente flavonóides nas cascas e
sementes; ou ainda, como matéria prima na indústria cosmética. Corroborando com
os referidos autores verifica-se que a maioria dos estudos com o bagaço de uva está
sendo direcionada à recuperação dos compostos fenólicos que por apresentarem
atividade antioxidante, vem despertando o interesse pelas possíveis propriedades
biológicas e tecnológicas como ingredientes funcionais ou aditivos naturais, etc.
Segundo Gergova et al. (1993), a parede celular da semente de uva é
constituída de 30% de celulose e 49% de lignina. Esta elevada proporção de lignina
na semente dificulta a extração do óleo por processos mecânicos e ainda é um
desafio para a viabilização técnica e econômica do processo em escala comercial.
SILVA, N. K. 30
3.1.2 Romã
A romã (Punica granatum Linn) é uma planta da família das Punicaceae. É
originária do nordeste da Índia e mundialmente cultivada nas regiões de clima
tropical e subtropical (SOUSA et al. 1991). O fruto da Romã é considerado como
símbolo da vida, longevidade, saúde, feminilidade, fecundidade, conhecimento,
moralidade e imortalidade, espiritualidade, e até da divindade (MAHDIHASSAN,
1984).
Os frutos da romãzeira são do tipo baga, globóides, medindo até 12 cm, com
numerosas sementes envolvidas por um arilo róseo, contendo um líquido adocicado.
Romãzeiras têm sido cultivadas e naturalizadas por toda a região do Mediterrâneo.
É mundialmente cultivada em plantações comerciais, inclusive no Brasil (LORENZI &
MATOS, 2008). É um dos frutos de maior importância comercial no Irã (maior
produtor mundial) e sua produção total em 2003 foi de 665 mil toneladas (FADAVI,
2005). Na Tunisia, a romã é cultivada tradicionalmente desde tempos antigos sob as
mais diversas condições climáticas. A romã é bem conhecida na região costeira e
em muitas regiões no interior do país.
O fruto é composto por, aproximadamente, 3% de semente, 30% de polpa e
67% de casca. O início do uso medicinal da romã tem data imprecisa, porém, um
texto escrito há 800 anos intitulado The Book of the Pomegranate (O Livro da Romã)
associa esta fruta ao aspecto feminino da criação. A romã apresenta características
ligadas a tradições e rituais em culturas como judaísmo, cristianismo, budismo e
outras. Na índia, a romã é usada no tratamento do diabete mellitus (BARROS,
2011). No Brasil, a casca de romã é popularmente utilizada no tratamento de
inflamações bucais e da garganta.
A produção nacional de romã apresenta crescimento ascendente,
principalmente no semi-árido. As plantações comerciais incentivadas tem como
metainserir esta fruta no mercado nacional visando, principalmente, a extração de
compostos nutracêuticos e elaboração de novos produtos com alta atividade
antioxidante, a partir do aproveitamento integral do fruto (EMBRAPA, 2011).
SILVA, N. K. 31
O fruto contém, entre os seus princípios ativos, tanino em grande quantidade
(em torno de 22% a 25% de ácido punicotânico). Seus alcalóides possuem
propriedades digestiva, espasmolítica, anti-diarréica e anti-helmíntica, possuindo
ação tóxica específica contra a tênia. Por conterem moléculas ricas em corantes,
podem ser úteis no tingimento de tecidos (HOLETZ et al., 2002).
Um estudo realizado pelo RENISUS – Relação Nacional de Plantas
Medicinais, divulgada pelo Programa Nacional de Plantas Medicinais e Fitoterápicos
do Ministério da Saúde teve como objetivos orientar a elaboração de uma relação de
fitoterápicos disponíveis para o uso da população, com segurança e eficácia para o
tratamento de determinadas doenças. Neste estudo, foram listadas 71 espécies de
plantas medicinais e dentre elas, encontra-se a romã, Punica granatum (ELFALLEH
et al., 2011).
Kýralan, Gölükcü & Tokgöz (2009) avaliaram 11 variedades de romã
cultivadas na Turquia e colhidas na primavera. Eles encontraram teores de óleo na
semente entre 14 e 25%, dependendo da variedade. Encontraram ainda, 11
diferentes ácidos graxos em todas as amostras.
O óleo da semente de romã possui alta atividade antioxidante e é
caracterizado pelo elevado teor de ácidos graxos poliinsaturados, principalmente o
punícico, e ainda os ácidos linolênico, linoleico, oleico, esteárico e palmítico
(OZGUL-YUCEL, 2005; FADAFI et al., 2005). Dados reportados por Viuda-Martoset
al. (2010) indicaram que o ácido punícico possui propriedades antiinflamatórias e
antitumorais. Assim, o óleo da semente de romã tem grande potencial para ser
utilizado como ingrediente na formulação de alimentos funcionais e na indústria
farmacêutica (SILVA et al., 2012).
O óleo de semente de romã foi pesquisado e sugerido por Caligiani et al.
(2010) como uma fonte alimentar de valor nutracêutico no metabolismo do
colesterol. Este óleo contém cerca de 80% de um ácido graxo trans-18-carbono, raro
e conhecido por ácido punícico (ABBASI et al, 2008), de nomenclatura IUPAC ácido
(9Z,11E,13Z)-octadeca-9,11,13-trienóico, de fórmula química C18H30O2 (ChEBI,
2011).
SILVA, N. K. 32
A Figura 3.4 ilustra a estrutura química do ácido punícico.
Figura 3.4 Estrutura química do ácido punícico. Fonte: ChEBI, 2011.
Recentemente, tem havido um aumento no uso de extratos do fruto da
romãzeira como ingredientes botânicos em medicamentos herbais e suplementos
alimentares. O conteúdo de antocianinas e taninos na casca de romã é maior que no
suco e no óleo (ELFALLEH et al., 2011).
Conforme estudos realizados por Lorenzi & Matos (2008) a análise
fotoquímica da romãzeira registra a presença de até 28% de taninos gálicos na
casca do caule e dos frutos e, em menor quantidade, nas folhas. A capacidade
antioxidante e o perfil lipídico da romã foram determinados por Pande & Akoh(2009).
Os resultados mostraram que a casca contém maior teor de taninos hidrolisáveis.
Em geral, a capacidade antioxidante foi encontrada em folhas, seguido da casca,
polpa e sementes.
3.2 Antioxidantes e Alimentos funcionais
A vida em aerobiose se caracteriza pela contínua produção de espécies
reativas de oxigênio (EROs), que é contrabalanceada pela contínua produção de
defesas antioxidantes. Assim, em condições fisiológicas, o balanço entre agentes
pró-oxidantes e as defesas antioxidantes se mantém equilibrado (BELLÓ-KLEIN,
2002).
Frequentemente refere-se aos antioxidantes como compostos não nutritivos
produzidos pelas plantas como um meio de proteção contra diversos patógenos e
radiação ultravioleta (ELFALLEH et al., 2011).
SILVA, N. K. 33
Os antioxidantes atuam em diferentes níveis na produção dos organismos,
impedindo a formação dos radicais livres, pela inibição das reações em cadeia;
interceptando aqueles radicais gerados por fontes endógenas ou exógenas;
impedindo a ação sobre os lipídeos, as proteínas e as cadeias do DNA, evitando
perda da integridade celular ou reparando as lesões causadas pelos próprios
radicais livres (GARCIA-ALONSO et al., 2004).
A produção de espécies reativas de oxigênio (ERO), de nitrogênio (ERN),
entre outras espécies reativas, é parte integrante do metabolismo humano e é
observada em diversas condições fisiológicas. O estresse oxidativo resulta do
desequilíbrio entre o sistema pró e antioxidante com predomínio dos oxidantes, com
consequente dano ao organismo. (VASCONCELOS, 2007).
O equilíbrio das espécies reativas no organismo pode ser controlado pela
ação de enzimas endógenas de ação antioxidante (superóxido- dismutase, catalase
e glutationa peroxidase) e também por antioxidantes de origem externa provenientes
da alimentação, como as vitaminas A, C e E e os compostos fenólicos (JARDINI,
2010).
Há fatores de diversas ordens associados ao estresse oxidativo, tais como:
hábitos de vida considerados inapropriados (consumo de álcool, tabagismo, dieta
inadequada, exercício físico realizado de forma extrema e exposição à radiação não
ionizante ultravioleta e outras ondas curtas); condições ambientais impróprias
(temperatura elevada e poluição ambiental, domiciliar e ocupacional);
envelhecimento e estados psicológicos que provoquem estresse emocional. Há
também patologias crônicas (diabetes mellitus, hipertensão arterial, câncer, entre
outras) e patologias degenerativas (Mal de Alzheimer e Mal de Parkinson)
associadas ao estresse oxidativo (OLIVEIRA & VALENTIM, 2009).
Existem evidencias crescentes de que o estresse oxidativo desempenha um
importante papel em varias condições clinicas. De um modo geral, danos tissulares
podem ser causados por espécies reativas e/ou resultar de um acúmulo delas. Em
alguns casos as ERO e ERN podem apresentar uma contribuição significativa, em
outros casos, não (SALVADOR, 2004, p. 26).
SILVA, N. K. 34
Os efeitos deletérios causados pelo acúmulo de espécies reativas de oxigênio
podem ser minimizados através da ação de compostos redutores. “Antioxidantes” é
o nome dado a um grupo amplo de substancias que possuem a habilidade de
neutralizar radicais livres pela doação de seus próprios elétrons. Eles agem como
protetores, ajudando a prevenir danos nas células e tecidos (PACKER, Chapter 1,
2005).
Quando se trata de antioxidantes de baixo peso molecular, entre os mais
estudados incluem-se algumas vitaminas (C, E e A), outros produtos naturais (ex.:
carotenoides, flavonoides, outros polifenóis, furanóides e tióis) e produtos sintéticos
(ex.: Ebselen, N-acetilcisteína e Trolox) (OLIVEIRA & VALENTIM, 2009).
Como aditivo alimentar, a função específica do antioxidante é retardar ou
impedir a deterioração dos alimentos, notadamente óleos e gorduras, evitando a
formação de “ranço”, ou rancidez, por processo de oxidação (GAVA, 1984, p. 263).
“Oxidação lipídica” é o termo geral utilizado para descrever uma sequência
complexa de alterações químicas resultantes da interação de lipídeos com oxigênio.
Os triacilgliceróis e os fosfolipídeos tem pouca volatilidade e, portanto, não
contribuem de forma direta para o aroma dos alimentos. Durante reações de
oxidação de lipídeos, os ácidos graxos esterificados em triacilgliceróis e fosfolipídeos
decompõem-se, formando moléculas pequenas e muito voláteis que produzem os
aromas indesejados conhecidos como rancidez oxidativa. A parte central das
reações de oxidação lipídicas são as espécies moleculares conhecidas como
radicais livres (DAMODARAN, PARKIN, FENNEMA, 2008, p. 156).
Os testes expressando potencial antioxidante podem ser categorizados em
dois grupos: ensaios para detecção de radicais livres e ensaios que testam a
habilidade em inibir a oxidação lipídica sob condições aceleradas. Assim, o modelo
para detecção estável de radicais livres é amplamente utilizado para estimar as
propriedades antioxidantes em um tempo relativamente curto com alta
confiabilidade, quando comparado a outros métodos. Dados reportados sobre
detecção de radicais livres em óleos vegetais são muito escassos. (RAMADAN,
MOERSEL, 2006).
SILVA, N. K. 35
Nos alimentos vegetais não processados os antioxidantes estão presentes
naturalmente, conferindo-lhes proteção contra o estresse oxidativo. Os antioxidantes
presentes nos vegetais exercem efeitos benéficos aos organismos como a
capacidade de sequestrar os radicais livres (PRADO, 2009).
Bons hábitos alimentares podem ajudar a prevenir diversas doenças
potencialmente fatais. Porém a maioria das pessoas tem dificuldades de se
alimentar de forma saudável. Com isso, nas últimas décadas, a indústria alimentícia
vem buscando incorporar substâncias com atividades bioativas em produtos
industrializados, mais práticos para o consumo, sem perder o valor nutritivo de seus
alimentos, atendendo à demanda do novo mercado.
