ÓLEO DA AMÊNDOA DE BARU (Dipteryx alata Vog.): … · A todos os amigos e colegas de trabalho do...
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE QUÍMICA DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA ÓLEO DA AMÊNDOA DE BARU (Dipteryx alata Vog.): OTIMIZAÇÃO DA EXTRAÇÃO POR CO 2 SUPERCRÍTICO E COMPOSIÇÃO QUÍMICA VANESSA OLIVEIRA DI SARLI PEIXOTO Rio de Janeiro 2016
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO
INSTITUTO DE QUÍMICA
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA
ÓLEO DA AMÊNDOA DE BARU (Dipteryx alata Vog.): OTIMIZAÇÃO DA EXTRAÇÃO
POR CO2 SUPERCRÍTICO E COMPOSIÇÃO QUÍMICA
VANESSA OLIVEIRA DI SARLI PEIXOTO
Rio de Janeiro
2016
ÓLEO DA AMÊNDOA DE BARU (Dipteryx alata Vog.):
OTIMIZAÇÃO DA EXTRAÇÃO POR CO2
SUPERCRÍTICO E COMPOSIÇÃO QUÍMICA
Vanessa Oliveira Di Sarli Peixoto
Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-
graduação em Ciências de Alimentos Instituto de Química
da Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte
dos requisitos necessários à obtenção do título de Mestre
em Ciências de Alimentos.
Orientador: Alexandre Guedes Torres
Vanessa Naciuk Castelo Branco
Rio de Janeiro
2016
P379 Peixoto, Vanessa Oliveira Di-Sarli.
Óleo da amêndoa de baru (Dipteryx alata Vog.): otimização da
extração por CO2 supercrítico e composição química/ Vanessa
Oliveira Di Sarli Peixoto. – Rio de Janeiro: UFRJ/IQ, 2016
102f.: il.
Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal do Rio de
Janeiro, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em
Ciência de Alimentos, Rio de Janeiro, 2016.
Orientadores: Alexandre Guedes Torres e Vanessa Naciuk
Castelo Branco
1. Óleo da amêndoa de baru. 2. Compostos bioativos.
3.Extração por fluido supercrítico. I. Torres, Alexandre Guedes.
(Orient). II. Castelo Branco, Vanessa Naciuk. III. Universidade
Federal do Rio de Janeiro. Instituto de Química. Programa de Pós-
Graduação em Ciência de Alimentos. IV. Título.
CDD: 661.004
ÓLEO DA AMÊNDOA DE BARU (Dipteryx alata Vog.): OTIMIZAÇÃO DA EXTRAÇÃO
POR CO2 SUPERCRÍTICO E COMPOSIÇÃO QUÍMICA
Vanessa Oliveira Di Sarli Peixoto
Orientador: Alexandre Guedes Torres
Vanessa Naciuk Castelo Branco
Dissertação de Mestrado submetida ao Programa de Pós-graduação em Ciência de
Alimentos, Instituto de Química da Universidade Federal do Rio de Janeiro - UFRJ,
como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de Mestre em Ciência de
Alimentos.
Aprovada por:
_______________________________
Presidente, Prof° Dr. Alexandre Guedes Torres, IQ/UFRJ
__________________________________
Profª Drª. Vanessa Naciuk Castelo-Branco, FARMÁCIA/UFF
__________________________________
Profª Drª. Suely Pereira Freitas, EQ/UFRJ
__________________________________
Profª Drª. Priscilla Filomena Fonseca Amaral, EQ/UFRJ
Rio de Janeiro
2016
Esse trabalho foi realizado no Laboratório de Bioquímica Nutricional e de Alimentos,
Departamento de Bioquímica, Instituto de Química da Universidade Federal do Rio de
Janeiro, sob orientação do Prof°. Dr. Alexandre Guedes Torres e da Profª. Dra. Vanessa
Naciuk Castelo Branco.
Apoio Financeiro: CNPq, CAPES, FAPERJ.
Produção acadêmica ligada à dissertação:
DI-SARLI, V.O; CASTELO-BRANCO, V.N; TORRES, A.G. COMPOSIÇÃO EM
ÁCIDOS GRAXOS, FITOESTERÓIS E CAPACIDADE ANTIOXIDANTE DE ÓLEOS DE
CASTANHA-DO-BRASIL E CASTANHA DE BARU PRENSADOS A FRIO. 2016.
Seminário Internacional de processamento de óleos e gorduras: tendências e desafios. (SBOG;
Florianópolis, Santa Catarina).
AGRADECIMENTOS
Agradeço a Deus por me guiar no caminho correto e por me ajudar a superar as
dificuldades até a realização desse projeto;
À minha família, especialmente meu pai e minha mãe, pela busca incessante em me
proporcionar o melhor estudo e por sempre apoiar os meus desejos profissionais e pessoais,
sem vocês nada disso seria possível. Obrigado por me ensinar e valorizar o conhecimento
como crescimento de vida;
À minha irmã minha companheira da vida, que Deus enviou pra deixar minha
caminhada mais divertida e me ensinar desde cedo o valor de compartilhar;
Ao Maurício, meu namorado, por estar sempre ao meu lado apesar da distância, com
certeza você é meu principal apoiador e melhor conselheiro ao ouvir minhas angústias e
minhas realizações;
Ao meu orientador, Prof. Alexandre Torres, por acreditar em mim desde o início, seus
ensinamentos foram essenciais para o meu crescimento profissional. Principalmente pela
paciência em todas as reuniões de segunda, ao tentar tirar minhas dúvidas;
À minha co-orientadora, Prof. Vanessa Naciuk, que me aceitou como sua aluna de
iniciação científica e me apresentou ao LBNA, sempre com muita dedicação em me ensinar.
Agradeço muito a oportunidade que me foi oferecida, pois permitiu que eu pudesse descobrir
algo que tanto gosto;
A todos os amigos e colegas de trabalho do LBNA pelo apoio e convivência agradável
no dia a dia, em especial:
Aos amigos de muito trabalho na bancada e de lanches da tarde, André, Camila, Ellen,
Emília, Fabrício, Genilton, Isabelle, Kim, Natália Sales e Nívea, que tornaram os anos do
mestrado os mais divertidos da minha vida, não posso reclamar de nada quanto ao
companheirismo de vocês na bancada, sempre um auxiliando o outro. Vocês marcaram minha
vida para sempre, e vou levar na minha bagagem o que vocês me ensinaram todos os dias, o
respeito ao próximo, e claro fazer brigadeiro no fim do dia para adoçar a vida;
À Aline e Laís pela companhia nas análises que fizemos juntas, e pela amizade que
criamos, agradeço a força e o apoio em cada tropeço e dificuldade, vocês tornaram meus dias
no laboratório muito felizes. Espero que nossa amizade continue nos próximos anos de
doutorado, se Deus quiser;
Aos recentes amigos do LBNA, Caroline, Daniela, Desirré e Talita pelas conversas
durante o almoço e pelos ensinamentos nos artigos de segunda;
À Prof.ª Suely Freitas, pela gentileza em ceder o uso do laboratório para utilização da
prensa mecânica e do equipamento de Rancimat®, que foram essenciais nesse trabalho.
“Por vezes sentimos que aquilo que
fazemos não é senão uma gota de água
no mar. Mas o mar seria menor se lhe
faltasse uma gota.”
Madre Teresa de Calcutá
RESUMO
DI-SARLI, Vanessa Oliveira. Óleo da amêndoa de baru (Dipteryx alata Vog.): otimização
da extração por CO2 supercrítico e composição química. Rio de Janeiro, 2016. Dissertação
(Mestrado em Ciência de Alimentos). Instituto de química, Universidade Federal do Rio de
Janeiro.
O objetivo deste estudo foi investigar a influência das condições de extração por CO2-
supercrítico (CO2-SC) sobre a estabilidade oxidativa e a composição química do óleo da
amêndoa de baru. Inicialmente foi realizado um planejamento fatorial completo 24 com pontos
centrais, utilizando como variáveis independentes pressão, temperatura, co-solvente e
concentração de co-solvente para determinar as variáveis mais importantes na extração do
óleo da amêndoa de baru. O óleo extraído por CO2-SC com as condições de 50 ⁰C, 300 bar e
0% de co-solvente, apresentou o maior rendimento de extração (36,9%) e o maior rendimento
de extração de γ-tocoferol (58,7 mg/kg). Contudo, o óleo extraído por CO2-SC nas condições
de 70 °C, 100 bar e 10% de etanol como co-solvente apresentou a maior estabilidade oxidativa
(20,3 h). Ao analisar os melhores e piores óleos selecionados extraídos por CO2-SC e o óleo
obtido por prensagem mecânica, observou-se que aqueles extraídos por CO2-SC sem o uso de
co-solvente apresentaram maior capacidade antioxidante total (1,68 ± 0,10 mmol ET/kg de
amostra), além do maior conteúdo de tocoferóis totais (23,4 ± 0,3 mg/100g de óleo), de
fitoesteróis totais (802,3 ± 12,9 mg/100g de óleo), de fenólicos (9,62 ± 0,74 mg/100g de óleo)
e do melhor perfil de voláteis (sem a presença de compostos da oxidação lipídica). Nestas
condições, as variáveis que influenciaram os fatores de resposta foram temperatura e a
pressão. As variáveis co-solvente e concentração de co-solvente não influenciaram tanto na
qualidade oxidativa quanto na composição de bioativos do óleo da amêndoa de baru.
Estabelecida as variáveis independentes que mais influenciaram as variáveis de resposta, foi
realizado o planejamento experimental de delineamento composto central rotacional (DCCR)
a fim de otimizar a extração por CO2-SC. Esse planejamento determinou que as condições
mais indicadas na extração por CO2-SC do óleo da amêndoa de baru foram as de 64 ⁰C e 341
bar. Essa condição apresentou o maior rendimento de extração de óleo (37,4%) e de γ-
tocoferol (162,0 ± 1,21 mg/kg de amêndoa) comparado as outras condições de extração por
CO2-SC do planejamento DCCR. Desta forma, na condição selecionada para a extração do
óleo da amêndoa de baru por CO2-SC obteve-se um óleo com melhor estabilidade oxidativa e
bioativa comparada às outras condições de extração por CO2-SC.
Palavras-chave: óleo da amêndoa de baru; compostos bioativos; extração por fluido
supercrítico.
ABSTRACT
DI-SARLI, Vanessa Oliveira. Baru almond oil (dipteryx alata vog.): optimization of
supercritical CO2 extraction and chemical composition.
The aim of the study was to investigate the influence of extraction conditions for supercritical
CO2 (SC-CO2) on the oxidative quality and chemical composition of the oil baru almond.
Initially it conducted a full factorial design with 24 central points, using as independent
variables pressure, temperature, co-solvent and concentration of co-solvent to determine the
most important variables in the extraction of oil from the baru almond. The oil extracted by
SC-CO2 conditions with 50 ⁰C, 300 bar and 0% co-solvent, had the highest extraction yield
(36.9%) and the highest yield of γ-tocopherol extract (58.7 mg / kg). However, the oil
extracted by SC-CO2 under conditions of 70 ° C, 100 bar and 10% ethanol as co-solvent
showed the highest oxidative stability (20.3 h). By analyzing the best and worst selected oils
extracted by SC-CO2 and oil obtained by mechanical pressing, it was observed that those
extracted by SC-CO2 without the use of co-solvent showed higher total antioxidant capacity
(1.68 ± 0, ET 10 mmol / kg sample), plus the higher content of tocopherols (23.4 ± 0.3 mg /
100g oil) of total phytosterols (802.3 ± 12.9 mg / 100g oil) of phenol (9.62 ± 0.74 mg / 100g
oil) and the best volatile profile (without the presence of compounds of lipid oxidation). From
these results, the variables that influenced the response factors were temperature and pressure.
The cosolvent concentration variables and co-solvent did not influence the oxidative quality
and composition of the bioactive baru almond oil. Established the independent variables that
influenced the response variables, it performed the experimental planning design of central
composite (CCRD) in order to optimize the extraction SC-CO2. This planning has determined
that the optimized conditions of SC-CO2 for extraction of oil forces baru almond the 64 ⁰C
and 341 bar. This condition had the highest yield of oil extraction (37.4%) and γ-tocopherol
(162.0 ± 1.21 mg / kg almond) compared to the other extraction conditions for SC-CO2 DCCR
planning. Thus, the optimal condition for extraction of oil by the almond Baru SC-CO2
obtained an oil with improved oxidative and quality compared to other bioactive extraction
conditions by SC-CO2.
Key-words: baru almond oil; bioactive compounds; extraction by supercritical fluid.
LISTA DE ABREVIATURAS
ABTS - 2,2’-Azino-bis (3-etilbenzotiazolina-6-sulfonato);
ANOVA – do inglês, Analysis of Variance;
ANVISA – Agência Nacional de Vigilância Sanitária;
AOAC – do inglês, Association of Official Analytical Chemists;
AOCS – do ingles, American Oil Chemistry Society;
AUC – do inglês, Area Under the Curve;
CG – Cromatografia Gasosa;
CG-EM – Cromatógrafo Gasoso- Espectrômetro de Massas;
CLAE – Cromatografia Líquida de Alta Eficiência;
CO2 – Dióxido de Carbono;
CO2-SC – Dióxido de Carbono Supercrítico;
DCCR – Delineamento de Composto Central Rotacional;
EFS – Extração por Fluido Supercrítico;
ET – Equivalente de trolox;
EtOH – Etanol;
eV – Elétron Volts;
FID – do inglês, Flame Ionization Detector;
IDR – Ingestão Dietética Recomendada;
KOH – Hidróxido de Potássio;
LDL – do inglês, Low Density Lipoprotein;
MUFA – do inglês, Monounsaturated Fatty Acid;
Pc – Pressão crítica;
PUFA – do inglês, Polyunsaturated Fatty Acid;
SPME – do inglês, Solid Phase Micro Extraction;
Tc – Temperatura Crítica;
TEAC – do inglês, Trolox Equivalent Antioxidant Capacity;
VLDL – do ingles, Very Low Density Lipoprotein;
UV/Vis. – Ultravioleta-Visível.
ÍNDICE DE TABELAS
Tabela 1. Composição centesimal (g/100g) e valor calórico total (Kcal/100g) da amêndoa de
baru 25
Tabela 2. Temperatura e pressão críticas de solventes. 32
Tabela 3. Condições de análise definidas pelo planejamento fatorial com ponto central de
dois níveis para extração de óleo da amêndoa de baru por CO2 supercrítico (CO2-SC). 52
Tabela 4. Condições de análise definidas pelo planejamento DCCR para extração de óleo da
amêndoa de baru por CO2 supercrítico. 58
Tabela 5. Fatores de resposta do planejamento experimental fatorial com ponto central da
extração do óleo da amêndoa de baru por CO2 supercrítico. 60
Tabela 6. Efeitos dos fatores e os erros padrão do rendimento de extração do óleo da
amêndoa de baru obtido por CO2 supercrítico. 61
Tabela 7. Análise de variância (Anova) do modelo rendimento da extração do óleo da
amêndoa de baru obtido por CO2 supercrítico. 63
Tabela 8. Efeitos dos fatores e os erros padrão do rendimento de γ- tocoferol do óleo da
amêndoa de baru obtido por CO2 supercrítico. 66
Tabela 9. Análise de variância (Anova) do modelo rendimento da extração de γ-tocoferol no
óleo da amêndoa de baru obtido por CO2 supercrítico. 68
Tabela 10. Efeitos dos fatores e os erros padrão da estabilidade oxidativa do óleo da amêndoa
de baru obtido por CO2 supercrítico. 70
Tabela 11. Análise de variância (Anova) do modelo da estabilidade oxidativa no óleo da
amêndoa de baru obtido por CO2 supercrítico. 72
Tabela 12. Indicadores de qualidade oxidativa do óleo da amêndoa de baru extraído por CO2
supercrítico e por prensagem mecânica. 78
Tabela 13. Composição de ácidos graxos (g/100 g de ácidos graxos totais) do óleo da
amêndoa de baru obtido por diferentes métodos de extração. 79
Tabela 14. Composição de fitoesteróis (mg/100 g de óleo) e tocoferóis (mg/100 g de óleo)
dos óleos da amêndoa de baru obtidos por CO2 supercrítico e prensagem mecânica. 81
Tabela 15. Composição de fenólicos (mg/100g) dos óleos de amêndoa de baru obtidos por
CO2 supercrítico. 82
Tabela 16. Perfil dos compostos voláteis identificados nos óleos da amêndoa de baru obtidos
por CO2-SC e por prensagem mecânica. 85
Tabela 17. Fatores de resposta do planejamento experimental de delineamento composto
central rotacional da extração do óleo da amêndoa de baru por CO2 supercrítico. 87
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1. Distribuição geográfica do baru no cerrado (OLIVERIA et al., 2008). 23
Figura 2. A) Fruto do baru e seus constituintes (FERNANDES et al., 2010); B) Amêndoa de
baru com casca(Fotografia da amêndoa de baru utilizada no presente estudo). 24
Figura 3. Prensa de parafuso, com rosca sem fim (OEKOTEC® – Germany), para prensagem
contínua. Fotografia da prensa utilizada no presente trabalho para obtenção do óleo da
amêndoa de baru. 30
Figura 4. Diagrama de fases do dióxido de carbono (CO2) (SARMENTO, 2007). 33
Figura 5. Unidade de extração por fluido supercrítico (Waters® MV-10). 35
Figura 6. Estrutura química dos principais ácidos graxos com propriedades bioativas
(FARIAS et al., 2012). 38
Figura 7. Estrutura química dos tocoferóis (COSTA & JORGE, 2011). 39
Figura 8. Mecanismo de ação antioxidante dos tocoferóis (ORO, 2007). 39
Figura 9. Estrutura química dos fitoesteróis e do colesterol (LUZIA, 2012). 41
Figura 10. Estrutura química dos principais ácidos fenólicos derivados do ácido benzoico (A)
e do ácido cinâmico (B) (COSTA; JORGE, 2011). 43
Figura 11. Esquema da via de formação dos compostos voláteis oriundos do ácido linoleico
(C18:2 n-6) (MARTINEZ et al., 2010). 45
Figura 12. Diagramas esquemáticos da extração do óleo da amêndoa de baru por: A)
Prensagem mecânica; B) CO2 supercrítico (CO2-SC). 50
Figura 13. Diagrama de pareto para o rendimento de extração do óleo da amêndoa de baru
obtido por CO2 supercrítico. 62
Figura 14. Gráfico dos valores preditos versus valores observados para o rendimento da
extração do óleo da amêndoa de baru obtido por CO2 supercrítico. 64
Figura 15. Gráficos de curva de nível (A) e superfície de resposta (B) para o rendimento da
extração do óleo da amêndoa de baru obtido por CO2 supercrítico em função da pressão e da
concentração de co-solvente. 65
Figura 16. Diagrama de pareto para o rendimento da extração de γ-tocoferol no óleo da
amêndoa de baru obtido por CO2 supercrítico. 67
Figura 17. Gráfico dos valores preditos versus valores observados para o rendimento da
extração de γ-tocoferol no óleo da amêndoa de baru obtido por CO2 supercrítico. 68
Figura 18. Gráficos de curva de nível (A) e de superfície de resposta (B) para o rendimento
de γ-tocoferol do óleo da amêndoa de baru obtido por CO2 supercrítico em função da pressão
e da concentração de co-solvente. 69
Figura 19. Diagrama de pareto para a estabilidade oxidativa do óleo da amêndoa de baru
obtido por CO2 supercrítico. 71
Figura 20. Gráfico dos valores preditos versus valores observados para a estabilidade
oxidativa do óleo da amêndoa de baru obtido por CO2 supercrítico. 73
Figura 21. Gráficos de curva de nível (A) e de superfície de resposta (B) para a estabilidade
oxidativa do óleo da amêndoa de baru obtido por CO2 supercrítico em função da pressão e da
temperatura. 74
Figura 22. Gráficos de correlação entre o rendimento de γ-tocoferol (mg/kg) e o rendimento
de extração (%) (A); correlação entre a estabilidade oxidativa (h) e o rendimento de extração
(%) (B) e a correlação entre a estabilidade oxidativa (h) e o rendimento de γ-tocoferol (mg/kg)
(C) dos óleos da amêndoa do baru obtidos por CO2 supercrítico. 75
Figura 23. Gráficos da curva de nível (A) e da superfície de resposta (B) para o rendimento
de extração do óleo da amêndoa de baru obtido por CO2 supercrítico em função da
temperatura e da pressão. 88
Figura 24. Gráficos da curva de nível (A) e da superfície de resposta (B) para o rendimento