Uma ampla gama de suplementos dietéticos, antioxidantes e provitaminas
derivados de plantas que auxiliam na manutenção da saúde e combatem doenças
são agora descritos como alimentos funcionais, nutricêuticos e nutracêuticos
(ELFALLEH et al., 2011).
Os termos “alimentos funcionais” e “nutracêuticos” têm sido considerados
sinônimos, porém há diferenças. Os alimentos funcionais devem ser comercializados
na forma de alimento comum, serem consumidos como parte da dieta e produzir
benefícios específicos à saúde, como a diminuição do risco de diversas doenças e
manutenção do bem estar físico e mental (MORAES& COLLA, 2007). Segundo a
Portaria nº 398, de 30/04/1999, da Secretaria de Vigilância Sanitária do Ministério da
Saúde (BRASIL, 1999a), “alimento funcional é todo aquele alimento ou ingrediente
que, além das funções nutricionais básicas, quando consumido na dieta usual,
produz efeitos metabólicos e/ou fisiológicos e/ou benéficos à saúde, devendo ser
seguro para consumo sem supervisão médica”. Estabelece ainda que “Não são
permitidas alegações de saúde que façam referência à cura ou prevenção de
doenças”.
A ANVISA estabelece, na Resolução RDC n° 48, de 16/03/2004 (BRASIL,
2004), que fitoterápico é o “medicamento obtido empregando-se exclusivamente
matérias-primas ativas vegetais. É caracterizado pelo conhecimento da eficácia e
dos riscos de seu uso, assim como pela reprodutibilidade e constância de sua
SILVA, N. K. 36
qualidade”. Já o termo nutracêutico define uma ampla variedade de alimentos e
componentes alimentícios com apelos médico ou de saúde. Tais produtos podem
abranger nutrientes isolados, suplementos dietéticos e dietas para alimentos
geneticamente planejados, alimentos funcionais, produtos herbais e alimentos
processados tais como cereais, sopas e bebidas (KWAK & JUKES, 2001).
3.2.1 Técnicas de análise de capacidade antioxidante
Um grande problema relacionado às ERO e ERN é a dificuldade de suas
medições in vivo. A única técnica que permite a detecção de radicais livres
diretamente é a electron spin resonance (ESR) (SALVADOR & HENRIQUES, 2004,
p. 25). Tal método apresenta diversas desvantagens, e métodos indiretos são mais
utilizados em estudos in vitro.
Numerosos estudos in vitro tem sido conduzidos para avaliação da
capacidade antioxidante total de produtos alimentícios. Até agora, entretanto, não
há método oficial padronizado, e assim é recomendado que cada avaliação deva ser
feita com várias condições de oxidação e diferentes métodos de medidas (FRANKEL
& MEYER, 2000). Os métodos para medidas da capacidade antioxidante podem ser
divididos em dois grupos, de acordo com o mecanismo de reação: métodos
baseados na transferência de átomos de hidrogênio (HAT) e métodos baseados na
transferência de elétrons (ET) (HUANG et al., 2005).
A maioria dos ensaios baseados em HAT utilizam a competição entre
antioxidante e substrato pelos radicais peroxil gerados termicamente pela
decomposição de azo-compostos. Ensaios baseados em ET medem a capacidade
do antioxidante em reduzir um oxidante, que muda de cor quando reduzido. A
variação da cor é correlacionada com concentrações de antioxidante da amostra
(ZULUETA et al., 2009).
Sánchez-Moreno, (2002) afirma que os métodos para determinar a atividade
antioxidante podem ser baseados na captura do radical peroxila (ORAC, TRAP),
poder de redução do metal (FRAP; CUPRAC), captura do radical hidroxila (método
de desoxirribose), captura do radical orgânico (ABTS, DPPH), quantificação de
SILVA, N. K. 37
produtos formados durante a peroxidação de lipídios (TBARS, oxidação do LDL, co-
oxidação do β-caroteno).
Ensaios da capacidade antioxidante em equivalentes Trolox (TEAC), ORAC,
ABTS, FRAP e DPPH são os mais populares atualmente (PÉREZ-JIMÉNEZ e
SAURA-CALIXTO, 2006; SÁNCHEZ-MORENO, 2002). O método DPPH é o mais
recomendado para determinação de atividade antioxidante em óleos vegetais.
3.2.2 Compostos fenólicos
Compostos polifenólicos são substâncias bioativas amplamente distribuídas
no reino vegetal. São essenciais para o crescimento e reprodução das plantas, e são
produzidos como uma resposta para defesa das plantas contra patógenos e
estresse em geral. Quimicamente, são compostos com anéis aromáticos ligados a
um ou mais grupos hidroxila. Eles são um grupo importante com numerosas
substâncias. Incluem compostos simples, como ácidos fenólicos e também
moléculas mais complexas como taninos hidrolisados e condensados (YORDI et al.,
2012).
A atividade biológica dos polifenóis está bastante estudada. Estes compostos
apresentam atividade antioxidante, anticarcinogênica, antiaterogênica,
cardiopreventiva, antimicrobiana, antiviral, neuroprotetora e antiinflamatória (MAG,
1995, cap. 4).
A atividade antioxidante de compostos fenólicos se deve principalmente à
suas propriedades redox que o transformam em agentes redutores, doadores de
hidrogênio, supressores de oxigênio singlete, e ainda pode apresentar um potencial
quelante metálico. Além disso, o sinergismo entre os antioxidantes na mistura
tornam a atividade antioxidante não apenas dependente da concentração, mas
também da estrutura e da interação entre estes compostos (ELFALLEH et al., 2011).
Dentre os compostos fenólicos de origem natural destacam-se os flavonóides
e os ácidos fenólicos, e a classificação ocorre de acordo com as suas estruturas
químicas (KARAKAYA, 2004). Ácidos fenólicos são amplamente distribuídos no
SILVA, N. K. 38
reino vegetal. Eles normalmente aparecem como ésteres de ácidos orgânicos ou
glicosídeos (YANISHLIEVA-MASLAROVA, Chapter 3, 2001).
O vinho tinto é rico em compostos fenólicos variados, com propriedades
antioxidantes e antiinflamatórias. Tais compostos também estão presentes nos
resíduos. O composto mais estudado é o resveratrol, o qual tem sido associado à
redução do risco de doenças cardiovasculares, degeneração macular, esteatose
hepática e câncer de mama.
O ácido gálico está presente na uva e nos vinhos, e alguns estudos mostram
que ésteres deste ácido tem a capacidade de destruir células tumorais em animais,
via indução de processo apoptótico (SAEKI, 2000; OHNO, 1999).
Os polifenóis da romã incluem flavonoides (flavonóis, flavanóis, antocianinas),
taninos condensados (proantocianidinas) e taninos hidrolizáveis (ellagitaninos e
galotaninos). Outros compostos identificados na romã são ácidos fenólicos e ácidos
orgânicos, esteróis e triterpenóides, ácidos graxos, triglicerídeos e
alkalóides(ELFALLEH et al., 2011). Também foram identificadas quantidades
consideráveis de flavonoides no suco fermentado e no óleo da romã (PEREIRA,
VIDAL & CONSTANT, 2009).Em especial, isômeros de punicalagina e seus
derivados, ácidos elágico, galágico e punicalina contribuem com até 90% do total da
atividade antioxidante do suco de romã. Além disso, ácidos orgânicos, proteínas e
minerais também podem contribuir para essa atividade, seja de forma particular ou
sinergética. Além da atividade antioxidante, a punicalagina possui efeitos anti-
inflamatório e antiproliferativo (BARROS, 2011).
Compostos bioativos da romã, como os isômeros de punicalagina (potente
antioxidante), quando metabolizados estão associados ao aumento de ácido elágico.
Esta informação sugere que a estocagem de suco enriquecido com extrato etanólico
liofilizado de casca de romã pode apresentar atividade antioxidante crescente,
durante tempo limitado. O ácido elágico é metabolizado pela microflora humana e
contribui para benefícios à saúde como composto antioxidante. Apresenta
biodisponibilidade e natureza não tóxica quando consumido em alimentos
SILVA, N. K. 39
processados, a exemplo de suco de romã. A punicalagina se destaca como uma
promissora molécula multifuncional (GONZÁLEZ-MOLINA et al. 2009).
A demanda de lipídeos e antioxidantes naturais com aplicações em escala
industrial continua a crescer. Misturas de óleos tem sido uma prática comum e
permitida em diversos países. Misturar diferentes tipos de óleos vegetais pode
aumentar os níveis de lipídeos nutracêuticos e antioxidantes naturais nas misturas e
elaborar um produto de melhor qualidade, podendo-se atingir propriedades físico-
químicas de interesse comercial (RAMADAN & WAHDAN, 2012).
3.2.3 Composição em lipídeos
A maioria dos óleos vegetais alimentares, como de soja ou canola, é
composto majoritariamente por cinco ácidos graxos (AG): palmítico, esteárico,
oleico, linoleico e linolênico (MCKEON, 2005). Nas últimas décadas, a indústria
alimentícia vem reduzindo o uso de gorduras parcialmente hidrogenadas na
formulação de alimentos. A Organização Mundial da Saúde recomenda evitar ou
limitar o uso dos ácidos graxos saturados, láurico (C12:0) e mirístico (C14:0), e de
seus isômeros trans. Por outro lado, os ácidos graxos insaturados, especialmente o
oleico (C18:1) são indicados na dieta humana para suprimento de gorduras; o
linoleico (C18:2) é considerado essencial e o linolênico (C18:3) é um precursor de
EPA/DHA (ácido eicosapentaenoico e ácido docosahexanóico), que são essenciais
no organismo (não sintetizados no metabolismo humano). Estas considerações
colocam restrições importantesna escolha de óleos e gorduras que devem ser
utilizados para elaborar produtos comestíveis (MAG, 1995). Diante do exposto, os
óleos de sementes de uva e de romã são fontes valiosas de gordura dietética.
Rockenbach et al (2010) estudaram o perfil de ácidos graxos do óleo de
semente de diferentes variedades de uva, separadas de bagaços de vinificação. Os
resultados obtidos indicaram alto teor de ácido linoleico (entre 47,6 e 60,0%), sem
diferença significativa entre as variedades avaliadas, exceto entre as variedades
Merlot e Cabernet Sauvignon. Os resultados são mostrados na Tabela 3.1.
SILVA, N. K. 40
Tabela 3.1 Perfil de ácidos graxos (%) da fração lipídica do óleo da semente de diferentes variedades de uva.
Ácidos Graxos Ancelota Tannat Regente PinotNoir C14:0 (Mirístico) 0,11±(0,02)a 0,15±(0,00)b 0,14±(0,00)b 0,18±(0,01)c C16:0 (Palmítico) 6,17±(1,10)a 6,62±(0,07)a,b 6,91±(0,09)a,b,c 7,04±(0,75)a,b,c C16:1 (Palmitoleico) 0,17±(0,03)a ,21±(0,00)b 0,22±(0,00)b,c 0,34±(0,04)e C18:0 (Esteárico) 3,43±(0,61)a,b 4,08±(0,03)b 3,51±(0,05)a,b 3,05±(0,32)a C18:1 (Elaídico) 0,71±(0,12)a,b,c 0,72±(0,01)a,b,c 0,73±(0,01)a,b,c 0,85±(0,09)c,d C18:1 (Oleico) 9,48±(1,70)a 12,53±(0,14)b 11,84±(0,16)b 13,33±(1,40)b C18:2 (Linoleico) 57,65±(10,27)a,b 59,35±(0,66)a,b 51,47±(0,86)a,b 58,09±(5,90)a,b C20:0 (Araquídico) 0,35±(0,06)a 0,37±(0,04)a 0,51±(0,01)c 0,40±(0,04)a,b C20:1 (Gondoico) 0,16±(0,03)a 0,20±(0,02)a 0,19±(0,03)a 0,20±(0,05)a C18:3 (α-linolenico) 1,13±(0,20)a,b 0,99±(0,00)a 1,26±(0,04)b,c 0,94±(0,08)a C22;0 (Beênico) 0,28±(0,05)a 0,27±(0,01)a 0,60±(0,01)d 0,43±(0,03)b,c C24:0 (Lignocérico) 0,26±(0,05)a,b 0,20±(0,06)a 0,62±(0,06)a 0,35±(0,07)b,d C24:1 (Nervônico) 0,22±(0,04)b 0,11±(0,00)a 0,31±(0,01)c 0,22±(0,01)b Totais: Saturados 10,60 11,69 12,29 11,45 Monoinsaturados 10,74 13,77 13,29 14,94 Poli-insaturados 58,78 60,34 52,73 59,03 Insaturados 69,52 74,11 66,02 73,97
Ácidos Graxos Bordô Merlot Isabel Cabernet Sauvignon C14:0 (Mirístico) 0,19±(0,00)c nd 0,19±(0,01)c 0,41±(0,01)d C16:0 (Palmítico) 8,24±(0,11)c,d 6,75±(0,14)a,b 7,86±(0,07)b,c,d 8,46±(0,01)d C16:1 (Palmitoleico) 0,30±(0,01)d,e nd 0,26±(0,01)c,d 0,57±(0,01)f C18:0 (Esteárico) 3,34±(0,05)a 3,39±(0,07)a,b 2,89±(0,02)a 3,43±(0,01)a,b C18:1 (Elaídico) 0,91±(0,01)d 0,69±(0,01)a,b 0,82±(0,01)b,c,d 0,64±(0,01)a C18:1 (Oleico) 16,81±(0,17)c 11,36±(0,23)a,b 13,07±(0,08)b 11,68±(0,04)a,b C18:2 (Linoleico) 57,23±(0,66)a,b 60,02±(1,18)b 49,77±(0,25)a,b 47,63±(0,18)a C20:0 (Araquídico) 0,49±(0,01)c 0,61±(0,01)d 0,46±(0,01)b,c 0,39±(0,00)a,b C20:1 (Gondoico) 0,21±(0,01)a 0,17±(0,01)a 0,15±(0,01)a nd C18:3 (α-linolenico) 1,66±(0,02)d 1,42±(0,03)c 1,76±(0,01)d 1,67±(0,06)d C22;0 (Beênico) 0,37±(0,01)b 0,49±(0,03)c 0,45±(0,01)c 0,47±(0,01)c C24:0 (Lignocérico) 0,24±(0,01)a,b 0,42±(0,0,2)c,d 0,28±(0,01)a,b 0,52±(0,02)d,e C24:1 (Nervônico) nd 0,22±(0,02)b nd 0,32±(0,01)c Totais: Saturados 12,87 11,66 12,13 13,68 Monoinsaturados 18,23 12,44 14,30 13,21 Poli-insaturados 58,89 61,44 51,53 49,30 Insaturados 77,12 73,88 65,83 62,51
Médias das amostas analisadas em triplicata com desvio padrão entre parênteses. Médias com letras diferentes na mesma linha significam diferenças estatisticamente significativas )p<0,05). nd = não detectado.
Fonte: Rockenbach et al (2010).
Kýralan et al (2009) estudaram o perfil de ácidos graxos saturados e
insaturados de 11 variedades de romã cultivadas na Turquia. Encontraram 11
diferentes ácidos graxos em todas as variedades. O ácido punícico foi o principal,
atingindo proporções maiores que 70%, com diferenças significativas entre as
cultivares. As tabelas 3.2 e 3.3 mostram os resultados obtidos por Kýralan et al.
SILVA, N. K. 41
Tabela 3.2 Perfil de ácidos graxos saturados de óleos de sementes de romã (%,
média ± DP)
Cultivares Palmítico (C16:0) Esteárico (C18:0) Araquidico (C20:0) Beênico (C22:0)
Fellahyemez 2,77±0,03ª 1,52±0,00g 0,35±0,01
bc 0,21±0,01
abc
Katirbaşш 2,36±0,01gh
1,72±0,01c 0,44±0,06
ab 0,18±0,01
abcd
Ekşilik 2,72±0,01b 1,76±0,01
b 0,33±0,01
c 0,17±0,01
bcd
Hicaznar 2,25±0,01j 1,59±0,01
e 0,40±0,02
abc 0,18±0,01
bcd
Ízmir-1264 2,34±0,01hi
1,63±0,00d 0,42±0,00
abc 0,16±0,01
d
Ízmir-1499 2,54±0,01e 2,01±0,01ª 0,43±0,01
abc 0,22±0,01ª
Ízmir-1513 2,39±0,03g 1,63±0,01
d 0,39±0,00
abc 0,18±0,0
abcd
Erdemli 2,60±0,00d 1,60±0,01
i 0,39±0,01
abc 0,21±0,00
ab
Ízmir-23 2,54±0,00e 1,56±0,01
f 0,42±0,00
abc 0,19±0,00
abcd
Ízmir-26 2,49±0,01f 1,51±0,01
g 0,38±0,01
bc 0,18±0,00
abcd
Ernar 2,65±0,02c 1,52±0,01
g 0,48±0,08ª 0,19±0,02
abcd
Lefan 2,33±0,01hi
1,52±0,01g 0,36±0,01
bc 0,18±0,00
abcd
Silifke 2,35±0,01gh
1,49±0,01h 0,36±0,01
bc 0,17±0,01
bcd
EkşiGöknar 2,30±0,01i 1,53±0,01
g 0,37±0,01
bc 0,17±0,00
bcd
Mayhoş IV 2,10±0,02k 1,35±0,00
i 0,39±0,01
abc 0,16±0,00
cd
Diferentes letras na mesma coluna indicam diferença significativa entre valores ao nível de p < 0,05
Fonte: Kýralanet al (2009)
SILVA, N. K. 42
Tabela 3.3 Perfil de ácidos graxos insaturados de óleos de sementes de romã (%,
média ± DP)
Cultivares Oleico (C18:1)
Linoleico (C18:2)
α-eleostesteárico
(9c,11t,13t-18:3)
β-eleostesteárico
(9t,11t,13t-18:3)
Catálpico
(9t,11t,13c-18:3)
Punícico
(9c,11t,13c-18:3)
Gadoleico
(C20:1)
Fellahyemez 4,87±0,01abc 5,27±0,04ª 6,72±0,50ab 1,35±0,13ª 4,40±0,56ª 70,83±1,17c 0,42±0,00g
Katirbaşш 4,92±0,01ab 5,21±0,04ª 5,94±0,03b 1,00±0,01bcde 3,26±0,02bc 73,38±0,06b 0,56±0,03ef
Ekşilik 4,36±0,36de 4,61±0,01bc 6,04±0,08b 0,73±0,00f 3,06±0,08c 74,69±0,34ab 0,57±0,03ef
Hicaznar 4,09±0,04ef 4,22±0,01h 6,10±0,00ab 1,07±0,04bcde 3,39±0,00bc 74,97±0,05ab 0,71±0,03ab
Ízmir-1264 4,46±0,16cde 4,41±0,05ef 6,21±0,07ab 0,96±0,01cde 3,34±0,03bc 74,38±0,10b 0,69±0,01abc
Ízmir-1499 5,28±0,02ª 5,26±0,04ª 6,85±0,64ª 1,23±0,19ab 3,84±0,50ab 70,42±1,38c 0,69±0,01abc
Ízmir-1513 4,54±0,31bcd 4,40±0,05efg 6,20±0,15ab 1,16±0,04abc 3,63±0,12bc 73,76±0,12b 0,68±0,00b
Erdemli 3,79±0,05fg 3,96±0,01ª 6,64±0,26ab 1,13±0,02abcd 3,58±0,14bc 74,79±0,49ab 0,53±0,01f
Ízmir-23 3,78±0,07fg 4,70±0,04b 6,28±0,00ab 0,91±0,02def 3,12±0,01c 74,84±0,08ab 0,62±0,01de
Ízmir-26 3,51±0,05gh 4,53±0,04cd 6,48±0,00ab 1,00±0,04bcde 3,25±0,00bc 74,88±0,08 ab 0,62±0,01 de
Ernar 3,46±0,02h 4,28±0,06gh 6,36±0,11 ab 1,16±0,01abc 3,46±0,07bc 74,91±0,14 ab 0,51±0,01f
Lefan 4,46±0,03cde 4,45±0,03de 6,44±0,09 ab 0,86±0,02ef 3,18±0,07bc 74,56±0,21 ab 0,64±0,01cd
Silifke 3,64±0,05g 4,29±0,02gh 6,66±0,04 ab 0,92±0,02def 3,41±0,09bc 75,09±0,14 ab 0,60±0,00 de
EkşiGöknar 4,52±0,02bcd 4,33±0,00efg 6,56±0,03 ab 0,98±0,04cde 3,64±0,05bc 73,98±0,04b 0,61±0,02 de
Mayhoş IV 3,20±0,02h 3,44±0,04j 6,60±0,03 ab 1,00±0,05bcde 3,61±0,09bc 76,17±0,04ª 0,75±0,02ª
Diferentes letras na mesma coluna indicam diferença significativa entre valores ao nível de p < 0,05
Fonte: Kýralanet al (2009)
SILVA, N. K. 43
3.3 Extração de óleos vegetais
A produção mundial de óleos vegetais tem crescido continuamente nas
últimas décadas, como pode ser visto na Figura 3.6. O óleo de palma apresentou o
maior crescimento dentre os óleos vegetais (30%), seguido pelo óleo de soja (28%),
óleo de canola (15%) e óleo de semente de girassol (9%). Em 2007, esses quatro
somados representavam mais de 80% do mercado de óleos vegetais (ROSILLO-
CALLE et al, 2009).
Figura 3.6 Produção mundial de óleos vegetais, 1975 – 2007. Fonte: ROSILLO-
CALLE et al., 2009.
Os óleos e gorduras são tradicionalmente aplicados na indústria alimentícia e
na oleoquímica. A indústria alimentícia domina mais de 80% do mercado (ROSILLO-
CALLE et al., 2009).
Existem diferentes tecnologias para extração de óleos. As mais utilizadas em
grande escala são a prensagem mecânica e a extração por solvente. Como regra
geral, sementes oleaginosas e outros materiais com menores teores de óleo (<20-
25%) são diretamente submetidos à extração de óleo por solvente. Os materiais com
maiores teores de óleo (>25%) são prensados, obtendo-se tortas com 10-15% de
SILVA, N. K. 44
óleo, que posteriormente é extraído por solvente (JORGE, p. 113, 2009). Em relação
à extração de óleos, as seguintes definições são normalmente empregadas:
Torta: subproduto da extração do óleo por prensagem;
Farelo: subproduto da extração do óleo com solvente;
Solvente: líquido utilizado na extração;
Miscela: mistura do óleo com o solvente extrator.
A extração por prensagem é conduzida, industrialmente, em prensas
contínuas tipo parafuso, em que o eixo helicoidal gira num cesto composto por
barras de aço retangulares espaçadas por meio de lâminas cuja espessura varia de
acordo com a semente. O espaçamento das barras é regulado para permitir a saída
do óleo e ao mesmo tempo agir como filtro para as partículas do resíduo de
prensagem (JORGE, p. 113, 2009).
Segundo Couri & Freitas (2001) a extração de óleos vegetais por métodos
mecânicos de prensagem consiste nas seguintes etapas:
Limpeza e classificação das sementes;
Decorticação ou despeliculamento, para remoção de fibras e cascas;
Moagem, laminação ou extrusão, para aumentar a área de contato, facilitando
a extração do óleo;
Cozimento, para romper a parede celular;
Prensagem do grão.
Na extração com solvente as principais etapas, após o pré-tratamento que
visa aumentar a área de contato e a porosidade da amostra, são: mistura da
matéria-prima com o solvente em um extrator sólido-líquido de múltiplos estágios,
separação das duas fases (filtração) e a separação do soluto contido no solvente
(evaporação). A eficácia da recuperação do solvente determinará a viabilidade
econômica da operação (ORDÓÑEZ, 2005, p. 281). A maioria dos solventes
utilizados na extração de óleos vegetais são solventes orgânicos, que apresentam
como inconvenientes sua toxicidade para o manipulador e meio ambiente.
SILVA, N. K. 45
O solvente mais utilizado na indústria é o hexano, um derivado de petróleo,
que possibilita a extração da quase totalidade do óleo, deixando um resíduo
desengordurado denominado farelo. A recuperação do solvente é a etapa mais
crucial no processamento do óleo comestível, devido a problemas de segurança,
ambientais e econômicos (COURI & FREITAS, 2001).