de γ-tocoferol (mg/kg) do óleo da amêndoa de baru obtido por CO2 supercrítico em função da
temperatura e da pressão. 88
Figura 25. Gráficos da curva de nível (A) e da superfície de resposta (B) para a estabilidade
oxidativa (h) do óleo da amêndoa de baru obtido por CO2 supercrítico em função da
temperatura e da pressão. 89
Figura 26. Gráfico da otimização com restrição das variáveis independentes temperatura e
pressão em função dos fatores de resposta rendimento de extração do óleo (%), rendimento de
γ-tocoferol (mg/kg) e estabilidade oxidativa (h). 90
Figura 27. Rendimento de extração (%) dos óleos da amêndoa de baru obtidos por CO2
supercrítico por meio das condições estabelecidas pelo planejamento DCCR e da condição
aperfeiçoada. 91
Figura 28. Rendimento de γ-tocoferol (mg/kg) dos óleos da amêndoa de baru obtidos por
CO2 supercrítico por meio das condições estabelecidas pelo planejamento DCCR e da
condição aperfeiçoada. 92
Figura 29. Estabilidade oxidativa (h) dos óleos da amêndoa de baru obtidos por CO2
supercrítico por meio das condições estabelecidas pelo planejamento DCCR e da condição
aperfeiçoada. 93
Figura 30. Cromatograma dos ácidos graxos analisados por cromatografia em fase gasosa
(cromatógrafo GC-2010; Shimadzu®, Japão), com injetor do tipo split/splitless e com detector
por ionização em chama (FID) e coluna polar (Supelco®, Co. Omegawax-320). 95
Figura 31. Cromatograma dos tocoferóis analisados em CLAE (Shimadzu®, Japan, LC-
10AD) com coluna de fase normal de sílica (ZORBAX Rx-Sil, Agilent Technologies®, EUA)
com detector UV/Vis (SPD-10A) fluorescência (290 nm /ex- 330 nm /em) com fase móvel
isocrática binária de n-hexano:2-isopropanol (99:1, v /v) com fluxo de 1,0 mL /min. 96
Figura 32. Cromatograma dos fitoesteróis analisados por CLAE (Shimadzu®, Japan, LC-
10AD) com coluna de fase reversa C18 (50 μm × 2,1 mm Kromasil®
) e detector UV/Vis
(SPD-10A), monitorado a 210 nm. Sistema isocrático de fase móvel: 98% de acetonitrila e
2% de isopropanol com fluxo de 0,4 mL/min. 96
Figura 33. Cromatograma dos fenólicos analisados em CLAE (Shimadzu®, Japan, LC-10AD)
com coluna de fase reversa C18 (4,6 μm × 150 mm, 5 μm; Kromasil®
) e detector UV/Vis
(SPD-10A), monitorado a 280 nm. Sistema de gradiente de fase móvel (Água acidificada com
ácido fórmico:Metanol:Acetonitria; 75:24:1) com fluxo de 1,0 mL/min. 97
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO 21
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 23
2.1. AMÊNDOA DE BARU: CARACTERÍSTICAS GERAIS E RELEVÂNCIA
ECONÔMICA 23
2.2. ÓLEO DA AMÊNDOA DE BARU 26
2.3. MÉTODO DE OBTENÇÃO DE ÓLEOS VEGETAIS 27
2.3.1. Extração de óleo com solvente 27
2.3.2. Extração de óleo por prensagem mecânica 28
2.3.3. Extração de óleo por fluido supercrítico 31
2.4. IMPORTÂNCIA DA COMPOSIÇÃO PARA AS
PROPRIEDADES/CARACTERÍSTICAS BIOATIVAS, SENSORIAIS E DE
ESTABILIDADE OXIDATIVA DOS ÓLEOS 36
2.4.1. Bioativos 36
2.4.1 1 Ácidos Graxos 37
2.4.1.2 Tocoferóis 38
2.4.1.3 Fitoesteróis 40
2.4.1.4 Fenólicos 41
2.4.2. Compostos voláteis 43
2.4.3. Estabilidade Oxidativa 46
3. OBJETIVOS 48
3.1. OBJETIVO GERAL 48
3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 48
4. MATERIAL E MÉTODOS 49
4.1. AMOSTRAGEM DA AMÊNDOA DE BARU 49
4.2. EXTRAÇÃO DO ÓLEO DA AMÊNDOA DE BARU POR PRENSAGEM
MECÂNICA 49
4.3. EXTRAÇÃO DO ÓLEO DA AMÊNDOA DE BARU POR CO2
SUPERCRÍTICO 51
4.3.1. Planejamento experimental fatorial completo com ponto central 52
4.4. DETERMINAÇÃO DOS INDICADORES DE ESTABILIDADE OXIDATIVA DO
ÓLEO DE AMÊNDOA BARU OBTIDO POR PRENSAGEM E POR CO2-SC 53
4.4.1. Índice de peróxido 53
4.4.2. Índice de acidez 53
4.4.3. Índice de refração 53
4.4.4. Estabilidade termo-oxidativa forçada 54
4.4.5. Capacidade antioxidante total 54
4.5. DETERMINAÇÃO DA COMPOSIÇÃO QUÍMICA E AROMÁTICA DOS ÓLEOS
DA AMÊNDOA DE BARU OBTIDOS POR PRENSAGEM E POR CO2
SUPERCRÍTICO 55
4.5.1. Análise da composição de ácidos graxos 55
4.5.2. Análise da composição de tocoferóis 55
4.5.3. Análise da composição de fitoesteróis 56
4.5.4. Análise da composição de fenólicos 56
4.5.5. Determinação da composição de voláteis 57
4.6. PLANEJAMENTO EXPERIMENTAL DE DELINEAMENTO DE COMPOSTO
CENTRAL ROTACIONAL (DCCR) 58
4.7. ANÁLISE ESTATÍSTICA 58
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO 59
5.1. AMOSTRAGEM DA AMÊNDOA DE BARU 59
5.2. EXTRAÇÃO DO ÓLEO DA AMÊNDOA DE BARU POR CO2
SUPERCRÍTICO 59
5.2.1. Planejamento experimental fatorial completo com ponto central 59
5.2.1.1 Influência das variáveis no rendimento de extração 60
5.2.1.1.1 Análise dos efeitos 60
5.2.1.1.2 Análise de resíduos 63
5.2.1.1.3 Superfície de resposta 64
5.2.1.2 Influência das variáveis no rendimento de γ-tocoferol 65
5.2.1.2.1 Análise dos efeitos 65
5.2.1.2.2 Análise de resíduos 67
5.2.1.2.3 Superfície de resposta 69
5.2.1.3 Influência das variáveis na estabilidade oxidativa 69
5.2.1.3.1 Análise dos efeitos 69
5.2.1.3.2 Análise de resíduos 72
5.2.1.3.3 Superfície de resposta 73
5.2.2. Correlação entre as variáveis de resposta do planejamento experimental 74
5.3. DETERMINAÇÃO DOS INDICADORES DE QUALIDADE OXIDATIVA,
COMPOSIÇÃO QUÍMICA E AROMÁTICA DOS ÓLEOS DA AMÊNDOA DE
BARU EXTRAÍDOS POR CO2-SC E POR PRENSAGEM MECÂNICA 76
5.4. PLANEJAMENTO EXPERIMENTAL DE DELINEAMENTO COMPOSTO
CENTRAL ROTACIONAL (DCCR) 86
5.4.1 Superfície de resposta do rendimento de extração do óleo 87
5.4.2 Superfície de resposta do rendimento de γ-tocoferol 88
5.4.3 Superfície de resposta da estabilidade oxidativa 89
5.4.4 Aperfeiçoamento da extração do óleo da amêndoa de baru por
CO2 supercrítico 90
6. CONCLUSÕES 94
7. APÊNDICE 95
8. REFERÊNCIAS 98
21
1. INTRODUÇÃO
O fruto do baru é oriundo do barueiro e obtido a partir do extrativismo vegetal Brasileiro
com origem na região do Cerrado (Magalhães, 2014). Sua amêndoa é uma semente
oleaginosa, que apresenta um elevado teor de lipídios (40%), além disso, é rico em outros
nutrientes e substâncias com propriedades de alegação de saúde, também denominados
funcionais ou compostos biologicamente ativos. Dentre eles, destaca-se o conteúdo de ácidos
graxos, sobretudo os ácidos oleico (C18:1n-9) e linoleico (C18:2n-6), o conteúdo de
fitoesteróis, com 100 a 200 mg de β-sitosterol por 100 gramas, e os altos teores de vitamina E,
além da presença de alguns ácidos fenólicos em sua amêndoa. O consumo elevado desses
compostos está associado com a redução do risco de doenças cardiovasculares e de alguns
tipos de câncer. Desta forma, a obtenção do seu óleo deve ser valorizada e aproveitada
(FREITAS; NAVES, 2010).
Os óleos vegetais podem ser obtidos por diferentes métodos de extração, tais como por
prensagem mecânica (a frio ou a quente), por solvente e por fluido supercrítico. A escolha do
método de extração depende de vários fatores como a qualidade do produto final e a
viabilidade econômica para a realização do processo (MIRALIAKBARI; SHAHIDI, 2008).
Dentre os métodos de extração de óleos vegetais, a prensagem mecânica a frio é bastante
utilizada para a extração de óleos em pequena escala e que apresentam apelo gourmet e
bioativo (PIGHINELLI et al., 2008), pois garante um produto naturalmente satisfatório
quanto a sua qualidade e preservação de compostos bioativos presentes na matéria prima in
natura. No entanto, este método pode apresentar baixo rendimento de extração, resultando em
um produto de alto custo para o consumidor.
Neste contexto, a aplicação do fluido supercrítico na extração de óleos é uma potencial
alternativa para a extração de óleos e gorduras ao uso de solventes orgânicos, especialmente
para a obtenção de óleos com qualidade global superior, de elevado valor agregado (MAUL,
2000), bem como para gerar menor impacto ao meio ambiente. A aplicação de um fluido
supercrítico como solvente de extração, especialmente o dióxido de carbono (CO2), apresenta
vantagens quando comparada à extração com solvente orgânico, tais como a sua natureza não
corrosiva e não inflamável, a sua inocuidade e a sua fácil remoção do produto final
(CARVALHO et al, 2005; ÖZKAL et al, 2005; TEMELLI, 2009; SOVOVÁ et al, 2010;
RUBIO-RODRIGUEZ et al, 2012). Porém, devido à baixa polaridade do CO2, o seu uso
como o único solvente de extração tende a resultar em um óleo com baixos teores de
compostos bioativos de polaridade alta ou intermediária, tais como os compostos fenólicos e
22
fitoesteróis que apresentam potenciais efeitos benéficos para a saúde humana e para a
estabilidade oxidativa dos óleos (CORSO, 2008).
Desta forma, o uso de co-solventes, tais como o etanol, pode contribuir para aumentar a
extração de compostos fenólicos, promovendo a obtenção de um óleo com melhores
propriedades funcionais e antioxidantes, e possivelmente, com maior estabilidade oxidativa
(SANCHEZ-VICENTE et al., 2009).
Uma substância quando submetida à pressão e temperatura acima de seu ponto crítico
torna-se um fluido supercrítico. Neste sentido, o aumento da temperatura e da pressão, assim
como a presença de co-solventes pode alterar as propriedades de transporte dos fluidos e a
capacidade de solvatação favorecendo a penetração de fluido nos poros da matriz facilitando a
extração por solvente e a solubilização do óleo (FREITAS et al., 2007).
Portanto, a seleção das melhores condições de extração do óleo da amêndoa de baru por
CO2 supercrítico (CO2-SC) é fundamental para a obtenção do óleo com a melhor composição
em compostos bioativos e qualidade oxidativa.
23
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1. AMÊNDOA DE BARU: CARACTERÍSTICAS GERAIS E RELEVÂNCIA
ECONÔMICA
A amêndoa do baru (Dipteryx alata Vog.) é proveniente do fruto do barueiro,
leguminosa arbórea lenhosa nativa do Cerrado brasileiro. O baru é classificado como um fruto
do tipo drupa, isto é, que possui uma polpa fibrosa com um centro endurecido contendo uma
única semente oleaginosa comestível, a amêndoa de baru (JUDD et al., 2002; LORENZI,
2002; FREITAS, 2009).
O baru ou barueiro (Dipteryx alata Vogel, Leguminosae Faboideae) é uma espécie
arbórea que ocorre no Brasil Central, principalmente em Minas Gerais, Goiás, Distrito
Federal, Mato Grosso e Mato Grosso do Sul e é valorizada por suas diversas utilizações
(Figura 1). Considerada grande fixadora de nitrogênio no solo, ocorre em solos considerados
mais férteis, entre aqueles dos cerrados, cerradões e matas. A espécie é conhecida,
regionalmente, por outros nomes, como pau-cumbaru, fruta-de-macaco, cumbaru,
cumarurana, barujo, coco-feijão (CORREA, 1931; FERREIRA, 1980; BOTEZELLI, 2000).
Figura 1. Distribuição geográfica do baru no cerrado brasileiro (OLIVERIA et al., 2008).
24
O fruto do baru é do tipo drupa e possui cerca de 1,5 a 5 cm de comprimento, é ovoide
e levemente achatado, com cálice persistente e sua cor predominante é o marrom-claro. O
endocarpo do fruto é lenhoso e apresenta cor mais escura que o mesocarpo fibroso
(MELHEM, 1974). Apenas uma única semente é obtida por fruto, podendo apresentar
poliembrionia (MELHEM, 1974). A semente elipsóide apresenta dimensão e massa variadas,
associada com a massa do fruto. O comprimento varia de 1 a 3,5 cm e a largura de 0,9 a 1,3
cm. A cor brilhante do tegumento varia de marrom-amarelada ou avermelhada a quase preta,
algumas apresentam fissuras transversais mostrando a cor branca a creme dos cotilédones
(EMBRAPA, 2004). Na Figura 2A podemos observar as características do fruto do baru e
suas partes, e na figura 2B temos a semente do baru denominada de amêndoa de baru.
Figura 2. A) Fruto do baru e seus constituintes (FERNANDES et al., 2010); B) Amêndoa de
baru com casca (Fotografia da amêndoa de baru utilizada no presente estudo).
A semente possui sabor agradável e semelhante ao de amendoim, e pode ser
consumida torrada, como aperitivo ou incorporada a diversos doces. Não é recomendado o
seu consumo in natura devido aos fatores antinutricionais presentes, como os inibidores de
tripsina que prejudicam a absorção de aminoácidos essenciais, e por essa razão deve ser
torrada ou cozida (FERNANDES et al., 2010).
O mercado de produtos naturais vem crescendo bastante, e um dos grandes
responsáveis por este aumento está associado à prevenção de doenças por parte dos
consumidores. A consequência disto é que as indústrias do setor alimentício vêm
intensificando a busca por produtos mais saudáveis à saúde humana (BENTO et al., 2014).
25
A amêndoa de baru destaca-se pela presença de altos teores de lipídios, de proteínas,
de fibras insolúveis e de minerais, tais como o potássio, o magnésio, o fósforo e o zinco
(TAKEMOTO et al., 2001; SOUSA et al., 2011). Devido ao conteúdo elevado de lipídios e
de proteínas, a amêndoa de baru apresenta um alto valor calórico, sendo uma excelente fonte
energética (Tabela 1). Segundo Fernandes et al. (2010), uma porção da semente de baru (20
g) pode fornecer cerca de 10% da Ingestão Dietética Recomendada (IDR) para fibras
dietéticas.
Tabela 1. Composição centesimal (g/100 g) e valor calórico total (kcal/100 g) da amêndoa de
baru.
Componentes Valores
(Média ± DP)
Lipídios 38,2 ± 0,4
Proteínas 23,9 ± 0,6
Carboidratos 15, 8 ± 0,6
Fibras totais 13,4 ± 0,3
Solúveis 2,5 ± 0,2
Insolúveis 10,9 ± 0,3
Valor calórico total 502 ± 3
Fonte: TAKEMOTO et al., 2001.
A exploração da amêndoa de baru é uma atividade extrativista de baixo impacto
ambiental, uma vez que somente os frutos maduros que caem ao solo são utilizados. Os frutos
são coletados entre julho e outubro por agricultores familiares que, após extrair sua amêndoa,
colocam a venda para empresas, cooperativas e associações representativas de agricultores
familiares, que a processam, principalmente, para elaboração de produtos alimentícios que são
direcionados para o mercado. Portanto, a amêndoa de baru merece destaque por ser um
alimento regional com grande potencial agrícola e tecnológico (MAGALHÃES, 2014).
O baru é uma espécie com grande potencial econômico e está entre as 10 espécies
nativas do Cerrado mais promissoras para o cultivo, podendo produzir em média 2.000
frutos/árvore (RIBEIRO et al., 2000), contudo, está na lista das espécies que correm perigo de
extinção e por isso, devem ser valorizados o seu plantio e uso do seu fruto (EMBRAPA,
2003).
A elevada quantidade de lipídios assim como a sua composição em ácidos graxos, que
apresenta elevado percentual de ácidos graxos insaturados, torna relevante seu uso para fins
26
alimentícios. Desta forma, sugere-se a sua utilização na alimentação humana como substituto
de alguns óleos com apelo gastronômico, óleos tipo gourmet (TAKEMOTO et al., 2001;
MARQUES, 2014).
2.2. ÓLEO DA AMÊNDOA DE BARU
A literatura relata o estudo do uso de óleo da amêndoa de baru como um ingrediente
funcional por ser fonte de ácidos graxos poli-insaturados (PUFAS) e monoinsaturados
(MUFAS), assim como pela presença de outros componentes bioativos (OZCANA &
UNVERA, 2011; DRUMMOND, 2008).
O perfil lipídico do óleo da amêndoa de baru é composto principalmente pelos ácidos
graxos oleico (C18:1 n-9), com aproximadamente 50%, e linoleico (C18:2 n-6), com cerca de
30%. O consumo de alimentos com esta composição em ácidos graxos é importante para a
saúde humana, pois contribui na redução das frações de lipoproteína de baixa densidade
(LDL) e muito baixa densidade (VLDL), responsáveis pelo aumento do colesterol sérico
(JENKINS et al., 2002; BRESSAN et al., 2009; LIMA, 2012; BORGES, 2013).
O óleo de baru é comercializado como sendo uma fonte rica em antioxidantes, com
efeitos benéficos para a saúde dos consumidores, bem como, sendo uma fonte de um conjunto
de vitaminas e ácidos graxos n-6 e n-9. Tanto na composição em ácidos graxos, como no teor
de tocoferóis totais, o óleo da amêndoa de baru foi comparado em alguns estudos ao óleo de
amendoim. No estudo de Vallilo et al. (1990) conclui-se que o alto teor de óleo na semente,
bem como sua composição em ácidos graxos, torna-o economicamente viável, sugerindo a
sua possível utilização como óleo vegetal ou gordura hidrogenada para a alimentação humana,
bem como matéria-prima na indústria química e farmacêutica (DRUMMOND, 2008).
O óleo da amêndoa de baru atualmente é obtido exclusivamente por meio de
prensagem mecânica, ou seja, o óleo bruto obtido não é submetido a refinamento, sendo
comercializado em sua forma bruta. Embora existam alguns conhecimentos na literatura sobre
a composição e propriedades da amêndoa de baru, o conhecimento sobre o óleo de baru bruto
é praticamente inexistente (BORGES et al., 2014).
O óleo de baru é usado na culinária brasileira, em pratos diversificados, sendo
utilizado para temperar saladas ou como ingrediente em diversos processos de cozimento
(BORGES et al., 2014). Apesar da rápida evolução das aplicações da extração por fluido
supercrítico (EFS) na indústria de óleos vegetais, o uso do fluido supercrítico na extração de
27
óleo da amêndoa de baru é escasso. Na literatura há apenas um estudo sobre a extração por
fluido supercrítico a partir desta amêndoa (ARA et al., 2015).
A extração do óleo da amêndoa de baru gera co-produtos, como por exemplo, a torta,
oriunda do processo de extração por prensagem mecânica e a baru desengordurada, obtida da
extração por fluido supercrítico. Alguns trabalhos científicos já relataram que esse co-produto
pode ser utilizado como farinha proteica, agregando valor econômico e nutricional a esse
resíduo, podendo então ser denominado co-produto da produção de óleo da amêndoa de baru.
A farinha de baru, remanescente da extração desse óleo, foi introduzida pela Prefeitura de
Goiânia no cardápio da merenda escolar das escolas municipais desde 2001 e Soares Júnior et
al. (2007) constataram que a farinha de baru pode ser utilizada na formulação de biscoitos
sem perdas de qualidade e elevando os seus valores nutricionais. (PINELI et al., 2015;
FERNANDES et al., 2010).
A maioria dos relatos na literatura sobre a caracterização do óleo da amêndoa de baru
é de óleos extraídos com solventes orgânicos, o que não corresponde ao óleo de baru
normalmente consumido. Desta forma, o conhecimento sobre a composição do óleo da
amêndoa de baru, obtidos por métodos a frio, como a prensagem mecânica, e por fluido
supercrítico, torna-se necessário.
2.3 MÉTODOS DE OBTENÇÃO DE ÓLEOS VEGETAIS
Os óleos vegetais podem ser obtidos por diferentes métodos de extração, tais como,
por prensagem mecânica (a frio ou a quente), por solvente orgânico e por fluido supercrítico.