Segundo Ordóñez (2005, p. 281), durante a extração, é importante se
considerar alguns fatores: o coeficiente de difusão do composto de interesse uma
vez que a velocidade de difusão determinará o tempo necessário para que se
alcance o equilíbrio entre as duas fases e a solubilidade do soluto no solvente
selecionado. Quanto maior a concentração de saturação menor será o número de
ciclos necessários para se alcançar o grau de separação desejada.
Portanto, no caso de uma separação sólido-líquido, as variáveis de interesse
serão o tamanho e a porosidade das partículas, a solubilidade do soluto no solvente;
o tempo de contato soluto-solvente e a temperatura em que ocorre este contato.
Várias técnicas vêm sendo pesquisadas nas duas últimas décadas para substituir o
uso do hexano. Entre elas podemos citar a extração enzimática e a substituição do
hexano por outro solvente (COURI & FREITAS, 2001).
A utilização do etanol como solvente traz como principal vantagem o fato de
ser menos tóxico para o operador e para o ambiente. Além disso, apresenta a
vantagem de aumentar a extração de compostos polares com atividade antioxidante.
Sua origem é vegetal, o que o torna biodegradável e o inclui no rol de substâncias
“verdes”, tão em alta no mercado atual.
3.4 Enzimas
Enzimas são catalisadores biológicos, de natureza principalmente proteica,
que participam de várias reações bioquímicas, tendo como papel fundamental o
controle metabólico (COELHO, SALGADO & RIBEIRO, 2008, p. 8). São proteínas
globulares solúveis sintetizadas pelos organismos vivos com a finalidade específica
de catalisar as reações bioquímicas, que, de outro modo, não ocorreriam sob as
condições fisiológicas habituais (Ordóñez, 2005, p. 92).
SILVA, N. K. 46
As enzimas têm diversas utilidades nas indústrias alimentícias, mas pode-se
resumi-las em análise de alimentos, indicadores de tratamentos tecnológicos e
processamento de alimentos (ORDÓÑEZ, 2005, p. 94).
Cerca de 4000 enzimas são conhecidas e destas, 200 são de uso comercial.
A maior parte das enzimas comerciais é de origem microbiana, sendo que apenas
cinco delas cobrem 85% do mercado, sendo 40% apenas de peptidases. Cerca de
60% de toda produção mundial é oriunda da Comunidade Europeia. Só a indústria
alimentícia nos Estados Unidos, em 2003, consumiu cerca de 142 milhões de
dólares (COURI, S. et al, 2008).
O volume de enzimas industriais vem crescendo entre 4 e 5% ao ano, e tal
crescimento vem acompanhado da redução de preços provocada pelo aumento do
número de pequenos produtores que competem neste mercado (COURI, S. et al,
2008).
As vantagens de utilizar enzimas na elaboração de alimentos decorrem da
sua capacidade de catalisar determinadas reações devido à sua grande
especificidade, sem causar reações secundárias. Além disso, as enzimas são ativas
em condições moderadas de pH, temperatura e em baixas concentrações, e por isso
pode-se facilmente controlar a velocidade de reação através do ajuste desses
parâmetros. A maioria dos preparados enzimáticos comerciais é elaborada a partir
de microorganismos. Porém, há também preparos comerciais de origem animal e
vegetal (ORDÓÑEZ, 2005, p. 93).
A extração enzimática combinada é uma técnica promissora. Neste caso, o
extrato enzimático é adicionado durante a etapa de maceração antes da prensagem
do grão ou da polpa, proporcionando uma pré-ruptura do tecido celular e
aumentando o rendimento da prensagem. Esta etapa deve ser efetuada
preferencialmente na temperatura de atividade máxima das enzimas (35 a 55 ºC). A
grande vantagem dessa técnica é que ela não altera nenhuma etapa do
processamento convencional, aumenta o rendimento da etapa de extração e reduz a
viscosidade da mistura, melhorando o fluxo dos produtos durante a etapa de
separação (COURI & FREITAS, 2001).
SILVA, N. K. 47
3.5 Análises Físicas e químicas
3.5.1 Reologia
Reologia é a ciência que estuda a deformação e o escoamento de materiais,
ou seja, o modo como os materiais respondem à aplicação de uma tensão ou
deformação (FELLOWS, 2006, pág 29).
Tradicionalmente, reologia é definida como “o estudo da deformação e fluxo
da matéria”. Entretanto, tal definição é ambígua. Segundo Malkin & Isayev (2006,
p.3) os seguintes pontos devem ser enfatizados durante os estudos reológicos: o
comportamento do material quando submetido à deformação e ao fluxo; a
deformação de materiais que resultam em sobreposição de efeitos viscosos e
elásticos e a mudança de estrutura sob a influência das forças aplicadas.
A força por unidade de área que promove o escoamento é conhecida como
tensão de cisalhamento () e o gradiente de velocidade, como taxa de deformação
(du/dy) (STEFFE, 1996, pág 13).
Fluidos newtonianos são aqueles que apresentam uma relação linear entre a
tensão de cisalhamento e a taxa de deformação. A maioria dos líquidos simples e
gases são fluidos newtonianos, como a água, a maioria dos óleos, gases e soluções
simples de açúcares e sais (BOURNE, 2002, p. 81).
A relação entre a tensão de cisalhamento e a taxa de deformação fornece a
viscosidade aparente do fluído. A viscosidade é definida como uma resistência
interna de um fluido ou sua tendência a resistir ao fluxo (BOURNE, 2002, p. 17). Em
muitas operações da indústria de alimentos, determinar a viscosidade de um fluido é
importante para controle de qualidade das matérias-primas e produtos bem como
para seleção e projeto dos equipamentos (KARWOWSKI, 2012). Para a maioria dos
líquidos, a viscosidade decresce com o aumento da temperatura.
SILVA, N. K. 48
3.5.2 Acidez
Segundo Rosenberg & Epstein (1997, p. 256), acidez ou alcalinidade de uma
solução é muitas vezes expressa pelo pH. Por definição:
H
HpH log
1log (Eq. 3.1)
A acidez nos alimentos se deriva basicamente dos ácidos orgânicos e
inorgânicos que podem estar presentes, e normalmente é determinada mediante
titulação com uma base forte como NaOH, ou eletrometricamente com um
potenciômetro (MÉNDEZ & BRICEÑO, 2006, p. 50).
O índice de acidez muitas vezes fornece algumas informações sobre a
qualidade do óleo. Industrialmente, a qualidade do óleo em frituras é acompanhada
pela variação de densidade, ponto de fumaça e índice de iodo (OETTERER,
REGITANO-D’ARCE & SPOTO, 2006, p. 268).
A determinação da acidez pode fornecer um dado importante na avaliação do
estado de conservação do óleo. Um processo de decomposição, seja por hidrólise,
oxidação ou fermentação, geralmente altera a concentração dos íons hidrogênio. A
decomposição dos glicerídios é acelerada por aquecimento, umidade, presença de
metais e luz, promovendo a formação de ácidos graxos livres. Estes são
frequentemente expressos em termos de índice de acidez ou em mL de solução
normal % ou em g do componente ácido principal, geralmente o ácido oleico. Os
regulamentos técnicos costumam adotar esta última forma de expressão da acidez.
O índice de acidez é definido como o número de mg de hidróxido de potássio
necessário para neutralizar um grama da amostra.. Os métodos que avaliam a
acidez titulável resumem-se em titular, com soluções de álcali-padrão, a acidez do
produto ou soluções aquosas/alcoólicas do produto (INSTITUTO ADOLFO LUTZ,
2008).
SILVA, N. K. 49
3.5.3 Estabilidade oxidativa
Os óleos e gorduras insaturados sofrem oxidação facilmente. Estes processos
de oxidação começam em reações com radicais livres em ácidos graxos insaturados
e levam a processos de múltiplos estágios, resultando em diversos produtos de
decomposição, particularmente peróxidos na oxidação primária e álcoois, aldeídos e
ácidos carboxílicos como produtos da oxidação secundária, que confere o odor
rançoso ao alimento (BEARE-ROGERS, cap 1, 1995).
As reações de oxidação dos lipídeos tem diversas origens. A principal é a
ação direta do oxigênio atmosférico sobre as duplas ligações dos ácidos graxos
insaturados, ou autooxidação, com a consequente formação de peróxidos e
hidroperóxidos, que são os produtos primários sensorialmente inertes (JORGE,
2009). Na Figura 3.7 ilustra-se um esquema da oxidação secundária:
Figura 3.7 Decomposição do peróxido. Fonte: Oetterer, Regitano-D’arce&Spoto,
2006.
A oxidação dos lipídeos é influenciada por uma série de fatores. São eles:
composição em ácidos graxos, quantidade de oxigênio presente, temperatura de
processo e armazenamento, exposição à luz, presença de agentes pró-oxidantes,
atividade de água, área de superfície e presença de enzimas (JORGE, 2009).
SILVA, N. K. 50
Os ácidos graxos linoleico e linolênico são cerca de 20 e 10 vezes mais
facilmente oxidáveis que o ácido oleico, respectivamente. Este é reportado com um
ácido graxo insaturado com elevada estabilidade oxidativa e por esta razão os óleos
ricos em ácido oleico são, geralmente, indicados para consumo humano e para uso
na formulação de alimentos (BEARE-ROGERS, cap 1, 1995).
O estudo da deterioração de óleos, gorduras e alimentos lipídicos está
diretamente relacionado com a determinação de sua estabilidade oxidativa, isto é,
com o acompanhamento da ação do oxigênio sobre os lipídeos. A estabilidade de
um produto durante a armazenagem sob condições normais de processamento e
manuseio pode ser determinada através de testes acelerados de oxidação. Para
este fim vários métodos foram desenvolvidos, mas ainda há dificuldades em se
correlacionar os resultados de testes acelerados com previsões precisas de
manutenção de qualidade do produto. A maioria destes métodos envolve a elevação
da temperatura com ou sem aumento da exposição ao oxigênio. Um ensaio que vem
se destacando entre os testes acelerados de oxidação é o que utiliza o aparelho
Rancimat, da Metrohm. Com este aparelho, pode-se reduzir o tempo das análises
em estufa, que levavam 3 a 4 meses, para pouco mais de 100h (OETTERER,
REGITANO-D’ARCE & SPOTO, 2006, p. 281-284).
3.5.4 Termogravimetria
A Termogravimetria (TG) é uma técnica rápida e simples. Pode ser definida
como um método analítico que relaciona a variação de massa de uma amostra em
função da temperatura (varredura de temperatura), ou do tempo a uma temperatura
constante (modo isotérmico). O resultado da análise, em geral, é mostrado sob a
forma de um gráfico cuja abcissa contém os registros de temperatura (ou do tempo)
e a ordenada, o percentual de massa perdido ou ganho. Ao sofrer degradação, o
material perde massa, sob a forma de produtos voláteis, e o sensor vai registrando
continuamente essa perda. Instrumentos equipados e acoplados a um computador
permitem acompanhar as alterações sofridas pela amostra (LUCAS, SOARES e
MONTEIRO, 2001).
SILVA, N. K. 51
As técnicas que utilizam instrumentação controlada por microprocessadores
são capazes de fornecer informações precisas sobre o comportamento térmico de
substâncias em um tempo relativamente curto(MELO, Maria, 2010). A
Termogravimetria é uma técnica adicional que auxilia na avaliação da pureza de
amostras. No caso específico de óleos vegetais, pode-se inferir a presença de água,
solventes, ácidos graxos livres e outros compostos da degradação.
SILVA, N. K. 52
4 MATERIAIS E MÉTODOS
4.1 Matérias-primas
4.1.1 Uva
O bagaço utilizado foi gentilmente cedido pela Vinícula Aurora, proveniente da
fabricação de vinho branco, safra 2010/2011. Este resíduo é formado pela mistura
de bagaços obtidos no processamento de diversas variedades de uva e, em geral,
tem composição variável. O bagaço foi armazenado a frio (-20°C) até posterior
utilização.