A escolha do método de extração depende de vários fatores como a qualidade do produto final
e a viabilidade econômica para a realização do processo. Atualmente, as consequências para o
meio ambiente também tem se destacado entre os critérios de escolha (SANTOS et al., 2012).
2.3.1 Extração de óleos com solvente
Dentre os métodos de extração de óleos vegetais, o mais utilizado em escala industrial
ainda é a extração com solventes orgânicos, especialmente utilizando o n-hexano. A extração
de óleo com solvente é caracterizado por um processo onde os componentes contidos em uma
matriz sólida são extraídos dissolvendo-os em um líquido. Este processo é conhecido como
lixiviação ou ainda como extração sólido-líquido. A solução obtida, chamada de miscela (óleo
+ solvente), é removida do extrator e encaminhada para um evaporador para a remoção do
28
solvente. Os processos que ocorrem são meramente físicos, pois o óleo transferido para o
solvente é recuperado sem nenhuma reação química. Algumas amostras requerem cuidados
especiais para a obtenção da fração lipídica, pois fatores como co-extração dos componentes
não-lipídicos e a oxidação indesejada podem influenciar a qualidade final da fração lipídica
(BRUM et al., 2009; PEREIRA, 2009).
A etapa seguinte da extração com solvente é o processo de separação do óleo por
evaporação, seguida da purificação do óleo, denominado refino. O refino é um conjunto de
processos que o óleo é submetido com o objetivo de eliminar substâncias indesejadas que
estão presentes no óleo bruto, a fim de torná-lo próprio para o consumo. As etapas que
compõem o processo de refino são: degomagem (remoção de lecitina, proteínas, entre outras),
neutralização ou desacidificação (remoção de ácidos graxos livres), branqueamento ou
clarificação e, por fim, a desodorização (remoção de odores indesejáveis como aldeídos,
cetonas, ácidos graxos oxidados, entre outros). Entretanto, o processo de refino pode acarretar
alterações indesejáveis, especialmente a perda de nutrientes e compostos bioativos
termossensíveis, além de reduzir a estabilidade oxidativa do óleo (GUNSTONE, 2002).
As principais vantagens da utilização de solventes na extração de óleos vegetais,
especialmente utilizando o n-hexano, é o alto rendimento de extração do processo e o baixo
custo de produção, uma vez que o solvente é recuperado e reutilizado após a primeira
extração. No entanto, a extração com n-hexano apresenta uma série de limitações, tais como
a elevada toxicidade do solvente para o meio ambiente (ZÁCARI, 2008).
A redução na qualidade nutricional do óleo ao final do processo de extração por
solvente é causada pelos extensos processos de recuperação de solventes que são necessários
neste método de obtenção de óleos. Especialmente para os óleos que apresentam elevado
valor nutricional, como no caso das amêndoas, castanhas e oleaginosas, esta redução da
qualidade é inaceitável. Desta forma a alternativa é a utilização de processos que evitem a
perda de nutrientes e compostos bioativos de óleos vegetais, como por exemplo, o processo de
prensagem mecânica e extração por fluido supercrítico (WILLEMS et al., 2008).
2.3.2 Extração de óleo por prensagem mecânica
Por muitos séculos a obtenção de óleos vegetais dos principais comodities, para fins
alimentares e não alimentares, foi conduzida pela prensagem mecânica. Contudo, com o
aumento da demanda de produtos processados e industrializados nas últimas décadas, a
29
técnica de prensagem deixou de ser a mais utilizada, sendo substituída pelo método de
extração por solventes (WILLEMS et al., 2008).
Desta forma, os pesquisadores estudam uma alternativa, que além de suprir a demanda
de produtos processados e de ser um processo sustentável, consiga manter a qualidade
nutricional e oxidativa dos óleos. Nessa lógica, muitos estudos tentam otimizar a extração por
prensagem mecânica e utilizar esta como substituta ao processo de extração por solvente,
fazendo o caminho inverso de décadas atrás.
Atualmente, o método de extração por prensagem pode ser realizado por prensa
hidráulica ou por prensa mecânica, porém, as prensas hidráulicas estão sendo substituídas por
prensas mecânicas, pois são mais eficientes na extração do óleo, com funcionamento contínuo
e baixo custo de aquisição e manutenção, sendo recomendadas para pequenas cooperativas
(MARQUES, 2014).
A prensagem mecânica é realizada nas chamadas prensas contínuas (“expeller”).
Nesses equipamentos, os grãos ou frutos entram em parafusos tipo roscas sem fim que
comprimem e movimentam o material para frente. Em sua saída, existe um cone que pode ser
regulado de forma a aumentar ou diminuir a abertura para saída do material, o que determina
a pressão no interior da prensa. No final deste processo são obtidos dois materiais: a chamada
torta, que é a parte sólida resultante da prensagem, e o óleo ou gordura brutos, que podem
conter partículas sólidas resultantes da prensagem (Figura 3) (GUNSTONE, 2002).
Na indústria de alimentos, o óleo bruto passa por um processo de filtragem num
equipamento chamado filtro-prensa. Após este processo, a torta é encaminhada para o
processo de extração com solvente, enquanto o óleo extraído e filtrado segue para as etapas de
purificação (RAMALHO; SUAREZ, 2013).
A prensa mecânica contínua ou “expeller” é um método adaptável a diversos tipos de
oleaginosas e, em curto espaço de tempo, permite a instalação em pequenas propriedades,
além de possibilidade de aproveitamento de seu subproduto (torta) para o consumo humano,
ou como adubo ou ração animal (SINGH; BARGALE, 2000; PIGHINELLI et al., 2008).
30
Figura 3. Prensa de parafuso, com rosca sem fim (OEKOTEC® – Germany), para prensagem
contínua. Fotografia da prensa utilizada no presente trabalho para obtenção do óleo
da amêndoa de baru.
O principal desafio no aperfeiçoamento da extração por prensagem mecânica é
encontrar o teor de umidade ótimo, pois valores muito altos reduzem a fricção, causam baixo
rendimento e valores muito baixos prejudicam o funcionamento da prensa (REUBER, 1992;
SINGH; BARGALE, 1990; PIGHINELLI et al., 2008).
A obtenção de óleos por prensagem é de grande interesse tecnológico, pois garante um
produto naturalmente satisfatório quanto à sua qualidade e preservação de compostos
presentes na amêndoa in natura. Além disso, não é necessária aplicação de solventes ou
emprego de altas temperaturas, que possam promover a degradação de compostos funcionais
presentes na castanha (GUNSTONE, 2002; SANTOS, 2012).
Apesar dos benefícios da extração por prensagem esta apresenta algumas
desvantagens, como o alto consumo de energia que é dissipado na fricção que pode aumentar
consideravelmente a temperatura do produto, podendo causar a degradação de alguns
compostos termossensíveis presentes na matriz a ser extraída. O rendimento obtido nesse
processo de extração geralmente é baixo e limita-se, a menos de cerca de 80% em peso do
31
óleo originalmente presente na matriz alimentícia (BRENANN et al., 1990;
HASENHUETTL, 1991; WILLEMS et al., 2008).
2.3.3 Extração de óleo por fluido supercrítico
A extração por fluido supercrítico (EFS) de óleo de diferentes alimentos tem recebido
um interesse considerável. O preço elevado de solventes orgânicos, os fatores ambientais e as
exigências das indústrias, como por exemplo, farmacêuticas e de alimentos para produtos
ultra-puros, aumentaram a necessidade de se desenvolverem novas técnicas de
processamento. Surgiu então, na década de 1970, a alternativa da utilização de fluidos
supercríticos como solventes para extração de produtos específicos de matérias primas
vegetais e minerais (VARGAS, 2005; COSTA, 2013).
A tecnologia com fluidos supercríticos tem se desenvolvido consideravelmente em um
grande número de setores industriais. Fluidos supercríticos são empregados para extração de
várias substâncias tais como a cafeína do café, nicotina do tabaco, óleos de sementes
oleaginosas e óleos essenciais, assim como, em corantes de tecidos fabris ou como fase móvel
em cromatografia de fluidos supercríticos (MARSAL et al., 2000; SANTOS, 2012). A
aplicação de fluido supercrítico na extração de óleos é uma provável alternativa ao uso de
solventes orgânicos, especialmente para a obtenção de óleos com qualidade global superior, e
de elevado valor agregado (MAUL, 2000).
A extração supercrítica consiste em uma extração sólido-fluido supercrítico. Um
fluido supercrítico é definido como uma substância que apresenta propriedades de pressão e
temperatura acima dos seus valores críticos. Enquanto abaixo do ponto crítico, uma
substância pode existir como sólido, líquido ou vapor, acima do mesmo existe a região
supercrítica na qual as variações das propriedades termodinâmicas podem ser intensas,
causando diferentes efeitos em solutos e reagentes (SANDLER, 1989; BRUNNER, 2005).
O fluido exibe propriedades físico-químicas intermediárias entre as de um gás e de um
líquido, o que aumenta sua função como solvente. Essas propriedades são a sua densidade
relativamente alta, o que lhe confere um bom poder de solvatação, enquanto que sua
viscosidade relativamente baixa e sua alta difusividade promovem um apreciável poder de
penetração na matriz do soluto (RIZVI et al., 1986). Portanto, o estado supercrítico de fluidos
pode ser definido como o estado no qual líquido e gás são indistinguíveis entre si
(OLIVEIRA, 2005).
32
O solvente utilizado na extração de fluido supercrítico deve possuir algumas
características como: bom poder de solvatação, ser inerte e facilmente separado do produto,
ser relativamente barato além de ter baixa pressão crítica por razões econômicas. Nesse
contexto, os solventes mais utilizados na EFS são: dióxido de carbono (CO2), etileno,
propano, nitrogênio, óxido nitroso e mono-clorofluoretano (OOI et al., 1996; SANTOS, 2000;
CORSO, 2008). As propriedades críticas de alguns solventes podem ser visualizadas na
Tabela 2.
Tabela 2. Temperatura e pressão críticas de solventes.
Solventes Temperatura crítica (⁰C) Pressão Crítica (bar)
CO2 31,1 73,8
Etano 32,2 48,8
Etileno 9,3 50,4
Propano 96,7 42,5
Propileno 91,1 46,2
Amônia 132,5 112,8
Água 374,2 220,5
Fonte: Adaptado de MCHOUGH & KRUKONIS (1994); AZEVEDO (2001); CORSO
(2008).
A escolha do uso do CO2 como solvente de extração, deve-se principalmente por suas
características que são: solvente atóxico e não inflamável, um gás inerte, ou seja, não oferece
riscos de reações secundárias, como oxidações, reduções, hidrólises e degradações químicas,
apresentam temperatura crítica (Tc) e pressão crítica (Pc) relativamente baixas (31,1 °C e 73,8
bar), sua polaridade está próxima àquela do pentano e do hexano, solventes apolares
comumente usados em extrações tradicionais de óleos vegetais por solventes, sua fácil
remoção do produto final podendo este ser reutilizado no processo e por fim sua versatilidade,
pois o CO2 pode ser modificado facilmente pela adição de pequenas quantidades de outros
produtos, chamados de co-solventes, polares ou apolares, como a água e o etanol, e também
pela seleção das condições de temperatura e pressão específicas (MAUL, 2000).
Essas opções permitem a adequação de condições de extração para as necessidades
específicas dos produtos a serem extraídos e ao produto final desejado (MAUL, 2000).
O estado físico do CO2 pode ser descrito pelo diagrama de pressão e temperatura
apresentado na Figura 4. O diagrama de fase pressão-temperatura do CO2 mostra três curvas:
de sublimação, de fusão e de ebulição que por sua vez limitam três regiões distintas
correspondendo aos estados sólido, líquido e gasoso. A curva de ebulição termina no chamado
33
ponto crítico. Após este ponto, encontra-se a chamada região supercrítica do CO2 (CALAME
& STEINER, 1982; SARMENTO, 2007).
Figura 4. Diagrama de fases do dióxido de carbono (CO2) (SARMENTO, 2007).
A utilização do CO2 como único solvente de extração apresenta uma limitação quanto
à extração de compostos polares. O seu uso como o único solvente de extração tende a
resultar em um óleo com baixos teores de compostos bioativos de polaridade alta ou
intermediária, tais como os compostos fenólicos que apresentam potenciais efeitos benéficos
para a saúde humana e para a estabilidade oxidativa dos óleos (CORSO, 2008). Desta forma,
atualmente na EFS, a fase móvel não contém apenas o CO2, mas também pequena quantidade
(2 a 40 %) de modificador orgânico polar (metanol, etanol, isopropanol, ou raramente
acetonitrila) e aditivos (ácidos orgânicos voláteis e tampões, eventualmente, água), que
afetam a polaridade, o poder de solvatação e o poder de eluir substâncias polares. Por meio
desta modificação, EFS pode ser utilizado com êxito para a extração de moléculas com amplo
espectro de polaridade (PILAROVA et al., 2016)
34
Na literatura, alguns autores estudaram o uso de etanol (EtOH) como co-solvente para
obter óleos essenciais e observaram que a solubilidade do extrato aumentou com o aumento
da concentração deste co-solvente (DALMOLIN et al., 2010). A presença de etanol afeta
positivamente a extração de polifenóis. Este fato está relacionado com as interações
covalentes (ligações de hidrogênio) e dipolo-dipolo que aumentam a solubilidade de
compostos fenólicos. Outros autores já mostraram que a solubilidade de polifenóis em (CO2-
SC + EtOH) depende da polaridade final adquirida pelo sistema de extração (SERRA et al.,
2010). Contudo, o uso de solventes como etanol pode contribuir para aumentar a extração de
compostos fenólicos, promovendo a obtenção de um óleo com melhores propriedades
funcionais e antioxidantes, e possivelmente, com maior estabilidade oxidativa (SANCHEZ-
VICENTE et al., 2009).
A utilização de água (H2O) como co-solvente de extração foi avaliada por alguns
autores com o objetivo de extrair compostos polares específicos da matriz. Segundo Serra et
al. (2010) o uso de etanol, água ou solventes orgânicos na extração de antocianinas pode ser
empregado com sucesso utilizando elevada pressão e temperatura.
Os solventes CO2, etanol e água apresentam diferentes polaridades. Porém, quando
estão misturados em diferentes proporções pode-se obter uma mistura homogênea,
dependendo das condições de temperatura e de pressão e da fração molar individual dos
solventes (DA PORTO et al., 2014).
O funcionamento da extração por CO2-SC, em escala laboratorial, a partir de matérias-
primas sólidas ocorre da seguinte maneira: O material macerado ou moído é colocado dentro
de um cilindro extrator. Em cada ponta do cilindro extrator existe uma capa de metal poroso,
que tem por finalidade permitir a livre circulação do fluido supercrítico e as substâncias
dissolvidas enquanto mantém o resíduo sólido no leito. Assim que o CO2 passa através da
matéria-prima, os aromas e os óleos são parcialmente dissolvidos e extraídos até um nível de
solubilidade de equilíbrio (cerca de 10% p/p). A solução gasosa que sai do extrator passa
através da válvula redutora de pressão, reduzindo a pressão (e da força de solubilização) do
CO2, causando dessa maneira a precipitação dos componentes no separador; os aromas e
óleos são separados do CO2, que é reciclado pelo compressor, e os componentes extraídos são
coletados no separador. Na Figura 5 ilustra-se a foto da unidade de extração por fluido
supercrítico responsável pela obtenção do óleo da amêndoa de baru neste trabalho.
35
Figura 5. Unidade de extração por fluido supercrítico (Waters® MV-10).
O principal desafio no uso da EFS é que o processo torna-se caro devido ao custo dos
equipamentos. Uma unidade industrial não sai por menos de $ 1.000.000,00 e processa 450
litros de cada vez. Assim, produtos de baixo valor agregado e baixo rendimento não podem
ser economicamente extraídos por esse processo. Este argumento atualmente tem sido
discutido por alguns autores que mostram que os custos a longo prazo da EFS podem ser
reduzidos comparados ao método de obtenção tradicional por solvente, tendo em vista que os
insumos utilizados na EFS são reduzidos e podem ser reutilizados ao final do processo
(MARRONE et al.,1998; NGUYEN et al., 2011; SANTOS et al., 2013).
Portanto, o uso do CO2-SC na extração de óleos vegetais apresenta grande importância
na obtenção de produtos ricos em compostos bioativos naturalmente presente na matriz sólida.
Para que este processo seja viável, estudos acerca das melhores condições de extração que
permitam a extração rentável desses óleos devem ser estudados. Aperfeiçoar o método de EFS
consiste na definição de parâmetros específicos, como por exemplo, de temperatura, de
pressão, de uso de co-solventes, do tamanho de partícula e também do tempo do processo,
para que seja alcançado bom rendimento de óleo com composição química e qualidade
oxidativa adequados (MPAGALILE et al.,2006; PIGHINELI, 2010).
Diversos trabalhos científicos vêm sendo desenvolvidos visando otimizar os processos
de extração de óleos principalmente com o uso de CO2-SC. Estes trabalhos visam propor
planejamentos experimentais executados em escala laboratorial para permitir a viabilidade do
processo em escalas industriais (CORSO, 2008).
36
2.4 IMPORTÂNCIA DA COMPOSIÇÃO PARA AS
PROPRIEDADES/CARACTERÍSTICAS BIOATIVAS, SENSORIAIS E DE
ESTABILIDADE OXIDATIVA DOS ÓLEOS
2.4.1 Bioativos
Compostos bioativos são constituintes naturais e estão presentes em pequenas
quantidades nos alimentos. Os compostos bioativos, além de apresentarem atividade no
organismo humano, também protegem os óleos vegetais contra a ação de radicais livres
devido a sua ação antioxidante, inibindo a oxidação lipídica, principal forma de degradação
dos óleos vegetais. Dessa forma, esses compostos apresentam duas principais funções, a
promoção de maior estabilidade oxidativa dos óleos e bioatividade no organismo humano
(TORRES-LEÓN et al., 2016)
Esses compostos benéficos incluem tocoferóis, compostos fenólicos e composição em
ácidos graxos, como alto conteúdo de ácidos graxos mono e poli-insaturados (CASTELO-
BRANCO; TORRES, 2012).
O consumo de nozes e sementes comestíveis, como a amêndoa de baru, apresenta uma
associação inversa com o risco de doenças cardiovasculares. Estudos mostram que indivíduos
que consumiram mais de 3 porções (84 g) de nozes por semana apresentaram uma redução de
55% no risco de morte por doenças cardiovasculares comparados com aqueles que nunca, ou
raramente consumiram esses alimentos. Estes resultados estão relacionados com a melhoria
do perfil lipídico sérico e redução do estresse oxidativo. Os efeitos sobre o perfil lipídico
sérico e equilíbrio oxidativo são atribuídos aos ácidos graxos essenciais e ao conteúdo de
compostos bioativos, como os tocoferóis, fitoesteróis e fenólicos das sementes oleaginosas
(BENTO et al., 2014).
Os óleos vegetais de sementes oleaginosas, como a amêndoa de baru, podem conter
ácidos graxos essenciais e teores significantes de outros compostos bioativos, tais como os
tocoferóis, os compostos fenólicos, os fitosteróis e os carotenoides, contribuindo para a
prevenção de doenças cardiovasculares por meio de diversos mecanismos que podem ser
atribuídos aos seus efeitos antioxidantes que protegem as biomoléculas da ação dos radicais
livres (FREITAS; NAVES, 2010).
A presença e a quantidade dos compostos bioativos estão relacionadas com a
qualidade, valores nutricionais e funcionais de tais óleos, e pode variar dependendo da
37
matéria-prima, as condições de cultivo do clima, sistema de extração do óleo (MARQUES et
al., 2015).
2.4.1.1 Ácidos graxos
Ácidos graxos são ácidos carboxílicos, geralmente monocarboxílicos, que podem ser
representados pela forma RCO2H. Na maioria das vezes, o grupamento R é uma cadeia
carbônica longa, não ramificada, com número par de átomos de carbono, podendo ser
saturada ou conter uma ou mais insaturações. O grupo carboxila constitui a região polar e a
cadeia R, a região apolar da molécula (CURI, 2002). A cadeia de carbonos pode variar de 4 a
26 átomos (ROCHE, 1999).
Os ácidos graxos ocorrem na natureza como substâncias livres ou esterificadas. Os
ácidos graxos livres existentes nos óleos e gorduras são produtos da hidrólise parcial dos
triglicerídeos que ocorre no processo de rancidez hidrolítica. Já os ácidos graxos esterificados
com o glicerol chegam a representar 96 % do peso das moléculas de triglicerídeos, que são os
componentes majoritários dos óleos e gorduras (DRUMMOND, 2008).
Devem ser considerados do ponto de vista nutricional, os ácidos graxos essenciais
(AGES), assim denominados em função da incapacidade do organismo humano sintetizá-los,
devendo ser ingeridos com a dieta (GALVÃO, 2000). Dentre eles, destacam-se ácidos graxos
poli-insaturados, chamado de ácido linoléico e o linolênico, compostos das séries ômega-6
(ex.: C18:2n-6) e ômega-3 (ex.: C18:3n-3), respectivamente (DOMINIONI, DIONIGI, 1987).
Essa composição em ácidos graxos (MUFAS e PUFAS) é fundamental na síntese de
hormônios no organismo humano. Eles fazem parte da membrana celular, possuem ações
antitrombóticas e anti-inflamatórias, pois atuam como precursores de prostaglandinas e
leucotrienos (SHAHIDI; ESKIN, 2013).
Os ácidos graxos linoleico (C18:2n-6) e α-linolênico (C18:3n-3) são recomendados há
muito tempo na alimentação diária, já que estão relacionados a importantes eventos
fisiológicos, como câncer, trombose, artrite e outros processos inflamatórios e oxidativos. Nos
últimos anos, também tem sido recomendado o consumo de óleos vegetais ricos em ácido
graxo monoinsaturado oleico (C18:1 n-9). Tal fato tem incentivado pesquisas por novas
fontes de óleos e azeites vegetais que atendam a essas recomendações de composição
(COSTA-SINGH; BITTENCOURT; JORGE, 2012).
O consumo de óleos vegetais monoinsaturados ricos em ácido oleico (C18:1 n-9)
também tem sido recomendado pois apresenta dupla ligação localizada entre os carbonos 9 e
38
10 a partir do grupo metila. Apesar de não ser considerado um ácido graxo essencial, estudos
apontam que podem reduzir o nível da fração de colesterol de lipoproteínas de baixa
densidade (LDL) (COSTA & JORGE, 2011).
Esses ácidos graxos também estão associados à redução da incidência de doenças
cardíacas. Tal fato tem incentivado pesquisas por novas fontes de óleos vegetais que atendam
estas recomendações de composição (COSTA & JORGE, 2011). A estrutura química dos
principais ácidos graxos com ação bioativa está disposta na Figura 6.
Figura 6. Estrutura química dos principais ácidos graxos com propriedades bioativas
(FARIAS et al., 2012).
A composição em ácidos graxos do óleo da amêndoa de baru já é bem estabelecida na
literatura, porém apenas um estudo mostra a composição desses compostos no óleo obtido por
CO2 supercrítico. Segundo Santos et al. (2016), o ácido graxo majoritário no óleo da amêndoa
de baru obtido por CO2-SC foi o ácido oleico (C18:1 n-9), seguido do ácido linolênico (C18:2
n-6), além de baixos teores de ácido linolênico (C18:3 n-3).
2.4.1.2 Tocoferóis
Os tocoferóis são moléculas lipossolúveis, consistindo de um núcleo básico
constituído por dois anéis, um fenólico e outro heterocíclico, ligados a uma cadeia lateral
saturada formada por 16 carbonos. Dependendo do número e posição de grupos metila ligados
ao anel aromático, os tocoferóis apresentam-se como quatro compostos homólogos,
denominados α, β, γ, e δ-tocoferol, onde podemos observar sua estrutura na Figura 7
(SHAHIDI; ESKIN, 2013).
39
Figura 7. Estrutura química dos tocoferóis (COSTA & JORGE, 2011).
Estes compostos apresentam atividade antioxidante in vivo e in vitro. Nos óleos
vegetais, protegem os ácidos graxos insaturados da oxidação lipídica e no organismo humano
apresentam atividade biológica de vitamina E (JORGE et al, 2014).
Os tocoferóis são antioxidantes naturais que têm influência sobre a vida de prateleira
de óleos vegetais, preservando-o da rancidez por interromper as reações de cadeia oxidantes
que culminam na formação de hidroperóxidos (JORGE et al, 2014).
A atividade antioxidante dos tocoferóis nos óleos vegetais deve-se principalmente a
sua capacidade de doar seus hidrogênios aos radicais livres lipídicos, formando compostos
relativamente estáveis. Dessa forma a propagação em cadeia da oxidação lipídica é
interrompida (SHAHIDI; ESKIN, 2013).
Nas reações com radicais livres, os tocoferóis podem suspender a ação dos radicais
peroxil por dois mecanismos distintos. O primeiro, por meio da doação de hidrogênios aos
radicais peroxil para a produção de hidroperóxidos (I) e o segundo, através da reação entre o
tocoferol oxidado (radical tocoperoxil) e um segundo radical peroxil (II) (KAMAL ELDIN et
al., 2005). Estes dois mecanismos estão apresentados na Figura 8 (ORO, 2007).
Figura 8. Mecanismo de ação antioxidante dos tocoferóis (ORO, 2007).
40
Contudo, tem sido notado que a atividade dos tocoferóis in vitro depende também de
muitas outras possíveis reações paralelas, que são drasticamente afetadas pelas suas
concentrações relativas, como a temperatura, a luz, o tipo de substrato e por outras espécies
químicas atuando como pró-oxidantes e sinergistas no sistema (COSTA-SINGH;
BITTENCOURT; JORGE, 2012).
Entre os tocoferóis, o α-tocoferol é o biologicamente mais ativo como vitamina E. O
α-tocoferol também é o tocoferol mais abundante nos alimentos e encontrado principalmente
em produtos de origem vegetal, que apresentam alto teor em gordura, como amêndoas, óleos
vegetais, frutas e vegetais. (MARQUES, 2014). No óleo da amêndoa de baru bruto o tocoferol
majoritário relatado por Jorge et al. (2014) foi o α-tocoferol seguido pelo γ-tocoferol, porém
ainda existem poucos estudos sobre a composição de tocoferóis no óleo da amêndoa de baru.
2.4.1.2 Fitoesteróis
Os esteróis de origem vegetal, chamados de fitosteróis, são compostos fitoquímicos,
ou seja, substâncias químicas biologicamente ativas encontradas em plantas. Os fitoesteróis
são compostos endógenos em todas as plantas, estudos indicam a presença de mais de 200
diferentes tipos de fitoesteróis, sendo os mais abundantes o β-sitosterol, o campesterol e o
estigmasterol (SHAHIDI; ESKIN, 2013).
A estrutura química desses compostos é formada por um anel esterol, que é comum a
todos os esteróis, as diferenças está na cadeia lateral. Os fitosteróis incluem ampla variedade
de moléculas que são estruturalmente semelhantes ao colesterol. Os fitosteróis são C-28 ou C-
29 esteróis, diferindo do colesterol (C-27) pela presença de um grupo metila extra
(campesterol) ou etílico (sitosterol) na cadeia lateral do colesterol (Figura 9) (SHAHIDI;
ESKIN, 2013).
41
Figura 9. Estrutura química dos fitoesteróis e do colesterol (LUZIA, 2012).
Na literatura diversos estudos in vivo atribuem efeitos hipocolesterolemiantes e
anticancerígenos para os fitoesteróis (RAICHT et al., 1980;. POLLACK, 1985; RAO;
JANEZIC, 1992;. PELLETIER et al, 1995). No organismo, os fitosteróis atuam na
diminuição da absorção de colesterol no intestino delgado por um mecanismo de competição,
com consequente aumento na excreção fecal. Esta competição ocorre por causa da
semelhança entre a estrutura química dos fitosteróis e a do colesterol, diferindo no tamanho da
cadeia. Assim, os fitosteróis reduzem os níveis de colesterol, possuem propriedades anti-
inflamatórias e antitumorais se consumidos regularmente (JORGE et al., 2014).
Atualmente na literatura a composição dos fitoesteróis no óleo da amêndoa de baru é
escassa. Segundo Marques et al. (2015) o fitoesterol majoritário no óleo da amêndoa de baru
obtido por prensagem hidráulica foi o β-sitosterol. A ação do β-sitosterol in vivo foi
investigada e este apresenta ação na inibição do crescimento do câncer, além de oferecer
proteção a diversos tumores como o câncer de cólon, próstata e de mama (AWAD et al.,
2000; GUNSTONE, 2002).
2.4.1.3 Fenólicos
Os compostos fenólicos possuem no mínimo um anel aromático em sua estrutura, com
uma ou mais hidroxilas como grupos funcionais. Estes grupos podem ser substituídos por
ésteres, ésteres metílicos e glicosídeos. São amplamente distribuídos em plantas, como
produtos do metabolismo secundário, e são sintetizados por duas rotas distintas: rota do
42
chuiquimato, do qual se originam os fenilpropanóides e a rota do acetato que produz fenólicos
simples (ESCARPA; GONZÁLES, 2001; ZÁCARI, 2008).
Polifenóis incluem subgrupos tais como ácidos fenólicos, flavonóides, betacianinas,
lignanas, taninos, etc. Estes compostos estão amplamente distribuídos em muitas frutas,
legumes e outras plantas, como cacau, folhas de chá e amêndoas (TOLDRÁ; NOLLET,2012)
Os compostos fenólicos têm recebido atenção nos últimos anos por sua ação
antioxidante, inibindo a peroxidação lipídica e a atividade da lipoxigenase in vitro. Esses
compostos desempenham um papel importante, agindo tanto na etapa de iniciação como na
propagação do processo oxidativo. Antioxidantes fenólicos funcionam como sequestradores
de radicais livres, doando um átomo de hidrogênio a um radical lipídico, e algumas vezes
como quelantes de metais (TOLDRÁ; NOLLET,2012).
Os produtos intermediários, formados pela ação desses antioxidantes, são
relativamente estáveis devido à ressonância do anel aromático apresentado por tais
substâncias. A eficiência do antioxidante fenólico é determinada pelos grupos funcionais
presentes e pela posição que ocupam no anel aromático (COSTA-SINGH; BITTENCOURT;
JORGE, 2012).
Estes compostos têm benefícios positivos para a saúde humana devido às suas
propriedades antioxidantes, antimicrobianos, efeitos cardioprotetores, gastrointestinal (anti-
úlcera e atividade hepatoprotetora), anti-osteoporóticas, anti-inflamatórios e anti-cancerígenos
relatados por diferentes estudos (BORÓS et al., 2010; GONTHIER et al., 2003; REDEUIL et
al., 2009; OZGUVEN et al., 2015).
Em sementes oleaginosas, poucos compostos fenólicos ocorrem em concentrações
relativamente altas. Os flavonoides e ácidos fenólicos são os compostos encontrados com
maior frequência nestas sementes, incluindo os ácidos caféico, gálico, vanílico, ferúlico, p-
cumárico, protocateico, p-hidroxibenzoico, sinápico, gentísico e p-hidroxifenilacético. A
estrutura química dos principais ácidos fenólicos encontrados em óleos de sementes
oleaginosas esta na Figura 10 (COSTA; JORGE, 2011).
43
Figura 10. Estrutura química dos principais ácidos fenólicos derivados do ácido benzoico (A)
e do ácido cinâmico (B) (COSTA; JORGE, 2011).
Um estudo de Lemos et al. (2012) encontraram na amêndoa de baru torrada com casca
os seguintes polifenóis em ordem de quantidade: ácido gálico, catequina, ácido ferúlico,
epicatequina, p-cumárico, ácido elágico, ácido cafeico e ácido hidroxibenzóico. Contudo o
conteúdo de fenólicos no óleo da amêndoa de baru ainda não foi investigado pela literatura,
mostrando a relevância do estudo sobre a composição em fenólicos do óleo da amêndoa de
baru.
2.4.2 Compostos voláteis
Os compostos voláteis são componentes minoritários dos vegetais, estando presentes
em concentrações muito baixas (ng a mg/kg).Os alimentos de origem vegetal têm na sua
composição compostos orgânicos voláteis, que apresentam uma elevada pressão de vapor à
pressão atmosférica, ou seja, podem facilmente volatilizar e passar para a atmosfera. Podemos
citar uma grande variedade de estruturas químicas que apresentam essas características, tais
como, alcoóis, ácidos, aldeídos, cetonas e ésteres alifáticos e aromáticos, entre outros
(ROCHA, 2009).
Estes compostos podem existir na forma livre e volátil, podendo assim contribuir para
o aroma dos produtos. No entanto, alguns desses compostos podem estar numa forma
glicosilada (não volátil), e durante o aquecimento, amadurecimento, processamento e/ou
armazenamento do alimento, podem passar para a sua forma volátil. Os compostos voláteis
quando presentes sob a forma glicosilada não contribuem para as propriedades de aroma
(ROCHA, 2009).
44
Os compostos voláteis presentes nos alimentos podem estar presente naturalmente ou
serem produzidos por alterações químicas decorrentes de algum processamento neste
alimento. Essas transformações podem produzir compostos benéficos ou maléficos para este
alimento afetando diretamente a qualidade sensorial do produto. As alterações na qualidade
sensorial, que se deve à produção de odores desagradáveis oriundos da oxidação lipídica,
definem o prazo de validade de diversos produtos alimentícios processados, além de provocar
outras alterações que irão afetar não só a qualidade nutricional, devido à degradação de
vitaminas lipossolúveis e de ácidos graxos essenciais, mas também a integridade e segurança
dos alimentos, por meio da formação de compostos poliméricos potencialmente tóxicos
(RAMALHO; JORGE, 2005; MALCOLMSON, 2005).
Os óleos vegetais cuja composição em ácidos graxos mono e poli-insaturados seja
elevada, com a presença principalmente dos ácidos oleico (C18:1 n-9) e linoleico (C18:2 n-6),
podem ser verificados a presença de alguns compostos como os aldeídos. Estes compostos são
considerados marcadores principais da reação de auto-oxidação, assim como o octanal,
nonanal e decanal (Nawar, 1985). O hexanal é, por exemplo, um marcador usado com
frequência para acompanhar o progresso da oxidação lipídica em produtos como nozes e
produtos torrados (Figura 11) (PASTORELLI et al., 2006 E WILLIAMS et al., 2006;
PURCARO; MORET; CONTE, 2008; TZSCHOPPE et al., 2016).
45
Figura 11. Esquema da via de formação dos compostos voláteis oriundos do ácido linoleico
(C18:2 n-6) (MARTINEZ et al., 2010).
O processamento de alguns alimentos como a torrefação das amêndoas, nozes e
amendoins, pode alterar o perfil volátil desses alimentos. O processo de aquecimento pode
aumentar a concentração de aldeídos lipídicos, que são produtos de oxidação de ácidos
linoleico e oleico. No entanto, este processamento não é só influenciado de uma forma
negativa, pode também induzir o desenvolvimento de compostos voláteis desejáveis. Como
por exemplo, os compostos furanos, pirazinas, e pirroles, os quais são formados através
reação de Maillard e estão associados com o aroma de cozido, assado e torrado (CAMARGO
et al., 2016).
Diversos autores concluíram que os compostos voláteis, derivados a partir da reação
de Maillard durante a torrefação, têm um efeito antioxidante sobre a oxidação de lipídios. A
capacidade antioxidante dos produtos da reação de Maillard já é bem conhecida a um longo
período de tempo, e além de atuar como antioxidantes também apresentam propriedades anti-
46
inflamatórias e antimicrobianas (EVANS et al, 1958;. LINGNERT; ERIKSSON, 1980;
EICHNER, 1981; SEVERINI et al., 2000).
Na produção científica não há relatos da composição de voláteis naturalmente
encontrados no óleo da amêndoa de baru, assim como os compostos oriundos da oxidação
lipídica desses óleos, tornando sua investigação uma análise inédita desses componentes no
óleo da amêndoa de baru.
2.4.3 Estabilidade oxidativa
A estabilidade oxidativa de óleos e gorduras refere-se à resistência apresentada pelos
componentes lipídicos sobre a reação da oxidação. O termo oxidação de lipídios está
relacionado a uma série extremamente complexa de reações químicas, envolvendo ácidos
graxos insaturados, ou seja, com dupla ligação e oxigênio (FRANKEL, 2005).
A perda da estabilidade oxidativa de um óleo se deve às reações de oxidação dos
lipídios. A oxidação é um processo degradativo que ocorre quando o oxigênio atmosférico ou
aquele que está dissolvido no óleo reage com ácidos graxos insaturados presentes. As reações
químicas envolvidas no processo de oxidação dos óleos são muito complexas e geram, em
seus estágios mais avançados, produtos sensorialmente inaceitáveis. (FRANKEL, 2005)
O processo de oxidação pode ser favorecido e intensificado pela incidência de luz, que
atua como catalisador. Os ácidos graxos insaturados são mais sensíveis à oxidação do que os
saturados. As gorduras que tenham sofrido processo de oxidação tendem a escurecer,
aumentar a viscosidade, incrementar a formação de espumas e desenvolver sabor e aromas
indesejáveis (CORSINI; JORGE, 2006).
Estudos sobre auto-oxidação e estabilidade oxidativa de alimentos e ingredientes
alimentares como lipídios, óleos vegetais comestíveis e gorduras são de grande interesse
devido a sua importância econômica, nutricional e relativa à saúde. Os óleos são susceptíveis
à oxidação, devido a determinadas características químicas dos ácidos graxos que compõem
os triacilglicerídeos. A presença de insaturações na cadeia hidrocarbônica diminui a energia
necessária para a cisão homolítica das ligações C-H na posição alílica, viabilizando a
oxidação. Nos ácidos graxos saturados, este processo ocorre em menor extensão, pois a
formação de radicais livres é energicamente desfavorável. A reatividade do oxigênio com
triacilglicerídeo é proporcional ao aumento do número de insaturações na cadeia, portanto
depende do tipo de oleaginosa. A oxidação de óleos é chamada de auto-oxidação ou
rancificação oxidativa, podendo ocorrer por meio de processos hidrolíticos ou oxidativos. Os
47
fatores mais importantes que afetam ou catalisam esses processos são a presença de
insaturação nos ácidos graxos, luz, temperatura, enzimas, metaloproteínas, microrganismos e
condições de armazenamento (CARVALHO, 2011). Logo, a estabilidade oxidativa é um
importante indicador para determinar a qualidade do óleo e sua vida de prateleira (CHOE;
MIN, 2006).
Portanto se torna necessária a determinação das melhores condições de extração por
CO2 supercrítico na extração do óleo da amêndoa de baru cuja qualidade oxidativa e
rendimento de extração de compostos bioativos sejam elevados.
48
3. OBJETIVOS
3.1. OBJETIVO GERAL
Investigar a influência das condições de extração por CO2-SC sobre a qualidade
oxidativa e a composição química do óleo da amêndoa de baru.
3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Selecionar, por meio de planejamento fatorial completo 24 com ponto central,
determinantes significativos na extração do óleo de amêndoa de baru por CO2-SC,
entre os seguintes fatores: concentração de co-solvente etanol e/ou água, temperatura e
pressão; considerando as seguintes variáveis de resposta: estabilidade oxidativa e
rendimento de óleo e de γ-tocoferol;
Investigar nos óleos de amêndoa de baru obtidos por CO2-SC, com os maiores e
menores valores de estabilidade oxidativa e rendimento, os seguintes indicadores de
qualidade e componentes: índices de peróxido, acidez e refração; capacidade
antioxidante total; estabilidade oxidativa (período de indução); composição em ácidos
graxos, tocoferóis, fitoesteróis, compostos fenólicos e compostos voláteis;
Aperfeiçoar, por meio de um delineamento composto central rotacional (DCCR), a
extração do óleo de amêndoa de baru por CO2-SC, com base na análise das seguintes
variáveis de resposta: estabilidade oxidativa e rendimento de óleo e de γ-tocoferol.
Nesse planejamento foram usadas variáveis independentes extraídas no planejamento
fatorial inicial, a saber: temperatura e pressão.
49
4. MATERIAL E MÉTODOS
4.1. AMOSTRAGEM DA AMÊNDOA DE BARU
A amostra de amêndoa de baru foi adquirida em comércio local, aproximadamente 3 kg de
amêndoas com casca e torrada foram armazenadas em embalagens à vácuo até as análises de
umidade e teor de lipídios totais. Posteriormente foram determinados os teores de umidade e
lipídios totais das amostras de acordo com AOAC (2000). A análise de teor de umidade foi
realizada em balança de umidade (Sartorius® MA35) e o teor de lipídios totais foi realizado
pelo método de Soxhlet por 6 horas a 85 °C (Temperatura de ebulição do éter de petróleo)
(método nº 920.39C).
4.2. EXTRAÇÃO DO ÓLEO DA AMÊNDOA DE BARU POR PRENSAGEM
MECÂNICA
O óleo de amêndoa de baru extraído por prensagem mecânica foi usado no presente
trabalho como um referencial comparativo para os óleos extraídos com CO2-SC, uma vez que
essa técnica é amplamente utilizada comercialmente. Cerca de 2 Kg de amêndoas de baru
foram descongelados em temperatura ambiente e seguiram para secagem em liofilizador
(Labconco®) por 24 horas. As amêndoas de baru foram trituradas em processador doméstico
(Wallita®) e sofreram ajuste de umidade a 10% onde seguiram para extração em prensa de
rosca sem fim (OEKOTEC®, modelo CA59G, Alemanha). Nesse processo a torta obtida da
primeira prensagem foi mais umas vez prensada, pela presença de material lipídico na torta, a
partir da segunda prensagem foi obtido o óleo bruto. O óleo bruto foi centrifugado (centrífuga
Termo Scientific Sorval®
5T 16R centrifuge) a 3000 rpm por 15 minutos, pesado e
armazenado sob atmosfera de N2 a -20 ºC até as análises. A extração por prensagem mecânica
foi realizada no Laboratório de Processamento de Matérias Primas Vegetais (Escola de
Química/UFRJ). O diagrama da extração do óleo da amêndoa de baru por prensagem
mecânica pode ser observada na Figura 12-A.