4.1.2 Romã
As romãs utilizadas são da variedade wonderful originários da Fazenda Boa
Fruta, de Petrolina - PE. Estes foram pré-processados na planta piloto da Embrapa
Agroindústria de Alimentos. Os frutos foram selecionados e lavados em solução de
cloro 100 ppm para limpeza e desinfecção. A seguir foram manualmente cortados
para remoção das cascas, ocorrendo então a separação dos arilos (sementes e
polpa vermelha), Foi utilizada uma despolpadeira horizontal da marca Itametal,
modelo Bonina 0,25 DF, obtendo-se assim o suco e o bagaço. O suco, as cascas e
o bagaço foram armazenados em câmara fria (-20°C) para posterior processamento
e obtenção de diferentes produtos. Na Figura 4.1 ilustra-se o diagrama de blocos
simplificado do processamento da romã para separação do bagaço. A composição
do fruto está apresentada na Tabela 4.1.
4.1.3 Reagentes e Enzimas
Todos os solventes foram adquiridos da empresa VETEC/Sigma Aldrich com
grau de pureza PA. A Enzima Celluclast® foi cedida por representantes da empresa
Novo Industri - Paraná - Brasil
SILVA, N. K. 53
Figura 4.1 Diagrama de blocos simplificado do processamento da romã em escala
piloto.
SILVA, N. K. 54
Tabela 4.1 Frações da romã processada na Embrapa
partes m (kg) fração %
11,5 inteiros 100,0
Fruto inteiro
5 casca 43,5
4 suco 34,8
2,5 bagaço 21,7
Bagaço 1,3 semente 53,1
1,2 resíduos 46,9
4.2 Extração do óleo
4.2.1 Preparação das sementes
As amostras do bagaço da romã, proveniente do processamento conduzido
na Embrapa Agroindústria de Alimentos, e do bagaço de uva foram transportados
congelados para o Laboratório de Processamento de Óleos Vegetais, UFRJ/EQ,
onde foram conduzidos todos os experimentos. Inicialmente, o bagaço foi lavado por
peneiramento úmido para remoção de polpa, açúcares e outras substâncias
aderidas às sementes.
As sementes de romã e de uva destinadas à extração com solvente foram
desidratadas em estufa convectiva a 50°C até que não fossem observadas
variações significativas na massa do material. As amostras foram moídas em moinho
de facas (MA048 da marca Marcon) para se obter partículas com diâmetro médio
inferior a 1 mm. Esta condição é recomendada na literatura (SILVA, et al, 2012) para
aumentar a eficiência de extração dos lipídeos. As sementes moídas foram
peneiradas em conjunto de peneiras vibratórias por 15 minutos. As frações contendo
partículas com tamanhos diferentes foram armazenadas separadamente até
posterior utilização. As sementes destinadas à extração por prensagem foram secas
em secador convectivo até umidade desejada.
SILVA, N. K. 55
4.2.2 Tratamento enzimático combinado com secagem
Para a obtenção do óleo de semente de uva pelo processo mecânico foi
necessário romper a estrutura das membranas, rica em lignina, antes da etapa de
prensagem. As sementes foram inicialmente autoclavadas (0,5 e 1,1 bar/20 min) ou
submetidas a tratamento hidrotérmico (10 bar/15 min). Entretanto a extração
mecânica do óleo de semente de uva só foi possível após a adição de enzimas
hidrolíticas na etapa de secagem das sementes in natura. Adicionou-se 1%, em
massa, do preparado enzimático comercial rico em celulase (Celluclast®) às
sementes inteiras. A mistura enzimática foi previamente diluída em cerca de 100 mL
de água destilada para facilitar a homogeneização do substrato. No secador
convectivo a umidade da amostra foi reduzida até 15%. As sementes foram
homogeneizadas em intervalos de 1 hora, para garantir uma secagem uniforme.
4.2.3 Prensagem
Para extração do óleo, utilizou-se uma prensa semipiloto do tipo parafuso sem
fim, (marca Oekotec -Alemanha, modelo CA59G) com parafuso número 6. As
sementes moídas e secas após atingirem a temperatura ambiente, foram pesadas e
em seguida prensadas a frio. O óleo foi coletado em béquer de massa conhecida e,
por gravimetria, calculou-se a massa obtida de óleo bruto. O óleo bruto foi
decantado por 24 horas para remoção da borra e a fração clarificada foi pesada,
armazenada a frio (-20ºC) e posteriormente utilizada nos ensaios analíticos. A torta
resultante foi pesada e armazenada para posteriores análises.
4.2.4 Extração com solvente
Para extração com solvente, a umidade das sementes deve ser a mais baixa
possível, pois neste caso a presença de água interfere na solubilidade dos lipídeos
com impacto negativo na eficiência de extração do óleo.
Em cada experimento, utilizou-se 20g de sementes moídas e etanol na
proporção 4:1 v:m, conforme recomendado por FREITAS et al (2007). As sementes
foram pesadas em erlenmeyers, o solvente foi adicionado e os erlenmeyers foram
SILVA, N. K. 56
tampados e vedados com parafilme para evitar a perda de solvente na forma de
vapor. As misturas foram imersas em banho com temperatura e agitação controladas
e mantidas por 1h. Em seguida, a solução foi filtrada com o auxílio de uma bomba a
vácuo, o retido foi rinsado com o solvente utilizado na extração e o filtrado foi
transferido para recipiente (béquer) com peso conhecido e colocado em capela até
evaporação completa do solvente. Após completa evaporação do solvente, a massa
de óleo obtida foi determinada por gravimetria. As amostras foram acondicionadas
em recipientes de vidro com tampa e armazenadas em freezer a -20°C.
4.2.5 Planejamento experimental
As principais variáveis de extração com solvente foram selecionadas por meio
de um planejamento experimental fatorial de 2 níveis e 3 fatores. Os fatores
selecionados foram: teor de água no etanol, temperatura do banho durante a
extração e granulometria das sementes moídas. No quadro 4.1 ilustra-se o desenho
experimental. A escolha dos parâmetros teve por base os resultados observados em
trabalhos anteriores, reportados na literatura. Os níveis selecionados para
temperatura e teor de água no etanol tiveram por base as propriedades
termodinâmicas dos solutos (óleo e compostos fenólicos) e do solvente (etanol).
SILVA, N. K. 57
Quadro 4.1 Variáveis do planejamento fatorial 23 composto central
Teor de água no
etanol *
Temperatura
°C
Granulometria
mm X1 X2 X3
Variáveis reais Variáveis codificadas
1. 0,00 50 0,95 -1 -1 1
2. 0,10 50 0,95 1 -1 1
3. 0,00 70 0,95 -1 1 1
4. 0,10 70 0,95 1 1 1
5. 0,00 50 0,40 -1 -1 -1
6. 0,10 50 0, 40 1 -1 -1
7. 0,00 70 0, 40 -1 1 -1
8. 0,10 70 0, 40 1 1 -1
9. 0,05 60 0,65 0 0 0
10. 0,05 60 0,65 0 0 0
11. 0,05 60 0,65 0 0 0
*(fração mássica)
SILVA, N. K. 58
4.3 Análises físicas e químicas
Todas as análises, exceto o teor de óleo nas sementes (duplicata), foram
realizadas em triplicata.
4.3.1 Sementes
4.3.1.1 Umidade
A umidade foi determinada pelo método de secagem direta em estufa a
105°C, segundo normas do laboratório Adolfo Lutz (2008) que tem como referência
as normas padrões da AOAC (2000). Para cada réplica utilizou-se cerca de 2 g da
amostra úmida em vidros de relógio. As amostras foram aquecidas em estufa a 105
°C até peso constante, e resfriadas em dissecador com sílica à temperatura
ambiente. A seguir foram pesadas e, por gravimetria, o teor de umidade foi
calculado, de acordo com a equação abaixo:
100)(
(%)0
0 xM
MMU S
(Eq. 4.1)
4.3.1.2 Análise Granulométrica
As sementes moídas foram pesadas e colocadas na primeira peneira de um
conjunto de 5 peneiras, de tamanho de abertura decrescente, como mostrado na
tabela 4.1. O conjunto de peneiras com a amostra foi então tampado e colocado em
equipamento vibratório por 15 minutos. A seguir, as frações obtidas entre duas
peneiras consecutivas foram pesadas e armazenadas separadamente para posterior
utilização.
SILVA, N. K. 59
Tabela 4.2 Tamanho de abertura do conjunto de peneiras.
Mesh Abertura
(mm) Diâmetro médio
(mm)
14 1,19 --
24 0,71 0,95
28 0,59 0,65
32 0,50 0,55
48 0,297 0,40
Fundo -- --
4.3.1.3 Teor de óleo das sementes
O teor de óleo das sementes foi determinado em extrator de gordura,
utilizando-se éter de petróleo como solvente, conforme normas padrões da AOCS
(2004) especificadas no manual do fabricante (Quimis). Uma amostra de 2,5 g de
semente moída foi colocada, em duplicata, em cartucho específico no extrator
Soxhlet, e os cartuchos foram vedados com algodão. Em cada copo do extrator foi
adicionado 120 mL de éter de petróleo. Os extratores foram encaixados nos copos
de tal forma que não permitisse escape de vapor. O sistema foi aquecido até
ebulição do éter e mantido sob refluxo por 20 min. O refluxo foi interrompido e o
solvente foi evaporado. Em seguida, os copos foram aquecidos em estufa a 70ºC
por 2h para completa remoção do solvente. Calculou-se o teor de lipídeos na
amostra por gravimetria.
4.3.2 Óleo
4.3.2.1 Acidez
A acidez total, expressa em equivalente de ácido oleico, foi quantificada de
acordo com o método oficial, Cd 8-53, da AOCS (2004) modificado para minimizar a
quantidade de amostra a ser utilizada.
SILVA, N. K. 60
Aproximadamente 0,5 g da amostra foi pesada em frasco erlenmeyer de 125
mL. Adicionou-se 25 mL de solução de éter-álcool (2:1) neutra e 2 gotas de
fenolftaleína. A amostra foi neutralizada com solução de hidróxido de sódio 0,01 M
até o aparecimento de leve coloração marrom-ferrugem. Calculou-se o índice de
acidez (IA) pela equação:
m
fcVVIA BA 2,2801,0
(%)
(Eq. 4.2)
onde:
AV = Volume em mL da solução de NaOH 0,01 M consumido na titulação da
amostra
BV = Volume em mL da solução de NaOH 0,01 M gasto na titulação do branco
fc = fator da solução de hidróxido de sódio 0,01 M
m = massa em g de amostra utilizada
4.3.2.2 Atividade Antioxidante
A atividade antioxidante foi determinada segundo metodologia proposta por
Rufino (2007) para análise em frutas e utiliza o radical livre DPPH. Neste trabalho o
método foi modificado para a solubilização dos lipídeos. Após o preparo, a solução
de DPPH foi mantida sob refrigeração por, no máximo, um mês.
O método DPPH é baseado na captura, por antioxidantes, do radical DPPH•
(2,2-difenil-1-picril-hidrazil), produzindo um decréscimo da absorbância a 515 nm
com mudança do violeta escuro para amarelado (RUFINO, 2007). Uma solução-mãe
foi preparada diluindo-se as amostras em álcool isopropílico. A massa de amostra a
ser utilizada depende da atividade antioxidante da amostra e é determinada por
meio de testes preliminares.
Os ensaios foram conduzidos em triplicata. A partir dos resultados de
absorbância em diferentes concentrações, ajustou-se uma curva padrão para o
SILVA, N. K. 61
cálculo da atividade antioxidante expressa em massa de óleo necessária para
reduzir em 50% a concentração inicial do radical DPPH (concentração efetiva, EC50).
4.3.2.3 Viscosidade
A análise de viscosidade foi realizada em viscosímetro rotacional cone-placa
de marca BROOKFIELD modelo ARGII-TA. Para avaliar o comportamento reológico
do fluído, as medidas de viscosidade foram conduzidas utilizando-se uma taxa de
deformação variando entre 10 e 100 s-1, com temperatura constante a 25ºC.
4.3.2.4 Estabilidade oxidativa
A análise de estabilidade oxidativa foi realizada em aparelho Rancimat 743
Metrohm, de acordo com a Norma N14112 da AOAC (2010) a 110ºC com fluxo de ar
de 10 L/h. Este equipamento é acoplado a um computador e é recomendado como
método rápido e reprodutível para determinar a estabilidade oxidativa de óleos e
gorduras.
Durante a análise, as amostras são expostas a um fluxo de ar a temperatura
constante que pode variar entre 50 e 220°C. Os produtos da oxidação secundária,
altamente voláteis (na maioria ácido fórmico) são transferidos através do fluxo de ar
para o vaso de medida, onde são absorvidas pela solução de medida (água
destilada). Coloca-se 3 a 6 g de amostra do óleo nos tubos de reação, aquece-se o
sistema até a temperatura desejada, acopla-se os tubos na base do sistema de
medidas e inicia-se a análise. A condutividade da água é continuamente registrada
no software do Rancimat. Assim, os ácidos orgânicos resultantes do processo
oxidativo podem ser detectados. O tempo até o aparecimento dos produtos da
oxidação secundária, identificado quando a condutividade da água aumenta
bruscamente, é chamado tempo de indução ou período de indução, o que é um bom
indicador da estabilidade oxidativa (Metrohm, 2011). A tangente traçada no ponto de
inflexão da curva de condutividade versus tempo indicará o tempo de indução da
amostra.
SILVA, N. K. 62
4.3.2.5 Análise térmica
Estabilidade Térmica - TGA
As análises térmicas foram conduzidas em equipamento TGA modelo Pyris-1
da Perkin-Elmer. Essa técnica foi utilizada para avaliar a estabilidade térmica das
frações obtidas, por meio da análise de curvas de perda de massa em função da
temperatura. Foram feitas corridas de 30 a 800°C, com taxa de 10°C.min-1 utilizando
nitrogênio como gás de arraste (20 ml.min-1 para a amostra e 40 ml.min-1 para a
balança). Em todos os experimentos foi utilizada uma massa entre 5 e 7 mg.
4.4 Análise Estatística
A análise estatística dos dados foi realizada com auxílio dos softwares
Statistica 7.0 e Design Expert 10.0.
SILVA, N. K. 63
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO
5.1 Caracterização da matéria-prima
5.1.1 Teor de óleo das sementes
Como reportado por diversos autores, o teor de óleo nas sementes depende
de vários fatores, entre eles pode-se citar: variedade, clima, grau de maturidade do
fruto durante a colheita, entre outros. Na Tabela 5.1 estão apresentados os
resultados obtidos para as sementes de uva (com e sem tratamento enzimático) e
romã (semente e bagaço), após extração com éter de petróleo em aparelho Soxhlet.
Tabela 5.1 Teor de óleo das sementes, média ± DP, usando éter como solvente
extrator
Sem TE (g/100 g) com TE (g/100 g)
Semente
Uva 7,00±0,22 11,5±0,05
Romã 27,5±0,52
Bagaço
Romã 13,7±0,44
TE- tratamento enzimático; Intervalo de confiança = 95%
Pode-se observar um aumento significativo (57%) no teor de óleo das
amostras tratadas com enzimas, de acordo com teste de Fisher LSD para intervalo
de confiança de 95%. Resultados similares foram reportados por Freitas et al. (2003)
para semente de gergelim e indicam que a hidrólise enzimática da parede celular
aumenta o coeficiente de difusão do solvente na matriz sólida e, como
consequência, a eficiência de remoção do óleo.
A literatura reporta valores entre 7 e 15% de lipídeos para sementes de uva
obtidas como resíduo na fabricação do vinho Merlot (OMAH et al., 1998). Portanto
os valores obtidos neste trabalho ( 7 a 11,5 %) se encontram na faixa típica desta
semente.
SILVA, N. K. 64
No caso da semente de romã o teor de óleo (27,5%) foi superior a media
registrada na literatura. Melgarejo & Artes (2000) encontraram valores entre 6,2 e
12,1 g/100g. Kýralan, Gölükcü, & Tokgöz (2009) estudaram 15 cultivares de romã na
Turquia e obtiveram, por prensagem, entre 13,9 e 24,1 g/100g de óleo. Como
esperado, o teor de óleo diminui bruscamente (13,7 g/100g) quando se processa a
semente sem a remoção do bagaço. Este representa 40% do resíduo sólido e
contém elevado teor de fibras e baixo teor de óleo.
5.1.2 Umidade
Na Tabela 5.2 ilustram-se os valores de umidade das amostras in natura e
após secagem a 50 ºC (amostras para prensagem) e 60 °C (amostras para extração
com etanol).
Tabela 5.2 – Umidade das sementes
Sementes Inicial Umidade de
equilíbrio a 50°C Umidade de
equilíbrio a 60°C
Uva 49,6±0,41 13,2±0,32 6,41±0,12
Romã 62,2±1,4 11,9±0,31 4,15±0,22
É importante controlar o teor de umidade das amostras a serem prensadas,
pois este interfere no rendimento do processo. A presença de água até um valor
específico é necessária pois durante a prensagem o óleo retirado deixa espaços
vazios na torta. As moléculas de água presentes na matriz preenchem este espaço,
favorecendo a remoço do óleo. Com umidade baixa, parte do óleo fica retida nos
poros reduzindo o rendimento da extração. Com umidade excessiva, a água se
mistura ao óleo extraído e dificulta a etapa de purificação.
SILVA, N. K. 65
5.1.3. Granulometria
Nas Tabelas 5.3 e 5.4 são apresentadas as distribuições granulométricas das
sementes moídas de uva e de romã, e as Figuras 5.1 e 5.2 apresenta-se a curva de
distribuição granulométrica.
Verificou-se que as sementes de uva moídas tiveram diâmetro distribuído de
forma bimodal, típica de material amorfo. Metade das sementes moídas (50%)
apresentou diâmetro entre 0,71 e 1,19 mm. O diâmetro médio de Sauter foi de 7,79
μm.
Tabela 5.3 Distribuição granulométrica das sementes de uva moídas
Mesh Abertura
(mm) Diâmetro
médio (mm) Massa de pó
(g) X (%)
14 1,19 -- 43,76 8,76
24 0,71 0,95 249,6 49,9
28 0,59 0,65 102,2 20,5
32 0,50 0,55 29,73 5,95
48 0,297 0,40 67,00 13,4
Fundo -- -- 7,390 1,48
SILVA, N. K. 66
Figura 5.1 – Distribuição granulométrica das sementes de uva moídas
As sementes de romã moídas apresentaram uma curva de distribuição
granulométrica de forma unimodal. Neste caso, a maior parcela das sementes
moídas (68%) apresentou diâmetro entre 0,71 e 1,19 mm. O diâmetro médio de
Sauter foi de 8,25 μm.
Tabela 5.4 Distribuição granulométrica das sementes de romã moídas
Mesh Abertura
(mm) Diâmetro
médio (mm) Massa de pó
(g) X (%)
14 1,19 -- 19,33 3,76
24 0,71 0,95 349,3 67,98
28 0,59 0,65 86,91 16,91
32 0,50 0,55 35,26 6,86
48 0,297 0,40 22,99 4,47
Fundo -- -- 0,0710 0,01
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
0 0,5 1 1,5
X(%
)
Diâmetro da partícula (mm)
SILVA, N. K. 67
Figura 5.2 – Distribuição granulométrica das sementes de romã moídas
Ambas as sementes moídas apresentaram uma maior proporção de
partículas na mesma faixa granulométrica. O diâmetro médio de Sauter das
sementes de uva não diferiu significativamente daquele estimado para as sementes
de romã.
A granulometria das sementes moídas é um parâmetro a ser considerado no
ajuste da prensa. Além disso, a maior ou menor área de superfície de contato da
matriz sólida interfere na velocidade de difusão durante o processo de extração com
solvente.
5.2. Processamento e Caracterização
5.2.1 Prensagem
Os rendimentos dos processos de prensagem das sementes de uva e romã
estão apresentados nas Tabelas 5.5 e 5.6 com os respectivos desvios padrão,
obtidos a partir dos ensaios em triplicata. O rendimento da prensagem se refere à
massa de óleo obtida por 100 gramas de amostra prensada enquanto a eficiência da
prensagem refere-se à massa de óleo extraída em relação à massa de óleo contida
na amostra.
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4
X(%
)
Diâmetro da partícula (mm)
SILVA, N. K. 68
Tabela 5.5 Rendimento e eficiência do processo de prensagem das sementes de uva e romã
Sementes Rendimento da
prensagem (g/100 g) Eficiência da
prensagem (%) Umidade (%)
uva 8,63a 73,8e 13,2±0,3
romã 12,0b 44,0f 7,9±0,1
romã 8,23c 29,7g 3,1±0,9
romã bagaço 5,73d 41,8f 11,9±0,3
letras iguais indicam valores estatisticamente semelhantes (p<0,05)
A prensagem das sementes de romã foi muito mais fácil de ser conduzida que
a das sementes de uva. Isto ocorreu, provavelmente, devido à composição da
parede celular da semente de romã, mais frágil de romper quando submetida à
mesma pressão. Não foram encontrados dados na literatura sobre o rendimento da
prensagem do óleo de semente de romã.
A eficiência de prensagem das sementes de uva foi maior que a das
sementes de romã. A causa disso pode ser a diferença na viscosidade dos dois
óleos. O óleo de semente de uva é menos viscoso que o de semente de romã, e por
isso escoa mais facilmente durante a prensagem.
5.2.1.1 Capacidade antioxidante (CA)
Como ilustrado na tabela 5.6, os resultados obtidos para CA dos óleos das
sementes de uva e romã prensados apresentaram diferenças significativas de
acordo com o teste de Fisher LSD (p<0,05). Entretanto, para uma mesma matriz a
CA não dependeu do pré-tratamento.
SILVA, N. K. 69
Tabela 5.6 Resultados da CA do óleo de semente de romã e de uva prensados
Amostra EC50 médio (g am/g DPPH)
Óleo de semente de uva
31441 a 32944
Torta de uva (extrato) 530,7 a 620,2
Óleo de semente romã bagaço
1065 a 3218a
Óleo de semente romã 3600 a 5200b
Letras iguais significam valores estatisticamente semelhantes; médias obtidas em cinco ensaios
Apesar da maior quantidade de óleo obtida, a prensagem após tratamento
enzimático (uva), obteve um óleo com baixa CA com valor de EC50 muito elevado
(31.441g amostra/g DPPH), se comparado com valor obtido para a torta (EC50 igual
a 530,70 g amostra/g DPPH). Pode-se concluir que a maior parte dos compostos
antioxidantes ficou retida na torta durante a prensagem da semente. Deve-se
considerar, portanto o reprocessamento da torta de prensagem visando à extração
dos compostos antioxidantes, o que tornará o processo economicamente mais
atraente. No caso da romã a presença do bagaço contribuiu para aumentar a
capacidade antioxidante do óleo prensado.
5.2.1.2 Viscosidade
Na Tabela 5.7 abaixo apresenta-se a viscosidade dos óleos obtidos por
prensagem a frio.
Tabela 5.7 Viscosidade dos óleos de semente de uva e de romã obtidos por prensagem
Amostra Viscosidade (mPa.s)
Óleo de semente de uva
21,9±0,7
Óleo de semente de romã
153±3,7
SILVA, N. K. 70
As Figuras 5.3 e 5.4, tensão de cisalhamento x taxa de deformação, ilustram
o comportamento reológico característico de fluídos newtonianos.
Figura 5.3 Comportamento reológico do óleo de semente de uva
Figura 5.4 Comportamento reológico do óleo de semente de romã
A viscosidade dos óleos não apresentou variação significativa na faixa
avaliada (0 a 700 s-1), e foi estimada em 22 mPa.s para o óleo de semente de uva
prensada e em 153 mPa.s para o óleo de semente de romã. Pode-se observar que
os dois óleos apresentaram comportamento de fluido newtoniano, ou seja, a
viscosidade é independente da taxa de deformação.
0
2
4
6
8
10
12
14
0 100 200 300 400 500 600 700
Ten
são
de
cis
alh
ame
nto
(P
a)
Taxa de deformação (s-1)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 100 200 300 400 500 600 700
Ten
são
de
cis
alh
ame
nto
(P
a)
Taxa de deformação (s-1)
SILVA, N. K. 71
Oomah et al.(1998) encontraram uma viscosidade de 46,3 m.Pa para o óleo
de romã prensado a frio a 25ºC sob uma tensão de cisalhamento entre 2,5 a 10 Pa.