50
A) B)
Figura 12. Diagramas esquemáticos da extração do óleo da amêndoa de baru por: A) Prensagem mecânica; B) CO2 supercrítico (CO2-SC).
51
4.3 EXTRAÇÃO DO ÓLEO DA AMÊNDOA DE BARU POR CO2 SUPERCRÍTICO
As amêndoas foram pulverizadas pela ação combinada de dois métodos: processamento
em liquidificador industrial (Tron®) com água (1:1, p/p), seguida de secagem do extrato
obtido em liofilizador (Labconco®) por 72 horas. Dessa forma, obteve-se uma amêndoa moída
fina (20 mesh ou < 0,85 mm), que foi armazenada a vácuo a -20 ºC até extração.
A extração do óleo da amêndoa de baru por CO2-SC foi realizada no equipamento de
extração supercrítica de escala laboratorial MV-10 (Waters®). Cerca de 20 g da amostra de
amêndoa de baru moída foi acondicionada no tubo de extração com volume de 25 cm³. O tubo
de extração foi colocado no módulo de forno da unidade de extração supercrítica onde foram
instaladas as linhas de entrada e saída do CO2-SC. A partir desse momento é iniciada a
pressurização do sistema, esse processo leva cerca de 30 minutos até chegar a pressão e
temperatura estabelecidas no programa. Neste momento a pressão é controlada para
permanecer na extração estática durante 5 minutos, após este tempo é aberta a válvula
controladora de pressão para iniciar a extração dinâmica que durou cerca de 4 horas. O fluxo
de CO2 utilizado na extração foi de 3 mL/min, e os fluxos de co-solvente utilizados foram de
0,15 mL/min e 0,3 mL/min, dependendo da condição utilizada no planejamento experimental.
Durante a extração dinâmica o óleo foi coletado em tubo de vidro com vedação até o final da
extração, onde este foi fechado em atmosfera de N2 e armazenado sob temperatura de -20 ⁰C.
Os óleos que foram obtidos da extração por CO2-SC com uso de co-solventes, seguiram para
evaporação do solvente em nitrogênio até peso constante e armazenados sob temperatura de -
20 ⁰C. O diagrama da extração por CO2-SC do óleo da amêndoa de baru pode ser observada
na Figura 12-B.
Devido à necessidade de encontrar a melhor condição de extração do óleo de amêndoa de
baru por CO2-SC para a obtenção de um óleo bruto final com qualidade nutricional e
oxidativa adequadas, foram realizados dois planejamentos experimentais. Inicialmente foi
realizado um planejamento fatorial completo 24 com ponto central com o objetivo de
encontrar as variáveis independentes mais importantes para a extração do óleo da amêndoa de
baru por CO2-SC. Estabelecendo as variáveis mais importantes, foi realizado um
planejamento experimental de delineamento composto central rotacional (DCCR) para definir
os níveis das variáveis críticas identificadas anteriormente, que resultam em um melhor
desempenho do processo, conforme detalhado nos itens 4.3.1 e 4.6, respectivamente.
52
4.3.1. Planejamento experimental fatorial completo com ponto central
A amêndoa pulverizada foi submetida à extração do óleo bruto por unidade de extração
supercrítica (Waters® MV-10) utilizando as condições de análise definidas por planejamento
fatorial 24
com ponto central. Para o planejamento experimental variou-se os seguintes fatores
independentes: temperatura (°C), pressão (bar), tipo de co-solvente (água e/ou etanol) e a
concentração de co-solvente em relação ao CO2 supercrítico (%) (Tabela 3). O óleo bruto
obtido nas extrações com co-solvente foi evaporado sob atmosfera de nitrogênio até peso
constante. Para a determinação do rendimento de óleo, o mesmo foi pesado e posteriormente
foi armazenado a -20 ºC sob atmosfera de N2 até análise das variáveis de resposta do
planejamento experimental.
Tabela 3. Condições de análise definidas pelo planejamento fatorial com ponto central de
dois níveis para extração de óleo da amêndoa de baru por CO2 supercrítico (CO2-
SC).
Variáveis independentes Valores experimentais
1 0 1
Temperatura (°C) 50 60 70
Pressão (bar) 100 200 300
Co-solvente (etanol e/ou água) EtOH
100%
EtOH:H2O
50:50
H2O
100%
Concentração de co-solvente no CO2-SC (%) 0 5 10
EtOH: etanol.
As variáveis de resposta utilizadas no planejamento experimental foram o rendimento
de extração (%), o rendimento de γ-tocoferol (mg/ kg de amêndoa) e o período de indução (h)
determinado pelo método de Rancimat®
. O rendimento de extração foi calculado de acordo
com a equação 1. O rendimento de γ-tocoferol foi determinado de acordo com Cunha et al
(2006). O período de indução foi pelo método de Rancimat® foi determinado de acordo com
as condições do software da Metrohm®
. Os óleos que apresentaram os melhores resultados
nas variáveis de resposta seguiram para as análises de qualidade e estabilidade oxidativa e de
53
composição química. O óleo bruto obtido após as extração de cada condição foi armazenado
em frasco protegido da luz, sob atmosfera de N2, a 20 °C, até a realização das análises.
(Equação 1)
4.4. DETERMINAÇÃO DOS INDICADORES DE ESTABILIDADE OXIDATIVA DO
ÓLEO DE AMÊNDOA BARU OBTIDO POR PRENSAGEM E POR CO2-SC
4.4.1. Índice de peróxido
A análise de índice de peróxido nas amostras de óleos seguiu o protocolo
recomendado pela American Oil Chemists’ Society (Método Cd 8b-90; AOCS, 2012). A
análise foi conduzida da seguinte maneira: 5 g de amostra foram diluídas em 30 mL da
solução de ácido acético:clorofórmio (3:2 v/v); posteriormente, foram adicionados 0,5 mL de
solução saturada de iodeto de potássio e exatamente 1 minuto depois 30 mL de água ultrapura
(Milli-Q, Millipore, USA) seguido de titulação iodométrica com tiossulfato de sódio 0,01 N.
A concentração de peróxidos foi expressa em mEq O2/kg na amostra.
4.4.2. Índice de acidez
Este índice baseia-se na quantidade necessária de base para neutralizar os ácidos
graxos que estão livres na amostra. Este método indica o estado de conservação inicial dos
óleos. O índice de acidez foi determinado conforme recomendado pela AOCS (Método Ca 5a-
40; 2012). A análise foi realizada dissolvendo 2 g de óleo em 25 mL de solução éter
etílico:álcool (2:1, v/v) e posterior titulação com hidróxido de sódio (0,01 M), onde
adicionaram-se 3 gotas de fenolftaleína como indicador do equivalência de H+ e do ponto
final da titulação. Os resultados foram expressos em mg de KOH/g de óleo.
4.4.3. Índice de refração
O índice de refração de óleos está intimamente relacionado com o seu grau de
insaturação e este então é usado para avaliação da qualidade do óleo. A análise de índice de
refração foi realizada segundo a metodologia da AOCS (2004 - método Cc 7-25), em
refratômetro digital portátil (PAL-BX/RI-ATAGO®; Japão) que foi previamente calibrado
com água.
54
4.4.4. Estabilidade termo-oxidativa forçada
A estabilidade oxidativa das amostras foi determinada em teste de oxidação forçada
por aquecimento, em equipamento Rancimat® 743 Metrohm. Três gramas de amostra foram
submetidas à oxidação forçada a 110 °C com vazão de ar de 20 L/h. Os ácidos orgânicos
formados durante o processo de oxidação, principalmente o ácido fórmico, são arrastados para
um tubo de água e eventualmente provocam o aumento de sua condutividade elétrica. O
aumento súbito na condutividade da água indica o fim do período de indução (h) que foi
utilizado como resultado da análise. Portanto, as amostras de óleo com períodos de indução
mais elevados são as mais estáveis. As análises de estabilidade oxidativa foram realizadas no
Laboratório de Processamento de Matérias Primas Vegetais (Escola de Química/UFRJ).
4.4.5. Capacidade antioxidante total
A capacidade antioxidante total das amostras foi determinada pelo ensaio de TEAC
(do inglês Trolox Equivalent Antioxidant Capacity) conforme Castelo-Branco & Torres
(2012). O ABTS+, cromóforo azul-escuro com absorvância máxima em 734 nm, foi formado
a partir da reação entre a solução estoque de ABTS em água (7 mmol/ L) com persulfato de
potássio (2,45 mmol/ L; concentração final). A mistura foi deixada no escuro e em
temperatura ambiente por 12-16 horas antes do uso, a fim de que a completa oxidação do
ABTS ocorra. Para a realização do ensaio, 1 mL do ABTS+, adequadamente dissolvido em
etanol reagiu com 10 μL da solução de amostra ou de padrão. A reação cinética foi
monitorada a 734 nm por 4 minutos e acompanhada em espectrofotômetro (UV-1800,
Shimadzu®, Japão). A quantificação da capacidade antioxidante total do óleo da amêndoa de
baru foi realizada utilizando a curva de calibração de trolox com concentrações variando entre
0,02 a 0,75 mM. A diluição das amostras integrais e da curva de calibração foi realizada com
n-hexano. Os resultados foram calculados considerando a área abaixo da curva das amostras e
dos padrões. Os resultados foram expressos em mmoles de equivalente de trolox/kg de
amostra (mmol ET/ kg).
55
4.5. DETERMINAÇÃO DA COMPOSIÇÃO QUÍMICA E AROMÁTICA DOS ÓLEOS
DA AMÊNDOA DE BARU OBTIDOS POR PRENSAGEM E POR CO2 SUPERCRÍTICO
4.5.1 Análise da composição de ácidos graxos
O óleo da amêndoa de baru seguiu metodologia de transesterificação direta descrita
por Lepage & Roy (1986). Os ácidos graxos derivatizados foram analisados por cromatografia
em fase gasosa (cromatógrafo GC-2010; Shimadzu®, Japão), equipado com injetor do tipo
split/splitless e com detector por ionização em chama (FID). O conteúdo de ácidos graxos das
amostras foi determinado com a injeção de 1 μL da amostra transesterificada no modo split,
com razão de divisão 1:30, separados através de coluna polar (Supelco®, Co. Omegawax-320;
TORRES et al., 2002). A programação da temperatura da coluna ocorreu da seguinte maneira:
160 °C, constante por 2 minutos, seguido de gradiente de 2,5 °C/ minuto até 190 °C,
constante por 5 minutos, seguida de novo gradiente de temperatura de 3,5 °C/ minutos até 220
°C, permanecendo nestas condições por 20 minutos. O injetor e o detector foram operados nas
temperaturas de 260 °C e 280 °C, respectivamente. O gás de arraste utilizado para as análises
foi o hélio. A identificação dos picos de ácidos graxos nas amostras foi feita com um padrão
comercial (37 – FAME mix, Supelco Co.®). A quantificação dos ácidos graxos foi realizada
por normalização interna após correção das áreas dos picos por seus respectivos fatores de
correção teóricos de Ackman (WOLF et al., 1995). Os resultados foram expressos em g/ 100
g de ácidos graxos totais.
4.5.2 Análise da composição de tocoferóis
As concentrações de α-, β-, γ- e δ- tocoferóis foram determinados por cromatografia
líquida de alta eficiência (CLAE) de fase normal em cromatógrafo líquido LC-20AT com
controlador CBM-20A (Shimadzu®
, Japão) e equipado com detector UV/Vis (SPD-10A)
(Shimadzu®, Japão). Para todas as análises, as amostras foram previamente dissolvidas em n-
hexano, centrifugadas (3000 rpm /5 min) e filtradas através de filtro de teflon (0,45 μm;
Gimeno et al., 2000). As soluções de padrões ou amostras foram injetadas através de válvula
de injeção com alça volumétrica de 20 μL e eluídas em coluna de fase normal de sílica
(ZORBAX Rx-Sil, Agilent Technologies®, EUA) com fase móvel isocrática binária de n-
hexano:2-isopropanol (99:1, v /v) com fluxo de 1,0 mL /min. Padrões de α-, β-, γ-, δ-
tocoferóis foram utilizados para identificação e quantificação dos compostos nas amostras. A
quantificação dos compostos nas amostras foi realizada por padronização externa de acordo
56
com a área dos picos da curva de calibração dos padrões. Os tocoferóis foram monitorados
com detecção por fluorescência (290 nm /ex- 330 nm /em) conforme descrito por (CUNHA et
al., 2006 adaptado). Os resultados foram expressos em mg/100 g de óleo.
4.5.3. Análise da composição de fitoesteróis
Os fitoesteróis nos óleos da amêndoa de baru foram determinados por cromatografia
líquida de alta eficiência após saponificação, segundo Bauer et al. (2013). Alíquotas (3 mg) de
óleo foram saponificados com uma solução de KOH 0,5 N. A fração insaponificável foi
extraída utilizando o particionamento liquido-liquido em 10 mL de água destilada com 10 ml
de n-hexano. A fase superior foi transferida cuidadosamente sem contaminação da fase
inferior para tubo de fundo cônico onde foi evaporado e avolumado com 1,5 mL de
acetonitrila:isopropanol (98:2, v/v), o extrato foi filtrado através de uma membrana PVDF de
0,45 μm e fechado em atmosfera de nitrogênio onde foi armazenado em freezer a 20 °C até
análise. Os extratos das amostras foram analisados por CLAE (Shimadzu®, Japan, LC-10AD)
com detector UV/Vis (SPD-10A) e um sistema de análise de dados (Class VP 5.032). Após a
injeção de 30 μL de amostra, os fitoesteróis foram separados em coluna de fase reversa C18
(50 μm × 2,1 mm Kromasil®) em um sistema isocrático de fase móvel: 98% de acetonitrila e
2% de isopropanol com fluxo de 0,4 mL/min e 15 minutos de tempo de corrida. O espectro de
absorção foi monitorado a 210 nm. Os esteróis foram identificados por padrões externos e
quantificados por padronização externa de acordo com a área dos picos da curva de calibração
dos padrões. Os resultados foram expressos em mg/100 g de óleo.
4.5.4. Análise da composição de fenólicos
O perfil de compostos fenólicos nos óleos da amêndoa de baru, obtidos por diferentes
métodos de extração, foi determinado por CLAE-UV/Vis. Os fenólicos dos óleos foram
extraídos com metanol:água (80:20, v/v) e os extratos foram limpos (clean-up) por passagem
em cartuchos de extração em fase sólida. Os extratos em concentração adequada foram
analisados como descrito por John & Shahidi (2010). A análise foi realizada em sistema de
CLAE (Shimadzu®, Japan, LC-10AD) com detector UV/Vis (SPD-10A) e um sistema de
análise de dados (Class VP 5.032). Após a injeção de 30 μL de amostra, os compostos
fenólicos foram separados em coluna de fase reversa C18 (4,6 μm × 150 mm, 5 μm;
Kromasil) e o seguinte sistema de gradiente de fase móvel (fluxo de 1,0 mL/min): 24% de B
por 8 min, aumento de 24% até 28% de B até 18 min, aumento de 28% até 33% até 30 min,
57
aumento de 33% até 65% até 60 min. Re-equilibrio da coluna por 15 minutos . Fase C (A)
água acidificada com 0,3% de ácido fórmico, (B) metanol e (C) acetonitrila; o eluato da
coluna foi monitorado a 280 nm. Os compostos fenólicos foram identificados pela
comparação dos tempos de retenção e co-eluição com padrões de compostos fenólicos. A
quantificação dos fenólicos nas amostras foi realizada por padronização externa de acordo
com a área dos picos da curva de calibração dos padrões. Os resultados foram expressos em
mg/ 100 g de óleo.
4.5.5. Determinação de compostos voláteis
Os compostos voláteis dos óleos da amêndoa de baru prensado e obtido das condições
da extração supercrítica foram extraídos por microextração em fase sólida (SPME) utilizando
uma fibra de divinilbenzeno / carboxen / polidimetilsiloxano (DVB / CAR / PDMS)
(Supelco®
, PA, EUA). Na microextração em fase sólida a fibra foi condicionada durante 60
min na porta de injeção do CG (Cromatógrafo à Gás) a 260 ° C. Uma alíquota (1 g) de óleo de
amêndoa de baru foi pesado no interior de um frasco. Os frascos foram fechados com um
septo revestido de PTFE e colocados num banho de glicerol (40 °C) até atingir o equilíbrio
(30 minutos). O septo foi perfurado e a fibra foi exposta ao espaço superior da amostra
durante 10 min.
A análise qualitativa foi realizada por CG-EM (Cromatografia gasosa - Espectro de
Massas) num cromatógrafo gasoso CG-17A acoplado a um espectrômetro de massa QP5050A
(Shimadzu®, Japão) equipado com um injetor de splitless e uma coluna de sílica fundida de
5% fenil / 95% metilpolisiloxano (30 m x 0,32 mm Dl, espessura da película de 3 μm; 007-5;
Quadrex®, EUA). Os compostos voláteis foram dessorvidos a partir da fibra de SPME na
porta de injeção durante 3 min a 260 °C, no modo splitless, e após 3 minutos o modo de purga
split foi aberto em 3,0 mL / min. Hélio foi utilizado como gás de arraste e a pressão da coluna
foi ajustada para atingir uma velocidade de arraste de 25,0 cm/ s. A temperatura do forno da
coluna foi mantida a 30 °C durante 10 min, a temperatura programada, a 3 °C / min até 200 °C
e mantida durante 10 min. O espectrômetro de massa foi operado no modo de impacto de
elétrons a 70 eV. A temperatura da interface e da fonte de íons foi de 260 °C. As análises
foram realizadas no modo de aquisição full scan na faixa de massa 40-500 m / z em 0,5 scan /
s. Uma mistura de hidrocarbonetos C7-C30 foi analisada sob as mesmas condições para
permitir o cálculo de valores de índice de retenção linear (LRI) para os compostos voláteis. Os
dados foram coletados por pacote de software Lab Solutions GC-MS (Shimadzu®, Japão). Os
58
compostos foram inicialmente identificados por comparação dos espectros de massa com os
da biblioteca do Instituto Nacional de Padrões (NIST) e cálculo dos índices de similaridade
pelo software de instrumentos (Solutions Lab GC-MS; Shimadzu®, Japão), e também por
comparação de valores de LRI com dados publicados.
4.6. PLANEJAMENTO EXPERIMENTAL DE DELINEAMENTO DE COMPOSTO
CENTRAL ROTACIONAL (DCCR)
Estabelecida as variáveis independentes que mais influenciaram as variáveis de
resposta foi realizado o planejamento experimental DCCR. O procedimento de extração
seguiu as mesmas etapas do planejamento anterior. Para o planejamento experimental variou-
se as seguintes variáveis independentes: temperatura (°C) e pressão (bar) (Tabela 4). Para a
determinação do rendimento o óleo obtido foi pesado, posteriormente foi armazenado à -20
ºC, sob atmosfera de N2, até as análises das variáveis de resposta utilizadas no planejamento
experimental.
Tabela 4. Condições de análise definidas pelo planejamento DCCR para extração de óleo da
amêndoa de baru por CO2 supercrítico.
Variáveis independentes Valores experimentais
-1,41 1 0 1 +1,41
Temperatura (°C) 46 50 60 70 74
Pressão (bar) 59 100 200 300 341
As variáveis de resposta utilizadas no planejamento experimental foram o rendimento
de extração (%), o rendimento de γ-tocoferol (mg/ kg de amêndoa) e o período de indução (h)
determinado pelo método de Rancimat®. A melhor condição de extração foi determinada pelo
programa estatístico e pelos resultados dos experimentos das variáveis de resposta.
4.7. ANÁLISE ESTATÍSTICA
As análises estatísticas foram realizadas com o auxílio do software Prism (GraphPad®,
versão 6). A análise descritiva dos dados foi calculada pela média e desvio padrão de todas as
variáveis. A análise ANOVA seguida de pós-teste de Tukey foi aplicada para comparação dos
diferentes métodos de extração dos óleos e sua composição química. Valores de p < 0,05
59
foram considerados significativos. Os planejamentos experimentais (fatorial completo com
pontos centrais e delineamento de composto central rotacional) utilizados neste trabalho
foram analisados por meio do software Statistica® 7.0.
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO
5.1. AMOSTRAGEM DA AMÊNDOA DE BARU
As amêndoas de baru adquiridas apresentaram em sua composição 40,2 % de lipídios
totais e 2,3 % de umidade. O teor de lipídios encontrado na amêndoa de baru foi maior do que
o obtido por Fraguas et al. (2014) (34,5 %) e menor do que o encontrado por Sousa et al.
(2011) (41,2 %). As diferenças observadas podem ser explicadas pelas diferentes condições
de cultivo da árvore do barueiro, como o solo e o clima (EMBRAPA, 2004). As amêndoas
destinadas para a extração por prensagem mecânica sofreram ajuste de umidade, pois
conforme estudo anterior de Gomes (2013) foi observada extração otimizada de óleo de
castanhas com umidade de 10%.
5.2. EXTRAÇÃO DO ÓLEO DA AMÊNDOA DE BARU POR CO2
SUPERCRÍTICO
5.2.1. Planejamento experimental fatorial completo com ponto central
O planejamento experimental fatorial completo 24 com pontos centrais gerou uma
planilha com 16 experimentos e 3 replicatas no ponto central, totalizando 19 experimentos
(Tabela 5).
Os valores de rendimento de extração dos óleos de amêndoa de baru obtidos por CO2-
SC variaram entre 4,03 e 36,9 %, e os experimentos 3 e 4, cujas condições de extração foram
50 ⁰C, 300 bar e 0 % de co-solvente, apresentaram o maior rendimento de extração. Os
valores de rendimento de γ-tocoferol variaram de 3,5 a 58,7 mg/kg de amêndoa, e os
experimentos 3 e 4 foram também os que tiveram o maior rendimento de γ-tocoferol. Os óleos
obtidos apresentaram estabilidade oxidativa variando entre 1,04 e 20,3 horas de período de
indução, e o experimento 13 foi o que apresentou a maior estabilidade oxidativa.
60
Tabela 5. Fatores de resposta do planejamento experimental fatorial com ponto central da
extração do óleo da amêndoa de baru por CO2 supercrítico.
Experimentos
Variáveis Fatores de resposta
T
(⁰C)
P
(bar) Co-solvente
Concentração de
co-solvente (%)
Rendimento
de óleo (%)
Rendimento de
γ-tocoferol
(mg/kg)
Estabilidade
oxidativa (h)
1 50 100 EtOH, 100% 0 4,03 22,6 n.d.
2 50 100 H2O, 100% 0 4,03 22,6 n.d.
3 50 300 EtOH, 100% 0 36,9 58,7 3,67
4 50 300 H2O, 100% 0 36,9 58,7 3,67
5 70 100 EtOH, 100% 0 2,72 3,50 n.d.
6 70 100 H2O, 100% 0 2,72 3,50 n.d.
7 70 300 EtOH, 100% 0 29,9 46,7 13,1
8 70 300 H2O, 100% 0 29,9 46,7 13,1
9 50 100 EtOH, 100% 10 11,7 18,2 4,18
10 50 100 H2O, 100% 10 26,0 25,2 3,52
11 50 300 EtOH, 100% 10 26,1 38,6 1,04
12 50 300 H2O, 100% 10 18,5 30,1 4,09
13 70 100 EtOH, 100% 10 30,0 39,2 20,3
14 70 100 H2O, 100% 10 4,23 6,54 n.d.
15 70 300 EtOH, 100% 10 29,7 7,39 14,8
16 70 300 H2O, 100% 10 17,1 25,8 11,5
17C 60 200 EtOH:H
2O, 50:50 5 16,2 24,9 4,41
18C 60 200 EtOH:H
2O, 50:50 5 21,7 36,4 5,64
19C 60 200 EtOH:H
2O, 50:50 5 20,5 32,3 5,80
T- Temperatura; P- Pressão; C- Ponto central; EtOH- Etanol; n.d.- Não foi possível determinar
Utilizando o software Statistica®
6.0 foi possível avaliar a influência de cada variável
independente nos resultados dos fatores de resposta, e determinar os que mais influenciaram
nos melhores resultados dos fatores dependentes possibilitando assim prosseguir para um
planejamento mais robusto que investigue de forma mais abrangente a melhor condição de
extração do óleo da amêndoa de baru por CO2-SC.
5.2.1.1 Influência das variáveis no rendimento de extração
5.2.1.1.1 Análise dos efeitos
Os efeitos dos fatores são a variação sofrida pelas variáveis de resposta quando o nível
do fator passa do mais baixo (-) para o mais alto (+). Dessa forma, é possível calcular o efeito
61
principal, que é determinado pela média dos efeitos individuais e mostra qual o efeito médio
da variável analisada em relação às demais, através das variáveis codificadas (+ e -)
Considerando os cálculos dos efeitos principais, as suas interações e o erro padrão,
podemos observar os seus valores para o rendimento de extração do óleo de amêndoa de baru
na Tabela 6.
Tabela 6. Efeitos dos fatores e os erros padrão do rendimento de extração do óleo da
amêndoa de baru obtido por CO2 supercrítico.
Fatores Coeficientes Erro padrão Valor p
Média 19,4068 1,451679 0,000001
Temperatura -2,2363 3,163861 0,499750
Pressão 17,4713 3,163861 0,000559
Co-solvente 3,9337 3,163861 0,248943
Concentração do co-solvente 2,0288 3,163861 0,539308
Temperatura Pressão -0,6888 3,163861 0,833118
Temperatura Co-solvente 5,6087 3,163861 0,114205
Temperatura Concentração do co-solvente 1,9188 3,163861 0,561021
Pressão Co-solvente 1,0912 3,163861 0,739054
Pressão Concentração do co-solvente -12,5537 3,163861 0,004131
Co-solvente Concentração do co-solvente 3,9338 3,163861 0,248943
Valor p < 0,05 de significância.
A análise do efeito estimado de uma variável permite avaliar como será sua influência
sobre a resposta, ou seja, quanto maior for o seu valor, maior será a sua influência sobre a
resposta. Quando analisamos a Tabela 6 podemos observar que os efeitos calculados que
tiveram valor de p menor do que 0,05, ao nível de significância de 95%, são considerados
estatisticamente significativos. Desta forma, os valores de p mostrados na Tabela 6 indicam
que os fatores pressão (p = 0,000559), e a interação pressão e percentual de co-solvente (p =
0,004131) são as únicas variáveis estatisticamente significativas, e a pressão foi a variável que
teve maior influência sobre o rendimento de extração do óleo de amêndoa de baru, pois
apresentou o maior coeficiente (17,4713). O diagrama de pareto nos confirma esses dados em
forma gráfica. A Figura 13 apresenta o diagrama de pareto com um nível de confiança de
95% para o cálculo dos efeitos lineares e os efeitos de primeira ordem para valores absolutos.
62
O valor de cada efeito é mostrado pelas barras e a linha tracejada corresponde o valor de p =
0,05.
Figura 13. Diagrama de pareto para o rendimento de extração do óleo da amêndoa de baru
obtido por CO2 supercrítico para o planejamento fatorial completo.
O rendimento de extração foi influenciado pela variável pressão, seu valor positivo
indica que a influência foi positiva (11,85116), com base nisso é possível considerar que
quando a pressão passa de um nível inferior (100 bar) para um nível superior (300 bar) haverá
um aumento no rendimento de extração do óleo de amêndoa de baru. Este fato é visto em
outros trabalhos que mostram que o aumento de pressão facilita a extração do óleo presente na
matriz, devido ao aumento da densidade do CO2, aumentando assim a solubilidade do soluto
(MARTINEZ et al., 2008).
O rendimento da extração também foi influenciado pela interação das variáveis
pressão e percentual de co-solvente, porém esta foi negativa (-8,5155), ou seja, quando a
pressão passa de um nível inferior (100 bar) para um nível superior (300 bar), ao passo que o
percentual de co-solvente passa de um nível superior (10%) para um nível inferior (0%),
temos um aumento no rendimento de extração do óleo de amêndoa de baru. Assim como no
trabalho de Sanchez et al. (2009) que avaliaram o rendimento de extração por CO2-SC do
óleo de semente de pêssego utilizando etanol como co-solvente, que observou o efeito da
pressão sobre o rendimento de extração sendo mais pronunciado quando o CO2 puro é
utilizado.
63
5.2.1.1.2 Análise de resíduos
Foi realizada a análise de variância (Anova) com a finalidade de observar a qualidade
da aproximação de um conjunto de dados, ou seja, o ajuste do modelo. Podemos avaliar esse
parâmetro através da Tabela 7. O valor de F calculado é a divisão da Média Quadrática da
Regressão e a Média Quadrática Residual. Portanto pelo Teste F observou-se que a análise de
regressão foi significativa, visto que o valor calculado de F (MQR/MQr), 10,31 é três vezes
maior que o F9,8 tabelado (3,39). O valor do coeficiente de determinação (R2), indica que o
modelo explicou 86% da variação dos dados experimentais, o restante está relacionado a erros
experimentais.
Tabela 7. Análise de variância (Anova) do modelo rendimento da extração do óleo da
amêndoa de baru obtido por CO2 supercrítico.
Efeitos Soma Grau de
liberdade Média Valor F Valor p
Temperatura 64,805 1 64,805 1,37042 0,275428
Pressão 1239,305 1 1239,305 26,20719 0,000908
Co-solvente 43,117 1 43,117 0,91177 0,367604
Concentração de co-solvente 37,493 1 37,493 0,79286 0,399223
Erro puro 378,310 8 47,289
Total 2853,539 18
R2 0,86742
Valor p < 0,05 de significância.
A partir da avaliação do ajuste do modelo realizou-se a análise da relação entre os
valores obtidos experimentalmente e os valores estimados através do modelo, a diferença
entre o experimental e o modelo proposto, é dado através do resíduo. Um modelo para ser
considerado bem ajustado devem ter valores observados e preditos próximos. Na Figura 14
temos o gráfico dos valores preditos versus valores observados, nele podemos analisar que os
dados estão próximos da linha reta mostrando que o ajuste do modelo foi satisfatório.
64
Figura 14. Gráfico dos valores preditos versus valores observados para o rendimento da
extração do óleo da amêndoa de baru obtido por CO2 supercrítico para o
planejamento fatorial completo.
5.2.1.1.3 Superfície de resposta
A curva de nível fornece uma análise da tendência de resposta da variável dependente.
Quando as linhas apresentam curvatura, pode-se dizer que há interação entre as variáveis
colocadas no eixo, como é no caso da pressão e do percentual de co-solvente (Figura 15 A).
A superfície de resposta é utilizada para definir as condições mais adequadas que maximizam
a variável de resposta, no caso o rendimento de extração do óleo de amêndoa de baru. Na
Figura 15 B podemos observar que a região de maior rendimento de extração é visto nos
maiores níveis de pressão e nos menores níveis de percentual de co-solvente.
65
A) B)
Figura 15. Gráficos de curva de nível (A) e superfície de resposta (B) para o rendimento da
extração do óleo da amêndoa de baru obtido por CO2 supercrítico em função da
pressão e da concentração de co-solvente para o planejamento fatorial completo.
5.2.1.2 Influência das variáveis no rendimento de γ-tocoferol
5.2.1.2 1 Análise dos efeitos
Na Tabela 8 temos os efeitos principais e os efeitos de interação dos fatores
independentes do rendimento de γ-tocoferol. Os efeitos calculados que são considerados
estatisticamente significativos, foram o efeito da pressão (p = 0,018013) e o efeito da
interação entre a pressão e o percentual de co-solvente (p = 0,024611) e a variável que
apresentou o maior coeficiente, e com isso a maior influência sobre o rendimento de γ-
tocoferol do óleo de amêndoa de baru, foi a pressão (21,4188).
66
Tabela 8. Efeitos dos fatores e os erros padrão do rendimento de γ- tocoferol do óleo da
amêndoa de baru obtido por CO2 supercrítico.
Fatores Coeficientes Erro padrão Valor p
Média 28,8226 1,337122 0,002145
Temperatura -11,9212 2,914189 0,054884
Pressão 21,4188 2,914189 0,018013
Co-solvente 1,9688 2,914189 0,568954
Concentração de co-solvente -8,9962 2,914189 0,090859
Temperatura x Pressão -2,9562 2,914189 0,417134
Temperatura x Co-solvente 1,5937 2,914189 0,639318
Temperatura x Concentração de co-
solvente 3,6288 2,914189 0,339165
Pressão x Co-solvente -4,4462 2,914189 0,266600
Pressão x Concentração de co-
solvente -18,2313 2,914189 0,024611
Co-solvente x Concentração de co-
solvente 1,9688 2,914189 0,568954
Valor p < 0,05 de significância.
Os dados apresentados no diagrama de pareto representam graficamente os efeitos
principais e de interação (Figura 16), onde confirma que os fatores pressão e interação entre
pressão e percentual de co-solvente foram os únicos que produziram efeitos significativos no
rendimento de γ- tocoferol.
67
Figura 16. Diagrama de pareto para o rendimento da extração de γ-tocoferol no óleo da
amêndoa de baru obtido por Concentração de co-solvente para o planejamento
fatorial completo.
O efeito da pressão sobre o rendimento de γ-tocoferol foi positivo (7,349814), ou seja,
quando a pressão passa de um nível inferior (100 bar) para um nível superior (300 bar) haverá
um aumento no rendimento de γ-tocoferol. Este resultado pode ser explicado considerando
que a transferência de massa de tocoferol está relacionada com a sua solubilidade no óleo,
portanto quanto mais solúvel o óleo se encontra maior será o rendimento de extração do
tocoferol (LEO et al., 2005).
Entretanto o efeito da interação da pressão com o percentual de co-solvente foi
negativa (-6,25603), mostrando que quando a pressão passa de um nível inferior (100 bar)
para um nível superior (300 bar) e o percentual de co-solvente passa de um nível superior
(10%) para um nível inferior (0%) temos um aumento no rendimento de γ-tocoferol. O uso de
baixo percentual de co-solvente também aumentou o rendimento de γ-tocoferol. Devido a
polaridade do CO2 estar mais próxima dos tocoferóis do que a polaridade da combinação CO2
+ Etanol ou CO2 + Água, a condição que utiliza apenas CO2 é a mais influente na extração de
tocoferóis no óleo de amêndoa de baru (DA-PORTO et al., 2014).
5.2.1.2.2 Análise dos resíduos
Avaliando a tabela de variância (Tabela 9) observamos que os coeficientes
significativos que compõem o modelo de primeira ordem ajustaram-se bem aos dados
68
experimentais com um coeficiente de determinação (R2) de 82% de variação na superfície de
resposta gerada por este modelo.
Tabela 9. Análise de variância (Anova) do modelo rendimento da extração de γ-tocoferol no
óleo da amêndoa de baru obtido por CO2 supercrítico.
Efeitos Soma
Quadrática
Grau de
liberdade Média Valor F Valor p
Temperatura 568,465 1 568,465 16,73432 0,054884
Pressão 1835,051 1 1835,051 54,01976 0,018013
Co-solvente 15,504 1 15,504 0,45640 0,568954
Concentração de co-solvente 323,730 1 323,730 9,52988 0,090859
Erro puro 67,940 2 33,970
Total 5165,216 18
R2 0,82564
Valor p < 0,05 de significância.
Na Figura 17 temos o gráfico dos valores preditos versus valores observados. Neste
caso o modelo não está bem ajustado, pois os dados estão dispersos no gráfico e estão
distantes da linha reta.
Figura 17. Gráfico dos valores preditos versus valores observados para o rendimento da
extração de γ-tocoferol no óleo da amêndoa de baru obtido por CO2 supercrítico
para o planejamento fatorial completo.
69
5.2.1.2.3 Superfície de resposta
A curva de nível do rendimento de γ-tocoferol do óleo de amêndoa de baru em função
da pressão e do percentual de co-solvente esta presente na Figura 18A. Nela podemos
observar que as linhas apresentaram curvatura mostrando mais uma vez que há interação entre
as variáveis pressão e percentual de co-solvente. Logo que na Figura 18 B temos a superfície
de resposta da variável rendimento de γ-tocoferol mostrando que nos níveis superiores de
pressão e nos níveis inferiores de percentual de co-solvente foi possível observar um aumento
no rendimento de γ-tocoferol.
A) B)
Figura 18. Gráficos de curva de nível (A) e de superfície de resposta (B) para o rendimento
de γ-tocoferol do óleo da amêndoa de baru obtido por CO2 supercrítico em função
da pressão e da concentração de co-solvente para o planejamento fatorial
completo.
5.2.1.3 Influência das variáveis na estabilidade oxidativa
5.2.1.3.1 Análise de efeitos
Na Tabela 10 podemos observar os efeitos dos fatores principais e de interação da
variável de resposta estabilidade oxidativa. Os efeitos principais pressão (p = 0,030665) e
temperatura (p = 0,005793) foram as variáveis de resposta que influenciaram de forma
significativa na estabilidade oxidativa dos óleos. O coeficiente da variável temperatura
(6,57875) foi maior do que o da pressão (4,62125), mostrando que a temperatura foi mais
influente na estabilidade oxidativa do óleo de amêndoa e baru do que a pressão.
70
Tabela 10. Efeitos dos fatores e os erros padrão da estabilidade oxidativa do óleo da amêndoa
de baru obtido por CO2 supercrítico.
Fatores Coeficientes Erro
padrão Valor p
Média 5,72737 0,809398 0,000104
Temperatura 6,57875 1,764042 0,005793
Pressão 4,62125 1,764042 0,030665
Co-solvente 2,65125 1,764042 0,171259
Percentual co-solvente 3,23625 1,764042 0,103908
Temperatura x Pressão 3,42875 1,764042 0,087844
Temperatura x Co-solvente 3,24875 1,764042 0,102785
Temperatura x Concentração de co-
solvente 1,86375 1,764042 0,321587
Pressão x Co-solvente -2,58875 1,764042 0,180419
Pressão x Concentração de co-solvente -3,76375 1,764042 0,065426
Co-solvente x Concentração de co-
solvente 2,65125 1,764042 0,171259
Valor p < 0,05 de significância.
Contudo na Figura 19 podemos analisar de forma gráfica estes resultados da tabela,
ou seja, quais variáveis dependentes são significativas, que corresponde aos valores que estão
após a linha tracejada correspondente ao valor p, que neste caso foram as variáveis pressão e
temperatura. Ambas as variáveis tiveram valores positivos de seus fatores, mostrando que
estas contribuem de forma positiva ao aumento da estabilidade oxidativa dos óleos de
amêndoa de baru, pois quando a pressão (2,619693) e a temperatura (3,729) passam de um
nível inferior (50 ⁰C e 100 bar) para um nível superior (70 ⁰C e 300 bar) a estabilidade
oxidativa tende a aumentar.
71
Figura 19. Diagrama de pareto para a estabilidade oxidativa do óleo da amêndoa de baru
obtido por CO2 supercrítico para o planejamento fatorial completo.
A maior estabilidade oxidativa dos óleos submetidos à alta pressão é devido à influência
que a pressão exerce na extração de tocoferóis, em especial o γ-tocoferol, que em elevadas
pressões têm-se o pico de extração máximo deste tocoferol. E o conteúdo de tocoferóis está
intimamente ligado à estabilidade oxidativa devido a sua função antioxidante nos óleos,
retardando então o processo de oxidação lipídica, e com isto elevando o período de indução
do óleo (ARAÚJO et al., 2000).
A temperatura influenciou de forma positiva na estabilidade oxidativa, ou seja,
condições de extração que utilizaram altas temperaturas produziram óleos com elevada
estabilidade oxidativa, este fato é contraditório ao que é relatado pela literatura, que mostra
que óleos submetidos a extração à frio ou com baixas temperaturas produzem óleos com
maior estabilidade oxidativa tendo em vista a preservação de compostos bioativos, que
protegem a matéria-prima e o óleo da oxidação. Entretanto a composição em ácidos graxos
pode ter influenciado neste resultado, pois quanto maior for a insaturação do óleo maior será a
susceptibilidade a oxidação lipídica, diminuindo assim a estabilidade oxidativa do óleo. Desta
forma esta condição que utilizou elevada temperatura pode ter resultado em óleos com menor
teor de ácidos graxos poliinsaturados e maior teor de ácidos graxos saturados e
monoinsaturados (SOUZA et al., 2007).
72
5.2.1.3.2 Análise dos resíduos
Os resultados da análise de ANOVA do modelo (Tabela 11) indicaram um bom
desempenho, pois apresentaram R2 de 0,84 ou 84%. O valor do modelo R
2 significa que 84%
das variações associadas com a estabilidade oxidativa são atribuídas as variáveis
independentes (temperatura, pressão, co-solvente e percentual de co-solvente).
Tabela 11. Análise de variância (Anova) do modelo da estabilidade oxidativa no óleo de
amêndoa de baru obtido por CO2 supercrítico.
Efeitos Soma Grau de
liberdade Média Valor F Valor p
Temperatura 173,1198 1 173,1198 13,90813 0,005793
Pressão 85,4238 1 85,4238 6,86279 0,030665
Co-solvente 28,1165 1 28,1165 2,25883 0,171259
Concentração de co-solvente 41,8933 1 41,8933 3,36563 0,103908
Erro puro 99,5791 8 12,4474
Total 642,8558 18
R2 0,8451
Valor p < 0,05 de significância.