Andrea & Formiga(2010) encontraram viscosidade de 45,7 mPa.s a 25 ºC e tensão
de cisalhamento crescente. Brock & Nogueira (2008) trabalharam com sete óleos
vegetais diferentes em diferentes temperaturas, encontrando, a 20 ºC, os valores
(em mPa.s) 59,0 para a soja, 67,6 para o milho e 79,7 para oliva. Baseado nestes
valores, o óleo de semente de romã obtido neste trabalho apresentou viscosidade
mais alta que a maioria dos óleos vegetais comerciais, enquanto o óleo de semente
de uva foi menos viscoso que os demais óleos citados. Estes resultados podem ser
explicados em função da composição em ácidos graxos (mais que 70 % de ácido
punícico) similar ao reportado para óleo de mamona que possui mais de 80% de
ácido ricinoléico (250 a 650 mPa.s).
5.2.1.3 Análise térmica
Os resultados da análise termogravimétrica (TGA) são mostrados abaixo, em
função do processo de extração dos óleos, para amostras obtidas por prensagem e
extração etanólica.
a. Óleo de semente de uva obtido por extração etanólica
A Figura 5.5 apresenta as curvas TG/DTG sob atmosfera de nitrogênio. Pode-
se observar uma pequena perda de 2,2% em massa no ponto próximo a 200 ºC
(provavelmente ácidos graxos livres) e uma maior perda de massa entre 300 e 490
°C,com resíduo de 0,60% ao final do processo, indicando um percentual elevado de
triglicerídeos nas amostras (94,5%).
SILVA, N. K. 72
Figura 5.5 Curva TG do óleo de semente de uva, obtido por extração etanólica, sob
atmosfera de N2. Massa da amostra 5,07mg, vazão de gás 20ml/min e razão de
aquecimento 10ºC/min.
b. Óleo de semente de uva prensado
Na Figura 5.6 estão ilustradas as curvas TG/DTG sob atmosfera de
nitrogênio. Observa-se perda única de massa entre 280 e 500 °C, com resíduo de
0,32% ao final do processo. A parte reta no início da curva indica a pureza da
amostra, ausência de água ou outros solventes contaminantes.
SILVA, N. K. 73
Figura 5.6 Curva TG do óleo de semente de uva obtido por prensagem sob
atmosfera de N2. Massa da amostra 6,9 mg, vazão de gás 20ml/min e razão de
aquecimento 10ºC/min.
c. Óleo de semente de romã obtido por extração etanólica
A Figura 5.7 apresenta as curvas TG/DTG sob atmosfera de nitrogênio. Esta
curva mostra muitos pontos de perda de massa desde o início do aquecimento da
amostra, o que indica contaminação da mesma, provavelmente devido à remoção
incompleta do solvente (etanol 90%) nesta amostra. Há uma maior perda de massa
entre 180 e 260 °C, com um grande resíduo de 24,8% ao final do processo,
possivelmente devido à presença de ceras removidas pelo solvente.
SILVA, N. K. 74
Figura 5.7 Curva TG do óleo de semente de romã obtido por extração etanólica sob
atmosfera de N2. Massa da amostra 5,07mg, vazão de gás 20ml/min e razão de
aquecimento 10ºC/min.
d. Óleo de semente de romã prensado
A Figura 5.8 ilustra as curvas TG/DTG sob atmosfera de nitrogênio. Há
uma pequena perda de massa logo no começo do aquecimento, sugerindo presença
de água na amostra. A grande perda de massa foi registrada entre 275 e 500 °C,
com resíduo de 0,31% ao final do processo. Indicando a pureza dos triglicerídeos na
amostra.
SILVA, N. K. 75
Figura 5.8 Curva TG do óleo de semente de romã obtido por prensagem sob
atmosfera de N2. Massa da amostra 5,91 mg, vazão de gás 20ml/min e razão de
aquecimento 10ºC/min.
5.2.2 Extração com solvente (Etanol)
O teor de água no etanol é uma variável pouco explorada nas pesquisas que
envolvem a extração de óleos vegetais, pois a água reduz a solubilidade dos
lipídeos (polares). Entretanto, pesquisas recentes mostraram que uma quantidade
baixa de água aumenta a quantidade de compostos insaponificáveis na fração
lipídica e contribui para aumentar a estabilidade do óleo.
5.2.2.1 Extração do óleo de semente de uva
A extração com solvente do óleo de semente de uva foi realizada de acordo
com o planejamento fatorial composto central e os resultados estão apresentados na
tabela 5.8. A análise estatística dos dados, pelo método de superfície de resposta,
permitiu o ajuste de um modelo matemático para avaliar os efeitos dos principais
SILVA, N. K. 76
fatores: temperatura, granulometria e teor de água no etanol.
A maior eficiência do processo de extração do óleo de semente de uva, de
aproximadamente 98%, foi alcançada no ensaio 7 usando-se etanol puro a 70 ºC e
menor tamanho de partícula (0,40 mm). Este resultado, como esperado, supera a
eficiência de extração por prensagem. Pode-se confirmar que a temperatura e
pureza do solvente tem um efeito positivo no rendimento de extração, pois
aumentam a solubilidade do óleo em etanol. Adicionalmente, o coeficiente de
difusão do solvente na matriz sólida aumentou quando se reduziu o tamanho de
partícula em consequência do aumento na área de contato na interface sólido-
líquido.
O melhor resultado para a CA do óleo de semente de uva extraído com
solvente, EC50 igual a 18,9 g amostra/g DPPH, foi obtido no ensaio 8. Isto indica que
o aumento da polaridade do solvente contendo 10% de água ao etanol aumentou a
extração de compostos fenólicos que contribuíram para o aumento na CA do extrato.
Os compostos fenólicos possuem uma natureza polar e alguns autores já mostraram
que solventes polares são mais eficazes na extração destes compostos
antioxidantes. Melo, Priscilla (2010) pesquisou a extração de compostos fenólicos de
resíduos agroindustriais de vinho, tomate, goiaba e cevada utilizando solventes de
diferentes polaridades e conclui que o melhor solvente na extração de compostos
antioxidantes foi a mistura etanol:água, 80:20.
Vale a pena ressaltar que o ensaio com maior eficiência de extração forneceu
um extrato de baixa atividade antioxidante (EC50 igual a 722 g amostra/g DPPH) e
vice-versa. Isso se dá uma vez que as melhores condições operacionais para
obtenção de alto rendimento e CA são opostas. Assim, encontrar um ponto de
equilíbrio entre eficiência de extração e atividade antioxidante do produto será um
dos desafios para otimização deste processo.
5.2.2.2 Extração do óleo de semente de romã
Nas melhores condições operacionais aplicadas para extração do óleo de
semente de romã e uva obteve-se 62 % e 97 % de eficiência (ensaio 7). Isto ocorre,
SILVA, N. K. 77
provavelmente, pois a semente de romã apresentou maior teor de óleo que a
semente de uva. Além disso, a solubilidade do óleo de semente de romã no etanol é
menor que a do óleo de semente de uva. Para se alcançar a mesma eficiência a
relação solvente/carga deveria ser maior para a semente de romã.
A maior CA do extrato, como esperado, foi obtida no ensaio 4, EC50 igual a
645 g amostra/g DPPH, no qual se utilizou etanol hidratado com 10% de água. Isto
ocorre, provavelmente, porque a presença de água aumenta a polaridade do
solvente, aumentando a remoção de compostos fenólicos presentes na matriz
sólida. A Tabela 5.9 mostra os resultados.
SILVA, N. K. 78
Tabela 5.8. Resultados da extração do óleo de semente de uva nas condições
operacionais selecionadas: Eficiência e Atividade antioxidante
Teor de água
no etanol*
Temperatura
(°C)
Granulometria
(mm)
Eficiência da
extração (%)
EC50
(μg/mL) EC50
(g am/g DPPH)
1 0,0 50 0,95 43,8 4,20 309
2 0,1 50 0,95 17,0 1,14 90,3
3 0,0 70 0,95 53,7 8,18 602
4 0,1 70 0,95 23,8 0,74 58,7
5 0,0 50 0,40 74,9 5,24 385
6 0,1 50 0, 40 28,0 1,44 116
7 0,0 70 0, 40 97,8 9,10 722
8 0,1 70 0, 40 28,6 0,23 18,9
9 0,05 60 0,65 27,9 2,00 159
10 0,05 60 0,65 27,2 2,20 174
11 0,05 60 0,65 28,2 2,48 196
* fração mássica
A eficiência da extração (EE%) refere-se à fração de óleo extraída da semente em relação ao teor
total de óleo na mesma.
SILVA, N. K. 79
Tabela 5.9 Resultados da extração do óleo de semente de romã nas condições
operacionais selecionadas: Eficiência e Atividade antioxidante
Teor de água
no etanol
Temperatura
(°C)
Granulometria
(mm)
Eficiência da
extração (%)
EC50
(μg/mL)
EC50
(g am/g DPPH)
1 0,0 50 0,95 3,65 16,18 1328
2 0,1 50 0,95 1,25 11,22 921
3 0,0 70 0,95 54,83 19,55 1312
4 0,1 70 0,95 45,46 7,98 645
5 0,0 50 0,40 3,55 12,22 1003
6 0,1 50 0, 40 2,99 10,83 889
7 0,0 70 0, 40 62,07 16,54 1336
8 0,1 70 0, 40 51,42 9,17 740
9 0,05 60 0,65 38,50 9,17 741
10 0,05 60 0,65 38,09 8,84 714
11 0,05 60 0,65 38,40 8,16 659
* fração mássica
A eficiência da extração (EE%) refere-se à fração de óleo extraída da semente em relação ao teor
total de óleo na mesma.
Resultados de atividade antioxidante são difíceis de serem comparados, pois
não há uma unidade padrão e os trabalhos encontrados na literatura estão
expressos em unidades diferentes. Melo e Priscilla (2010) encontraram uma
concentração efetiva de 0,60 mg/mL no extrato etanólico 80% a partir de uvas Petit
Verdot e de 0,40 mg/mL no bagaço de uvas Cabernet Sauvignon. Os resultados
encontrados neste trabalho para CA dos produtos superam os poucos dados
reportados na literatura. Não foram encontrados na literatura valores de atividade
antioxidante do óleo de semente de romã.
SILVA, N. K. 80
A Tabela 5.10 ilustra os valores de capacidade antioxidante para óleos
vegetais nobres e produtos comerciais. Duas unidades diferentes são mostradas
para facilitar a comparação com os dados encontrados na literatura. Lembrando que
a capacidade efetiva (EC50) se refere à quantidade de amostra necessária para
reduzir metade da concentração inicial do radical DPPH, e, portanto, quanto menor a
massa, maior sua capacidade antioxidante.
Nota-se que a capacidade antioxidante (CA) do óleo de semente de romã
prensado a frio é comparável à do óleo de açaí, ambos sendo melhores que a CA do
azeite de oliva extra-virgem. O óleo da semente de uva, por sua vez, apresentou
capacidade antioxidante comparável à de substâncias tradicionalmente utilizadas
como antioxidantes na indústria de produtos naturais.
SILVA, N. K. 81
Tabela 5.10. Valores da capacidade antioxidante de óleos e outros produtos.