Na Figura 20 está representado o gráfico dos valores preditos versus valores
observados pelo modelo ajustado para a variável estabilidade oxidativa. Observa-se pela
análise desta figura um bom ajuste do modelo, justificado pela aglomeração de pontos
próximos da reta.
73
Figura 20. Gráfico dos valores preditos versus valores observados para a estabilidade
oxidativa do óleo da amêndoa de baru obtido por CO2 supercrítico para o
planejamento fatorial completo.
5.2.1.3.3 Superfície de resposta
O gráfico de curva de nível da estabilidade oxidativa do óleo da amêndoa de baru em
função da temperatura e da pressão esta presente na Figura 21 A, nela podemos observar que
as linhas apresentaram curvatura mostrando mais uma vez que há interação entre as variáveis,
temperatura e pressão. Logo que na Figura 21 B temos a superfície de resposta da variável
estabilidade oxidativa mostrando que nos níveis superiores de pressão e temperatura a
estabilidade oxidativa dos óleos extraídos por CO2-SC tornam-se máximos.
74
A) B)
Figura 21. Gráficos de curva de nível (A) e de superfície de resposta (B) para a estabilidade
oxidativa do óleo de amêndoa da baru obtido por CO2 supercrítico em função da
pressão e da temperatura.
5.2.2. Correlação entre as variáveis de resposta do planejamento
experimental
A fim de elucidar a possível correlação entre as variáveis de resposta do planejamento
experimental, foi realizada a correlação de Pearson (FIGURA 22 - A, B e C). O coeficiente
de correlação Pearson (r) varia de -1 a 1. O sinal indica a direção positiva ou negativa do
relacionamento e o valor sugere a força da relação entre as variáveis. O gráfico de correlação
entre as variáveis, rendimento de γ-tocoferol e rendimento de extração, apresentaram forte
correlação positiva (r = 0,7220; p < 0,0001), ou seja, quando temos uma condição que
apresenta maior rendimento de extração do óleo temos também um maior rendimento na
extração de γ-tocoferol (FIGURA 22 A). A correlação entre as variáveis, estabilidade
oxidativa e rendimento de extração, apresentaram moderada correlação positiva (r = 0,5675; p
= 0,0011), ou seja, quanto maior for o rendimento de extração do óleo de amêndoa de baru,
maior será a estabilidade oxidativa deste óleo (FIGURA 22 B). Entretanto entre as variáveis,
rendimento de γ-tocoferol e estabilidade oxidativa, não houve correlação (r = 0,2265; p =
0,2288) (FIGURA 22 C).
75
A) R e n d im e n t o d e e x tr a ç ã o ( % )
-to
co
fe
ro
l (m
g/k
g)
0 1 0 2 0 3 0 4 0
0
2 0
4 0
6 0
8 0
r = 0 ,7 2 2 0
p < 0 ,0 0 0 1
B) R e n d im e n t o d e e x tr a ç ã o ( % )
Es
ta
bil
ida
de
ox
ida
tiv
a (
h)
0 1 0 2 0 3 0 4 0
0
5
1 0
1 5
2 0
2 5
r = 0 ,5 6 7 5
p = 0 ,0 0 1 1
C) - t o c o f e r o l ( m g /k g )
Es
ta
bil
ida
de
ox
ida
tiv
a (
h)
0 2 0 4 0 6 0 8 0
0
5
1 0
1 5
2 0
2 5
r = 0 ,2 2 6 5
p = 0 ,2 2 8 8
Figura 22. Gráficos de correlação entre o rendimento de γ-tocoferol (mg/kg) e o rendimento
de extração (%) (A); Correlação entre a estabilidade oxidativa (h) e o rendimento
de extração (%) (B) e correlação entre a estabilidade oxidativa (h) e o rendimento
de γ-tocoferol (mg/kg) (C) dos óleos da amêndoa de baru obtidos por CO2
supercrítico.
Com a finalidade de encontrar as condições que mais influenciaram na melhor
composição química e qualidade oxidativa do óleo extraído alguns experimentos foram
selecionados para avaliar e relacionar a composição química e qualidade oxidativa desses
óleos com os resultados dos fatores de resposta do planejamento experimental fatorial
completo 24 com pontos centrais. Além de comparar estes resultados de composição química
e qualidade oxidativa da extração por CO2-SC com o óleo obtido por prensagem mecânica.
Os experimentos selecionados da extração por CO2-SC foram: experimentos que
apresentaram maior rendimento de extração de óleo, de γ-tocoferol e de estabilidade
oxidativa, sem e com uso de co-solvente (Etanol), respectivamente (exp.7, 8 e 13),
experimentos com alto rendimento de extração de óleo e de γ-tocoferol e baixa estabilidade
76
oxidativa sem o uso de co-solvente (exp.3 e 4), e experimento que obteve alto rendimento de
extração do óleo, baixo rendimento de γ-tocoferol e alta estabilidade oxidativa com uso de co-
solvente (Etanol) (exp. 15), comparado aos outros óleos da amêndoa de baru extraídos por
CO2-SC.
5.3 DETERMINAÇÃO DOS INDICADORES DE QUALIDADE OXIDATIVA,
COMPOSIÇÃO QUÍMICA E AROMÁTICA DOS ÓLEOS DA AMÊNDOA DE BARU
EXTRAÍDOS POR CO2-SC E POR PRENSAGEM MECÂNICA
A tabela a seguir (Tabela 12) mostra os resultados das análises de qualidade oxidativa
dos óleos obtidos por CO2-SC e por prensagem mecânica.
A análise de índice de peróxido determina a presença de hidroperóxidos no óleo, que
são formados nos estágios iniciais da oxidação lipídica, oriundos principalmente de ácidos
graxos insaturados (MARQUES, 2014). O índice de peróxido dos óleos prensado e obtido por
CO2-SC com uso de etanol como co-solvente e com condições de temperatura e pressão
elevadas (Exp. 15) apresentaram o maior conteúdo de hidroperóxidos comparado aos óleos
obtidos por CO2-SC sem o uso de co-solvente (Exp. 3 e 4; 7 e 8) e com o uso de etanol como
co-solvente com condição de menor pressão (Exp. 13). Contudo o índice de peróxido dos
óleos obtidos estão dentro do preconizado pela legislação vigente, que determina um valor
máximo de hidroperóxidos de até 15 mEq O2/kg de óleo, isto indica que os métodos de
obtenção e as condições das extrações foram satisfatórias na manutenção da qualidade
oxidativa desses óleos (ANVISA, 2005).
O índice de acidez é um parâmetro analítico usado para avaliar a extensão da hidrólise
de óleos que foram submetidos ao aquecimento, um aumento neste parâmetro indica a
presença de ácidos graxos livres no óleo (BORGES et al., 2014). Não houve diferença
significativa no índice de acidez entre os métodos de obtenção dos óleos de amêndoa de baru.
O índice de acidez encontrado nos óleos de amêndoa de baru também está de acordo com o
limite máximo definido pela ANVISA (2005) para óleos prensados a frio e ou não refinados
que é de até 4,0 mg KOH/g de óleo. Indicando novamente que as condições operacionais da
extração por CO2-SC e por prensagem foram suficientes em preservar a qualidade oxidativa
dos óleos de amêndoa de baru.
Em relação ao índice de refração todos os óleos analisados tiveram valores próximos
aos relatados na literatura para este óleo, que variaram de 1,462 a 1,463 para o óleo de baru
obtido por diversos métodos de extração (LIMA, 2012; COIMBRA & JORGE, 2010;
77
MACIEL JUNIOR, 2010). O índice de refração está relacionado com o perfil em ácidos
graxos e com o grau de insaturação de um óleo. Novamente não houve diferença significativa
dentre os métodos de extração dos óleos de amêndoa de baru para o índice de refração.
A estabilidade oxidativa, é um parâmetro global para avaliação da qualidade de óleos e
gorduras, entre os fatores que afetam ou catalisam a oxidação dos lipídios, os mais
importantes são: a presença de insaturação nos ácidos graxos, luz, temperatura, presença de
antioxidantes e de pró-oxidantes (como metais e clorofila), enzimas, metaloproteínas,
microrganismos e condições de armazenamento. (ANTONIASSI, 2001; NAWAR, 1985). Os
óleos da amêndoa de baru apresentaram diferença significativa na estabilidade oxidativa
dependendo da condição de extração empregada, os óleos obtidos por CO2-SC com uso de co-
solvente (EtOH), experimentos 13 e 15, foram os óleos que tiveram o maior período de
indução (20,3 e 14,8 horas, respectivamente), dentre aqueles obtidos por CO2 sem co-solvente
e por prensagem.
A capacidade antioxidante dos óleos obtidos por CO2-SC foram maiores do que a do
óleo obtido por prensagem mecânica. Os experimentos 7, 8, 13 e 15 foram os que
apresentaram a maior capacidade antioxidante. Segundo Castelo-Branco & Torres (2012), a
capacidade antioxidante total de óleos vegetais são resultados da ação integrada da mistura
complexa de antioxidantes presentes em óleos contra as reações de oxidação, por isso é
necessária a realização de outras análises que possam investigar a ação integrada desses
compostos na capacidade antioxidante no óleo da amêndoa de baru.
78
Tabela 12. Indicadores de qualidade oxidativa do óleo da amêndoa de baru extraído por CO2
supercrítico e por prensagem mecânica.
Indicadores
de qualidade
Métodos de obtenção dos óleos
Prensado
Exp. 3 e 4
(50⁰C; 300 bar;
s/ co-solvente)
Exp. 7 e 8
(70⁰C; 300 bar;
s/ co-solvente)
Exp. 13
(70⁰C; 100 bar;
EtOH 10%)
Exp.15
(70⁰C; 300 bar;
EtOH 10%)
RDC 270
(2005)
Índice de
Peróxido1
10,6 ± 1,82ª,b 5,47 ± 0,12
a 3,42 ± 1,64
a 5,02 ±2,73
a 13,6 ± 2,66
b <15,0
Índice de
Acidez2
4,00 ± 0,04a 3,56 ± 0,06
a 3,68 ± 0,24
a 3,65 ± 0,18
a 3,74 ± 0,24
a < 4,0
Índice de
Refração 1,4684
a 1,4672
a 1,4689
a 1,4693
a 1,4638
a n.d
5
Estabilidade
oxidativa3
3,60 ± 0,21a 3,67 ± 0,24
a 13,1 ± 1,86
b 20,3 ± 3,22
c 14,8 ± 0,41
b,c n.d
5
Capacidade
antioxidante4
0,33 ± 0,01a 0,90 ± 0,03
b 1,68 ± 0,10
c 1,33 ± 0,10
c 1,61 ± 0,10
c n.d
5
1 Índice de peróxido (mEq O2/kg de óleo);
2 Índice de acidez (mg KOH/g de óleo);
3 Estabilidade oxidativa
(período de indução, horas); 4
Capacidade antioxidante pelo ensaio de TEAC (mmol ET/kg de amostra); 5
n.d -
não especificado pela ANVISA.; Letras sobrescritas diferentes na mesma linha indicam diferenças significativas
(p< 0,05; ANOVA com pós-teste de Tukey).
Na tabela a seguir (Tabela 13) é apresentado o conteúdo de ácidos graxos dos óleos da
amêndoa de baru obtidos por CO2-SC e por prensagem mecânica. O óleo de amêndoa de baru
possui como ácido graxo majoritário, o ácido oleico (C18:1 n-9) que representa 55,7 g/100 g
dos ácidos graxos encontrados no óleo, seguido do ácido linoleico (C18:2 n-6) representando
até 28,3 g/100 g dos ácidos graxos encontrados no óleo. Outros ácidos graxos foram
encontrados em quantidade menores, como o ácido palmítico (C16:0) com teor aproximado
de 6,21 g/110 g e de ácido lignocérico (C24:0) com valor aproximado de 4,46 g/100 g de
ácidos graxos totais. O perfil de ácidos graxos encontrado neste trabalho foi semelhante ao
visto por Santos et al (2016), que avaliou a composição de ácidos graxos do óleo de baru
extraído por CO2-SC, porém o teor do ácido graxo majoritário (C18:1 n-9) encontrado por
este autor foi menor (48 g/100 g) do que o visto no presente trabalho (55,7 g/100 g). Em
relação aos ácidos graxos saturados, monoinsaturados e poli-insaturados totais não houve
diferença significativa entre os óleos obtidos de diferentes condições de extração,
79
evidenciando que os métodos de extração por CO2-SC e por prensagem não degradaram os
ácidos graxos poli-insaturados ou modificou a composição do óleo. De acordo com os dados
obtidos verificou-se um reduzido teor em ω-3 (ácido linolênico - C18:3n3), com teores
inferiores a 0,16 g/100 g e elevados teores em ω-6 (ácido linoleico - C18:2) e ω-9 (ácido
oleico - C18:1) com aproximadamente 28 g/100 g e 56 g/100 g, respectivamente, o que são
aspectos positivos do ponto de vista nutricional.
Tabela 13. Composição de ácidos graxos (g/100 g de ácidos graxos totais) do óleo da
amêndoa de baru obtido por diferentes métodos de extração.
Métodos de obtenção dos óleos
Ácidos graxos
Prensado
Exp. 3 e 4
(50⁰C; 300 bar;
s/ co-solvente)
Exp. 7 e 8
(70⁰C; 300 bar;
s/ co-solvente)
Exp. 13
(70⁰C; 100 bar;
EtOH 10%)
Exp.15
(70⁰C; 300 bar;
EtOH 10%)
Saturados
C16:0 6,17±0,17 6,36±0,02 6,74±0,02 6,65±0,09 6,24±0,04
C18:0 2,65±0,69 2,19±0,21 2,12±0,24 2,13±0,07 1,88±0,11
C20:0 1,30±0,12 1,20±0,06 1,27±0,02 0,97±0,08 0,79±0,19
C22:0 3,83±0,02 3,36±0,20 3,01±0,18 2,45±0,04 2,34±0,14
C24:0 4,27±0,32 3,81±0,06 4,57±0,26 4,58±0,43 4,72±0,08
Total saturados 18,2±1,31a 16,9±0,28
a 17,7±0,19
a 17,0±0,57
a 15,9±0,26
a
Monoinsaturados
C20:1- n9 2,81±0,02 2,92±0,07 2,84±0,04 3,28±0,21 3,35±0,18
C22:1- n9 0,24±0,06 0,48±0,13 0,81±0,13 1,42±0,12 1,76±0,15
C18:1- n9 (oleico) 50,8±1,10a 50,5±0,27
a 50,9±0,18
a 50,2±0,04
a 50,3±0,18
a
Total
monoinsaturados 53,8±1,06
a 53,9±0,24
a 54,5±0,09
a 54,7±0,19
a 55,4±0,34
a
Polinsaturados
C18:2- n6 (linoleico) 27,84±0,24a 29,03±0,06
a 27,6±0,08
a 28,21±0,48
a 28,6±0,09
a
C18:3- n3 (linolênico) 0,14±0,01a 0,16±0,01
a 0,13±0,05
a 0,03±0,06
b n.d
b
Total polinsaturados 27,9±0,26a 29,2±0,06
a 27,8±0,13
a 28,3±0,51
a 28,6±0,09
a
Letras sobrescritas diferentes na mesma linha indicam diferenças significativas (p< 0,05; ANOVA com pós-teste
de Tukey). n.d. – não detectado.
80
A composição em fitoesteróis e tocoferóis dos óleos da amêndoa de baru obtidos por
CO2-SC e por prensagem mecânica estão representados na Tabela 14. O esterol majoritário
encontrado no óleo de amêndoa de baru foi o β-sitosterol, apresentando valores de 656 e
693,1 mg/100 g de óleo, nos experimentos, 3 e 4, e 7 e 8, respectivamente, estes
experimentos foram obtidos por CO2-SC sem o uso de co-solvente. O teor de fitoesteróis
totais também foi maior nos óleos dos experimentos 3 e 4 e no 7 e 8 (754 e 802,3 mg/100 g de
óleo, respectivamente). No estudo de Marques et al (2015) também foi identificado como
fitoesterol majoritário no óleo de baru prensado o β-sitosterol. Os óleos de amêndoa de baru
extraídos por CO2-SC obtiveram teores de fitoesteróis totais semelhantes aos determinados
pela Codex Alimentarius (2009) para óleos vegetais como de gergelim (450-1.900 mg/100 g),
e de milho (700-2.210 mg/100 g).
Comparando os métodos de extração do óleo da amêndoa de baru observamos que o
obtido por prensagem mecânica, apresenta tanto conteúdo total como de β-sitosterol menor do
que o obtido por CO2-SC. Segundo Silva et al. (2016), o consumo de 1 a 2 g de fitoesteróis
por dia pode reduzir de 10 a 15 % os níveis de colesterol LDL no sangue. Desta forma o óleo
da amêndoa de baru extraído por CO2-SC apresenta importante conteúdo de fitoesteróis totais,
podendo promover benefícios à saúde humana.
O conteúdo de tocoferóis nos óleos da amêndoa de baru obtido por diferentes métodos
de extração é constituído principalmente pelo γ- tocoferol, chegando a valores entre 15,6 e 16
mg/100g de óleo no experimento 3 e 4 e no 7 e 8, respectivamente, que foram obtidos por
CO2-SC sem o uso de co-solvente. O teor de tocoferóis totais também foi maior nestes dois
óleos com valores de 23,4 mg/100 g de óleo para o experimento 3 e 4 e de 21,9 mg/100 g de
óleo para o experimento 7 e 8. O conteúdo de γ- tocoferol e de tocoferóis totais do óleo obtido
por prensagem mecânica foi mais uma vez menor do que o obtido por CO2-SC.
O α-tocoferol foi o tocoferol mais abundante seguido do γ- tocoferol no óleo da
amêndoa de baru variando de 0,23 a 6,6 mg/100 g, e o maior teor encontrado foi no óleo de
baru obtido por prensagem mecânica (6,6 mg/100g de óleo). De acordo com a RDC (2005), a
Ingestão Diária Recomendada (IDR) para a Vitamina E é de 10 mg/dia de α-tocoferol
(BRASIL, 2005), desta forma o consumo de óleo da amêndoa de baru é uma excelente forma
de complementar a ingestão diária desta vitamina tão necessária para a saúde de adultos e
gestantes (LUZIA, 2012).
81
Tabela 14. Composição de fitoesteróis (mg/100 g de óleo) e tocoferóis (mg/100 g de óleo)
dos óleos da amêndoa de baru obtidos por CO2 supercrítico e prensagem
mecânica.
Métodos de obtenção dos óleos
Compostos
minoritários Prensado
Exp. 3 e 4
(50⁰C; 300 bar;
s/ co-solvente)
Exp. 7 e 8
(70⁰C; 300 bar;
s/ co-solvente)
Exp. 13
(70⁰C; 100 bar;
EtOH 10%)
Exp.15
(70⁰C; 300 bar;
EtOH 10%)
Fitoesteróis (mg/100 g)
Estigmasterol 12,3 ± 2,7a 98,1 ± 8,1
b,c 109,2 ± 18,4
b 57,0 ± 0,2
c,d 50,2 ± 6,5
d
β-sitosterol 145,3 ± 3,0a 656 ± 6,3
b 693,1 ± 5,5
b 317,4 ± 4,6
c 299,1 ± 7,3
c
Fitoesteróis totais 157,6 ± 2,9a 754 ± 7,1
b 802,3 ± 12,9
b 374,4 ± 8,6
c 349,4 ± 7,9
c
Tocoferóis (mg/100 g)
α- tocoferol 6,44 ± 0,40a 6,6 ± 0,0
b 5,52 ± 0,2
c 3,08 ± 0,18
d 0,23 ± 0,03
e
γ- tocoferol 8,56 ± 0,53a 16,0 ± 0,0
b 15,6 ± 0,3
b 13,1 ± 0,58
c 2,49 ± 0,48
d
δ- tocoferol 0,18 ± 0,02a 0,82 ± 0,3
a 0,77 ± 0,2
a 0,89 ± 0,07
a 0,66 ± 0,12
a
Tocoferóis totais 13,0 ± 0,70a
23,4 ± 0,3b
21,9 ± 0,31b
17,0 ± 0,69c
3,4 ± 0,57d
Letras sobrescritas diferentes na mesma linha indicam diferenças significativas (p< 0,05; ANOVA com pós-teste
de Tukey).