Amostra Tipo de extração EC50
g am/g DPPH Referência
Óleo de semente de romã
Extração etanólica 645* Neste trabalho
Óleo de semente de uva
Extração etanólica 18,9* Neste trabalho
Óleo de semente de romã
Prensagem a frio 1065* Neste trabalho
Óleo de semente de uva
Prensagem a frio 31.441* Neste trabalho
Óleo de açaí Éter de petróleo 646 Rufino et al, 2011
Azeite de Oliva extra-virgem
Prensagem a frio 2057 Rufino et al, 2011
EC50 (µg.mL-1)
Óleo de semente de romã
Extração etanólica 7,98* Neste trabalho
Óleo de semente de romã
Prensagem a frio 38,0* Neste trabalho
Óleo de semente de uva
Extração etanólica 0,232* Neste trabalho
Óleo de semente de uva
Prensagem a frio 38,0* Neste trabalho
Ácido ascórbico -- 2,15 Silvestri, 2010
BHT -- 5,37 Silvestri, 2010
Ginko Biloba Etanol 38,9 Silvestri, 2010
Extrato de semente de
maracujá Etanol 113 Jorge et al, 2009
Óleo de cravo Hidrodestilação 1.118 Silvestri, 2010
* Melhores condições
SILVA, N. K. 82
5.2.2.3 Análise Estatística
a. Extração do óleo de semente de uva
Nos modelos empíricos para estimar a eficiência de extração (y) foram
considerados apenas os termos estatisticamente significantes (p<0,05), gerando um
modelo hierárquico, porém sem interações. O modelo considerado (equação 5.1)
utilizou uma transformação de logaritmo natural para melhor adequação dos dados,
como mostrado abaixo:
Modelo matemático:
(Eq. 5.1)
onde:
y = ln (eficiência de extração)
a = teor de água no etanol
b = temperatura
c = granulometria
O modelo linear ajustou bem os dados experimentais, (p< 0,0001 e F =
91,92). A variável independente de maior impacto foi o teor de água no etanol,
seguida pela granulometria, como pode ser observado na Figura 5.9,- Diagrama de
Pareto para a variável “eficiência de extração”. Como esperado, a água reduz a
solubilidade do óleo no solvente extrator e a redução do tamanho das partículas
aumenta a velocidade de difusão do soluto.
SILVA, N. K. 83
*Colunas em preto são efeitos negativos e em cinza são os efeitos positivos
Figura 5.9 Diagrama de Pareto da variável “eficiência de extração”. A:Teor de água
no etanol, B:temperatura e C:granulometria
b. Capacidade antioxidante para o óleo de semente de uva
Para estimar a variável dependente EC50 foram considerados apenas os
termos estatisticamente significativos. Desconsiderando algumas interações e
gerando um modelo não hierárquico, obtém-se o modelo descrito na equação 5.2:
SILVA, N. K. 84
Modelo matemático:
(Eq. 5.2)
onde:
y = EC50
a = teor de água no etanol
b = temperatura
c = granulometria
O modelo apresentado ajustou bem os dados experimentais, com um valor de
p< 0,0001 e F =175,5. A variável mais expressiva foi o teor de água no etanol,
seguida pela interação entre teor de água e temperatura, e logo após pela
temperatura. Ou seja, caso se considere apenas a capacidade antioxidante, a
granulometria da semente não é uma variável relevante, como pode ser observado
na Figura 5.10 - Diagrama de Pareto da variável “EC50”. Como esperado, o aumento
do teor de água e da temperatura aumenta a remoção de compostos fenólicos para
o óleo.
SILVA, N. K. 85
*Colunas em preto são efeitos negativos e em cinza são os efeitos positivos
Figura 5.10 Diagrama de Pareto para avaliar os efeitos dos parâmetros no valor de
“EC50”
A otimização do modelo ajustado, realizada com auxílio do software Design
Expert 10.0, visando maximizar a eficiência de extração e minimizar o valor de EC50
mostrou duas soluções relevantes. Os valores de 0,10%, 70,0 ºC e 0,40 mm para
teor de água no etanol, temperatura e granulometria, respectivamente, retornariam
os valores de 35% de eficiência de extração e 69,4 g amostra/g DPPH. Os valores
de 0,02%, 50,0 ºC e 0,40 mm para as três variáveis independentes analisadas
estimam uma eficiência de extração de 61% e um EC50 de 341,5g amostra/g DPPH.
SILVA, N. K. 86
c. Extração do óleo de semente romã
No ajuste do modelo matemático para estimar a eficiência de extração, as
interações foram consideradas. O modelo utilizado está representado na equação
5.3:
Modelo matemático:
(Eq. 5.3)
onde:
y = Eficiência de extração
a = teor de água no etanol
b = temperatura
c = granulometria
O modelo ajustado é significativo, com um valor de p< 0,0001 e F igual a
3125,6, o que indica que o mesmo está bem ajustado aos dados experimentais. A
variável mais expressiva foi a temperatura, seguida pelos outros fatores, como pode
ser observado na Figura 5.11 - Diagrama de Pareto da variável “eficiência de
extração”.
SILVA, N. K. 87
*Colunas em preto são efeitos negativos e em cinza são os efeitos positivos
Figura 5.11 Diagrama de Pareto para avaliar os efeitos dos fatores na “eficiência de
extração”
d. Capacidade antioxidante para o óleo de semente de romã
Na projeção de modelo matemático para a análise estatística desta última
variável dependente, os fatores B (temperatura) e C (granulometria) isolados não
foram significativos e tiveram influencia muito baixa, porém foram incluídos no
modelo para mantê-lo hierárquico.
SILVA, N. K. 88
Modelo matemático:
(Eq. 5.4)
onde:
y= EC50
a = teor de água no etanol
b = temperatura
c = granulometria
O modelo ajustado é significativo, com um valor de p< 0,0250 e F de 6,60. A
única variável relevante foi o teor de água no etanol, ou seja, caso se considere
apenas a capacidade antioxidante, apenas a temperatura tem efeitos relevantes,
como pode ser observado na Figura 5.12 - Diagrama de Pareto da variável “EC50”.
*Colunas em preto são efeitos negativos e em cinza são os efeitos positivos
Figura 5.12 Diagrama de Pareto para avaliar os efeitos dos parâmetros no valor de
“EC50”
SILVA, N. K. 89
A otimização do modelo ajustado, realizada com auxílio do software Design
Expert 10.0, retornou os valores 0,10%, 70 ºC e 0,40 mm para teor de água no
etanol, temperatura e granulometria das sementes, respectivamente, o que resultaria
em uma eficiência de extração de 52% e um valor de EC50 igual a 755 g amostra/g
DPPH.
5.3 Análises Físico-Químicas
5.3.1 Acidez
A análise de acidez só foi realizada nas amostras de óleo obtidas por
prensagem. Os valores obtidos e o desvio padrão são mostrados na tabela 5.11.
Tabela 5.11 Índice de acidez dos óleos prensados
Amostra Índice de Acidez (%)
Semente de Uva 0,41±0,01
Semente de Romã 0,74±0,01
Bagaço de Romã 0,79±0,03
O valor de acidez tem relação estreita com a qualidade da amostra, uma vez
que o processo de hidrólise gera ácidos graxos livres. A ANVISA (BRASIL, 1999)
estabelece uma acidez máxima de 2% para óleos e gorduras vegetais não refinados.
Todos os valores encontrados são inferiores ao que exige a Legislação e, portanto,
os índice de acidez das amostras indicam que o processo de prensagem a frio
mantém a integridade de todos os óleos avaliados. Pardo et al. (2009) encontrou
acidez livre entre 0,37 e 1,47% para o óleo prensado de diversas variedades de
uvas, enquanto Andrea & Formiga (2010) encontraram índice de acidez de 0,64 mg
KOH/g. Valores de índice de acidez para o óleo de semente de romã não foram
encontrados na literatura.
SILVA, N. K. 90
5.3.2. Estabilidade Oxidativa
Apenas as amostras prensadas foram utilizadas para esta análise. O tempo
necessário para início do processo de oxidação do óleo de semente de uva foi de
cerca de 4 horas e meia, enquanto o período de indução do óleo de semente de
romã foi inferior a 1 hora, como mostrados na Tabela 5.12 a seguir:
Tabela 5.12 Período de indução dos óleos prensados
Período de indução (h)
Tempo convertido
Uva 4,60±0,42 4h36min
Romã 0,93±0,12 56min
Ambos os óleos possuem elevada atividade antioxidante, e como esperado, o
tempo de indução foi baixo, pois os ácidos graxos predominantes nestes óleos
vegetais são insaturados e são facilmente oxidados. Os compostos bioativos
deveriam estar protegendo o óleo, mas isso não está acontecendo, e uma
investigação sobre isto pode ser objeto de novos estudos. Ambos são óleos
sensíveis à oxidação, e por isso podem ser usados como aditivos antioxidantes em
outros produtos, mas para serem comercializados puros precisam de proteção
contra a oxidação.
Melo, Priscilla(2010) estudou a adição de óleo de semente de uva para
aumentar a estabilidade oxidativa do óleo de soja. Os compostos fenólicos são mais
facilmente oxidáveis, possivelmente devido às suas ligações insaturadas, e nessas
misturas eles são oxidados primeiramente, preservando as características do óleo
comercial. Infelizmente com isso também se perde no valor bioativo do produto final.
Lutterodt et al. (2011) avaliaram a estabilidade oxidativa do óleo de semente
de diversas variedades de uva prensadas a frio, encontrando valores do período de
indução acima de 20 h. Binzer et al. (2011) encontrou valores entre 15 e 13 h.
Andrea & Formiga (2010) encontraram tempo de indução de 1,11h a 110 ºC para o
SILVA, N. K. 91
óleo prensado. São resultados muito discrepantes entre si, e não formam uma boa
base para comparação.
Na literatura, os dados sobre a estabilidade oxidativa do óleo de romã são
escassos. Jardini & Mancini Filho, (2007) utilizaram o aparelho Rancimat® para
avaliação da estabilidade oxidativa do óleo de semente de romã e também
constataram sua baixa estabilidade oxidativa. Sabe-se que óleos poliinsaturados em
especial aqueles com 3 ou mais duplas ligações são facilmente oxidados (óleo de
semente de girassol – 3h9min, PORTELA et al., 2009; óleo de casca de arroz
5h59min, ANWAR, 2005).
Para que o óleo seja considerado estável, deve atender ao critério de
exposição à programação de teste no Rancimat que estabelece um período mínimo
de 6,0 horas, de acordo com a norma EN 14112 (ANDREA & FORMIGA, 2010)
Portanto os óleos de semente de uva e de romã estudados neste trabalho são
considerados menos estáveis que o recomendado. Posteriores estudos sobre
formas de aumentar a estabilidade oxidativa destes óleos devem ser conduzidos.
SILVA, N. K. 92
6 CONCLUSÃO
Os resultados deste trabalho permitiram concluir que:
A extração do óleo sementes de uva por prensagem só foi possível após
tratamento enzimático. Não foi necessário o pré-tratamento para prensagem das
sementes de romã. O rendimento alcançado foi de 8,63 g/100g e 12g/100g de óleo,
para a uva e romã, respectivamente.
Nas melhores condições, a eficiência de extração com etanol foi de 97,8%
para a uva e 62,07% para a romã.
O processo de extração com etanol favoreceu a remoção dos compostos
antioxidantes dos óleos estudados. Se comparado com o óleo obtido por
prensagem, a capacidade antioxidante foi 1660 e 5,5 vezes maior para o óleos de
semente de uva e romã, respectivamente.
Os dois óleos tiveram comportamento de fluidos newtonianos. Entretanto, o
óleo de semente de uva apresentou viscosidade cerca de 7 vezes menor que o óleo
de semente de romã.
O índice de acidez encontrado para os óleos prensados se encontra dentro
dos valores determinados pela Anvisa. Estes resultados foram também confirmados
pelas análises térmicas.
Ambos os óleos prensados se mostraram muito sensíveis à rancidez
oxidativa, com período de indução menor que 6 horas, valor de referência para óleos
refinados.
6.1 Sugestões e recomendações futuras
Combinar prensagem seguida da extração etanólica da torta para as
sementes de uva e romã, visando a remoção dos compostos antioxidantes que
permanecem retidos na mesma.
SILVA, N. K. 93
Testar o pré-tratamento enzimático das sementes e bagaço de romã visando
aumentar o rendimento de extração por prensagem.
Analisar o perfil de ácidos graxos das amostras por cromatografia gasosa.
Avaliar o extrato etanólico, obtido a partir da torta, como antioxidante natural
para aumentar a estabilidade oxidativa dos óleos prensados.
SILVA, N. K. 94
7 REFERÊNCIAS
ABBASI, H. et al. Effect of various extraction conditions on the phenolic contents of pomegranate seed oil. European Journal of Lipid Science and Technology,110(5), 435–440. doi:10.1002/ejlt.200700199. 2008.
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