Os compostos fenólicos encontrados nos óleos obtidos por CO2-SC e por prensagem
mecânica podem ser vistos na Tabela 15. O conteúdo de fenólicos totais apresentou
diferença significativa em relação as condições de extração do óleo de amêndoa de baru. O
ácido 3,4 dihidróxifenilacético foi o ácido fenólico majoritário presente nos óleos de amêndoa
de baru, principalmente no óleo extraído por CO2-SC (70⁰C; 300 bar) sem o uso de co-
solvente atingindo valor de 9,62 mg/100 g de óleo. O ácido transcinâmico também está
presente em todos os óleos de amêndoa de baru, porém em baixos valores variando de 0,01 a
0,04 mg/100 g de óleo. Outros fenólicos como o ácido cafeico (0,75 e 0,41 mg/100 g de óleo)
foi encontrando apenas nos óleos extraídos por CO2-SC sem co-solvente , o ácido ferúlico
(0,04 mg/100 g de óleo) foi visto apenas no óleo extraído por CO2-SC sem co-solvente e com
nível inferior de temperatura, o ácido hidroxicinâmico (0,11 mg/100 g de óleo) e a naringerina
(0,10 mg/ 100 g de óleo) foram encontrados apenas nos óleos de amêndoa de baru extraídos
por prensagem mecânica. O baixo teor do ácido hidroxicinâmico e dos compostos com
estrutura química semelhante a ele como o cafeico e ferúlico nos óleos de amêndoa de baru
82
deve-se ao fato de serem termolábeis sendo estes facilmente volatilizados quando sujeitos ao
calor durante longos períodos (Lemos et al., 2012). No óleo extraído por CO2-SC (70 ⁰C e
300 bar) com uso de etanol como co-solvente não foi possível identificar os compostos
fenólicos.
Na literatura não há trabalhos avaliando a composição de fenólicos no óleo de
amêndoa de baru. Entretanto alguns trabalhos tem relatado a composição de fenólicos na
amêndoa de baru torrada com casca. Um estudo de Lemos et al. (2012) também encontrou os
ácidos ferúlico e cafeico além dos ácidos gálico, elágico, p-cumárico, hidroxibenzóico,
catequina e epicatequina. A diferença na composição de fenólicos da amêndoa para a
composição do óleo de amêndoa de baru deve-se provavelmente ao processo de extração, ou
seja, a solubilidade dos fenólicos presentes na amêndoa serem extraídos junto com o óleo. O
uso de temperaturas mais elevadas podem ter degradado alguns compostos fenólicos durante a
extração do óleo de amêndoa de baru.
Tabela 15. Composição de fenólicos (mg/100g) dos óleos da amêndoa de baru obtidos por
CO2 supercrítico.
Compostos fenólicos
Métodos de obtenção dos óleos
Prensado
Exp. 3 e 4
(50⁰C; 300 bar;
s/ co-solvente)
Exp. 7 e 8
(70⁰C; 300 bar;
s/ co-solvente)
Exp. 13
(70⁰C; 100 bar;
EtOH 10%)
Exp.15
(70⁰C; 300 bar;
EtOH 10%)
Ác. 3,4-diOHfenilacético 0,34 ± 0,17a 2,34 ± 0,02
b 9,18 ± 0,8
c 0,34 ± 0,01
a n.d.
Ác. Cafeico n.d. 0,75 ± 0,12a 0,41 ± 0,0
a n.d. n.d.
Ác. Ferúlico n.d. 0,04 ± 0,0 n.d. n.d. n.d.
Ác. OH-cinâmico 0,11 ± 0,06 n.d. n.d. n.d. n.d.
Ác. Transcinâmico 0,02 ± 0,01a 0,03 ± 0,02
a 0,04 ± 0,0
a 0,01 ± 0,0
a n.d.
Naringerina 0,10 ± 0,06 n.d. n.d. n.d. n.d.
Total 0,58 ± 0,29a 3,16 ± 0,16
b 9,62 ± 0,74
c 0,35 ± 0,01
a n.d.
Letras sobrescritas diferentes na mesma linha indicam diferenças significativas (p< 0,05; ANOVA com pós-teste
de Tukey). n.d. – não detectado
Na tabela abaixo (Tabela 16) temos os resultados do perfil de compostos voláteis dos
óleos de amêndoa de baru obtidos por CO2-SC sob diferentes condições de extração e por
prensagem mecânica.
83
Os compostos aromáticos voláteis presentes em óleos vegetais geralmente são
formados a partir da decomposição de hidroperóxidos, que são instáveis e se decompõem
espontaneamente ou em reações catalisadas. A natureza dos compostos aromáticos voláteis
depende principalmente da composição em ácido graxo do substrato e do grau de oxidação,
embora as condições de oxidação também possam afetar os compostos voláteis produzidos e
as propriedades sensoriais do óleo oxidado. A maioria dos compostos voláteis contidos em
óleo de nozes e amêndoas é oriunda da reação de Maillard que ocorre durante a torrefação. A
concentração dos compostos voláteis aumenta com o tempo e temperatura. Os principais
voláteis de amêndoas são álcoois e aldeídos com um pequeno número de pirazinas, alcanos,
cetonas e oxigênio e nitrogênio contendo compostos heterocíclicos (AGILA & BARRINGER,
2012).
O óleo de amêndoa de baru apresentou 11 compostos voláteis no total, dentre ácidos,
ésteres, hidrocarboneto, aldeídos, pirazinas, cetona e amida. Entretanto a condição de extração
favoreceu a extração específica de alguns voláteis. No óleo de amêndoa de baru obtido por
CO2-SC foi visto a presença da cetona dimetilhidroxi furanona, segundo Alasalvar & Shahidi
(2008) este composto contribui para um aroma forte e doce em amêndoa torradas, esse
composto é produzido na reação de Maillard que ocorre durante a torrefação das amêndoas.
Este composto só foi encontrado nos óleos de amêndoa de baru extraídos por CO2-SC sem
uso de co-solvente, a condição de extração empregada pode ter facilitado a solubilização
desse composto para o óleo.
As pirazinas, dimetilpirazina e trimetilpirazina, encontradas no óleo de amêndoa de baru
extraído por prensagem mecânica e no óleo extraído por CO2-SC com etanol como co-
solvente, experimento 15 (70ªC e 300 bar), e é característico de amêndoas torradas. Estes
compostos são produzidos durante o processo de queima de aminoácidos livres e
monossacarídeos pela reação de Maillard através da degradação de Strecker. As pirazinas são
responsáveis pelo aroma torrado característicos de diferentes alimentos tratados
termicamente. Em outros estudos esse composto já foi relatado em avelãs e amêndoas
torradas (AGUILLAR et al., 2015, ALASALVAR et al., 2003, VASQUEZ-ARAÚJO et al.,
2008).
Além dos compostos da reação de Maillard, os voláteis derivados de lipídios também
foram identificados nos óleos de amêndoa de baru extraídos por prensagem e por CO2-SC
utilizando etanol como co-solvente. Foram encontrados os aldeídos hexanal e octanal, que na
literatura já são conhecidos por serem oriundos da oxidação lipídica, sendo o hexanal
84
característico da degradação de ácido graxo linoleico (C18:2 n-6), ácido graxo presente em
grande quantidade no óleo de amêndoa de baru. Este resultado mostra que estes óleos já estão
sofrendo um processo de oxidação e que o processo de extração desses óleos não foi eficaz
em extrair compostos de proteção dos óleos como os tocoferóis, fitoesteróis e polifenóis.
Diferente do que foi visto nos óleos extraídos por CO2-SC que não utilizaram co-solvente, e
que não apresentaram esses aldeídos e em contrapartida apresentaram altos teores de
compostos bioativos (ALASALVAR; SHAHIDI, 2008).
O ácido acético foi o principal ácido carboxílico volátil encontrado nos óleos de
amêndoa do baru extraídos por CO2-SC. Este ácido carboxílico é resultado da degradação de
ácidos graxos de cadeia longa e está muitas vezes relacionado com um forte odor azedo, ou
seja, pode estar ligada a oxidação lipídica (LASEKAN; ABBAS, 2010).
85
Tabela 16. Perfil dos compostos voláteis identificados nos óleos da amêndoa de baru obtidos por CO2 supercrítico e por prensagem mecânica.
Compostos voláteis
Métodos de obtenção dos óleos
Prensado Exp. 3 e 4
(50⁰C; 300 bar;
s/ co-solvente)
Exp. 7 e 8 (70⁰C; 300 bar;
s/ co-solvente)
Exp. 13 (70⁰C; 100 bar;
EtOH 10%)
Exp.15 (70⁰C; 300 bar;
EtOH 10%)
Ácidos/Ésteres
Ácido acético - 487a|590
b 489
a|590
b - 486
a|590
b
Acetato de etila - - - - 509 a|600
b
Ácido hexanóico - - 971a|975
b - 973
a|975
b
Aldeídos
Hexanal 798 a|798
b - - 798
a|798
b 798
a|798
b
Octanal - - - - 1002 a|1001
b
Pirazinas
2,5-Dimetil Pirazina 912 a|915
b - - - 913
a|915
b
Trimetil Pirazina 1005 a|1005
b - - - -
Cetona
Dimetilhidroxi furanona - 1059 a|1056
b 1059
a|1056
b - -
a Índice de retenção linear calculado pelo índice de Kovats;
b Índice de retenção linear pelo índice de Kovats determinado pela biblioteca
NIST; - não detectado.
86
Os resultados da qualidade oxidativa e de composição química dos óleos obtidos por
prensagem mecânica e por CO2-SC mostraram que aqueles oriundos da extração por CO2-SC
apresentaram maior conteúdo de fitoesteróis, tocoferóis, e fenólicos, isto porque a extração de
óleos utilizando o fluido supercrítico proporciona ao meio de extração um ambiente mais
eficiente de solubilização da matriz alimentícia a ser extraída. Principalmente pelo uso do
CO2 que apresenta densidade próxima a de um líquido, baixa viscosidade, e se difunde como
um gás, o que lhe confere excelentes qualidades de extração, possibilitando a extração de uma
grande faixa de substratos naturais. Sua seletividade de extração pode ser ajustada para cada
substrato, mudando-se a temperatura e a pressão dentro da região supercrítica (FREITAS,
2007).
Portanto ao analisar todos os resultados obtidos no planejamento fatorial 24 com
pontos centrais, e nas análises de qualidade oxidativa e de composição observamos que o uso
de co-solvente não influenciou na extração de óleo com maior rendimento de extração,
melhor qualidade oxidativa e composição do óleo de amêndoa de baru, entretanto as variáveis
pressão e temperatura foram as que mais influenciaram nos fatores de resposta para a extração
do óleo de amêndoa de baru por CO2-SC.
Tendo em vista este fato é necessária a aplicação de um planejamento experimental
que possibilite determinar a curvatura do modelo, com a finalidade de encontrar as condições
ideais de extração do óleo de amêndoa de baru por CO2-SC. Desta forma foi realizado um
planejamento de delineamento de composto central rotacional (DCCR), utilizando as
variáveis independentes importantes no processo de extração, pressão e temperatura.
5.4. PLANEJAMENTO EXPERIMENTAL DE DELINEAMENTO COMPOSTO
CENTRAL ROTACIONAL (DCCR)
O planejamento experimental de delineamento composto central rotacional gerou uma
planilha com 8 experimentos e 3 replicatas no ponto central, totalizando 11 experimentos
(Tabela 17).
Os valores de rendimento de extração dos óleos de amêndoa de baru obtidos por CO2-
SC variaram de 0,27% a 36,9%, e o maior valor observado foi visto no experimento 2, cuja
condição de extração foi: 50⁰C e 300 bar. Os valores de rendimento de γ-tocoferol variaram
de 3,5 a 61,2 mg/kg de amêndoa, e o experimento 8, cuja condição de extração foi: 60⁰C e
341 bar, foi o que obteve o maior rendimento de γ-tocoferol. Os óleos obtidos apresentaram
estabilidade oxidativa variando entre 3,67 a 13,1 horas de período de indução, e o
87
experimento 4, cuja condição de extração foi: 70⁰C e 100 bar foi o que apresentou a maior
estabilidade oxidativa.
Tabela 17. Fatores de resposta do planejamento experimental de delineamento composto
central rotacional da extração do óleo da amêndoa de baru por CO2 supercrítico.
Experimentos
Variáveis Fatores de resposta
T (⁰C) P (bar) Rendimento
de óleo (%)
Rendimento de
γ-tocoferol
(mg/kg amêndoa)
Estabilidade
oxidativa do
óleo (h)
1 50 100 4,03 22,6 n.d.
2 50 300 36,9 58,7 3,67
3 70 100 2,72 3,50 n.d.
4 70 300 29,9 46,7 13,1
5 46 200 6,57 29,5 8,19
6 74 200 4,52 42,9 5,72
7 60 59 0,27 n.d. n.d.
8 60 341 31,4 61,2 6,43
9C 60 200 16,1 24,9 4,41
10C 60 200 21,7 36,4 5,64
11C 60 200 20,5 32,3 5,80
T- Temperatura; P- Pressão; C- Ponto central; n.d.- Não foi possível determinar
Utilizando o software statistica 6.0 foi possível avaliar a influência de cada variável
independente nos resultados dos fatores de resposta, pela análise da superfície de resposta e
determinar por meio da técnica de otimização de restrição as condições ideais de temperatura
e pressão para conseguir os valores máximos de rendimento de extração de óleo, do
rendimento de γ-tocoferol e de estabilidade oxidativa.
5.4.1. Superfície de resposta do rendimento de extração do óleo
Na figura a seguir (Figura 23 A e 23 B) temos os gráficos da curva de nível e da
superfície de resposta do rendimento de extração dos óleos de amêndoa de baru obtidos por
CO2-SC, respectivamente. No gráfico da curva de nível podemos observar que a região de
máximo rendimento de extração esta na parte superior e ao centro do gráfico, contudo para
atingir o máximo de rendimento de extração, é necessário o uso de alta de pressão e
temperatura média vista no gráfico de superfície de resposta.
88
A) B)
Figura 23. Gráficos da curva de nível (A) e da superfície de resposta (B) para o rendimento
de extração do óleo da amêndoa de baru obtido por CO2 supercrítico em função da
temperatura e da pressão.
5.4.2. Superfície de resposta do rendimento de γ-tocoferol
Nas Figuras 24 A e 24 B temos os gráficos da curva de nível e da superfície de
resposta em função do rendimento de γ-tocoferol dos óleos de amêndoa de baru obtidos por
CO2-SC, respectivamente. Na Figura 24 A podemos observar que a região de máximo de
rendimento de extração de γ-tocoferol se encontra na parte superior do gráfico da curva de
nível. Na Figura 24 B é visto que para valores máximos de rendimento de γ-tocoferol é
necessário o uso de alta pressão e temperatura elevada.
A) B)
Figura 24. Gráficos da curva de nível (A) e da superfície de resposta (B) para o rendimento
de γ-tocoferol (mg/kg) do óleo da amêndoa de baru obtido por CO2 supercrítico
em função da temperatura e da pressão.
89
5.4.3. Superfície de resposta da estabilidade oxidativa
Na Figura 25 A e 25 B temos os gráficos da curva de nível e de superfície de resposta
em função da estabilidade oxidativa dos óleos de amêndoa de baru obtidos por CO2-SC,
respectivamente. Podemos observar que a região de máxima estabilidade oxidativa é
encontrada na parte superior à direita do gráfico da curva de nível. Para atingir o valor
máximo de estabilidade oxidativa é necessário o uso de alta pressão e alta temperatura.
A) B)
Figura 25. Gráficos da curva de nível (A) e da superfície de resposta (B) para a estabilidade
oxidativa (h) do óleo da amêndoa de baru obtido por CO2 supercrítico em função
da temperatura e da pressão.
O passo seguinte para encontrar a condição otimizada da extração do óleo da amêndoa
do baru por CO2-SC é a definição das condições de temperatura e pressão que permitam
extrair um óleo com o máximo de rendimento de extração, o máximo de rendimento de γ-
tocoferol e a maior estabilidade oxidativa. Todavia quando se deseja determinar a condição
que melhore a extração, e tem-se mais de uma variável de resposta, é necessário encontrar os
valores operacionais ótimos das variáveis independentes que satisfaçam simultaneamente
todos os requisitos necessários às variáveis dependentes. A busca dessa faixa pode ser feita
graficamente ou no caso de mais de dois fatores utiliza-se a técnica da otimização com
restrição. Esta técnica tem o objetivo de obter os fatores exatamente nos seus valores ótimos
(CALLADO; MONTOGOMERY, 2003).
Na Figura 26 temos então os valores dos pontos ótimos das 3 variáveis de resposta,
para um rendimento de extração de óleo de 40 % , rendimento de γ-tocoferol de 70 mg/kg e
estabilidade oxidativa de 15 horas, as condições operacionais determinadas pelo programa
90
estatístico foram temperatura de 64 ⁰C e pressão de 341 bar. A função de “desirability” global
foi de 0,56636.
Figura 26. Gráfico da otimização com restrição das variáveis independentes temperatura e
pressão em função dos fatores de resposta rendimento de extração do óleo (%),
rendimento de γ-tocoferol (mg/kg) e estabilidade oxidativa (h).
5.4.4. Aperfeiçoamento da extração do óleo da amêndoa de baru por CO2
supercrítico
A partir da determinação das condições de pressão e temperatura ideais para
aperfeiçoar a extração do óleo de amêndoa de baru obtido por CO2-SC foi feita a extração do
óleo onde este seguiu para as análises de: rendimento de extração (%), rendimento de γ-
tocoferol (mg/kg) e de estabilidade oxidativa (h). Com o objetivo de avaliar se o óleo
aperfeiçoado apresenta rendimento de extração, de tocoferol e de estabilidade oxidativa
melhores do que daqueles obtidos por outras condições de extração por CO2-SC, foi
comparado o seu resultado com os óleos obtidos no planejamento DCCR. O óleo
aperfeiçoado pelo planejamento é denominado experimento 12.
91
Na Figura 27 temos os resultados do rendimento de extração dos óleos obtidos por
CO2-SC. O rendimento de extração dos óleos variou de 0,27 % a 37,4 %, e o experimento que
apresentou o maior rendimento foi o experimento 12, que foi obtido a partir das condições
melhoradas. Portanto o uso do planejamento de delineamento experimental foi eficiente em
determinar as condições que maximizaram o rendimento de extração do óleo de amêndoa de
baru obtido por CO2-SC.
E x p e r im e n t o s
Re
nd
ime
nto
de
ex
tr
aç
ão
(%
)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2
0
1 0
2 0
3 0
4 0
Figura 27. Rendimento de extração (%) dos óleos da amêndoa de baru obtidos por CO2
supercrítico por meio das condições estabelecidas pelo planejamento DCCR e da
condição aperfeiçoada.
Na figura abaixo (Figura 28) podemos analisar o rendimento de γ-tocoferol dos óleos
de amêndoa de baru obtidos por CO2-SC. Os valores do rendimento de γ-tocoferol variaram
de 3,5 (± 0,03) a 162 (± 1,21) mg/kg de amêndoa. O experimento 12 foi o óleo que
apresentou o maior rendimento de γ-tocoferol, ou seja, as condições utilizadas na extração
desse óleo foram as mais eficientes na extração de γ-tocoferol do óleo de amêndoa de baru.
Este resultado evidencia mais uma vez que o planejamento experimental foi eficiente em
aperfeiçoar o método de extração por CO2-SC do óleo de amêndoa de baru em obter um óleo
rico em compostos bioativos como o γ-tocoferol.
92
E x p e r im e n t o s
Re
nd
ime
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1 4 0
1 6 0
1 8 0
2 0 0
aa ,e
a , fa ,g
b
c
dd ,g
d ,e , f
b
c
h
Figura 28. Rendimento de γ-tocoferol (mg/kg) dos óleos da amêndoa de baru obtidos por
CO2 supercrítico por meio das condições estabelecidas pelo planejamento DCCR
e da condição aperfeiçoada.
Na Figura 29 temos os resultados da análise de estabilidade oxidativa dos óleos de
amêndoa de baru obtidos por CO2-SC. O período de indução dos óleos variaram de 3,67
(±0,24) a 13,1 (±1,86) horas, a maior estabilidade oxidativa encontrada foi no óleo do
experimento 4. O planejamento experimental não foi eficaz em estabelecer condições para
obter um óleo de amêndoa de baru com a maior estabilidade oxidativa, pois o experimento 12
apresentou período de indução médio (4,43±0,04 h) semelhante a maioria dos experimentos.
93
E x p e r im e n t o s
Es
ta
bil
ida
de
ox
ida
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h)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2
0
5
1 0
1 5
2 0
a a a a
b b ,d b ,d
b ,db ,d
c
c ,d
e
Figura 29. Estabilidade oxidativa (h) dos óleos da amêndoa de baru obtidos por CO2
supercrítico por meio das condições estabelecidas pelo planejamento DCCR e da
condição aperfeiçoada.
94
6. CONCLUSÕES
O uso do planejamento experimental fatorial mostrou que o uso de alta pressão
melhorou os resultados dos fatores de resposta e que o uso de co-solventes não influenciou no
rendimento de extração, de γ-tocoferol e de estabilidade oxidativa;
O óleo da amêndoa de baru extraído por CO2-SC sem o uso de co-solvente, foi o óleo
que obteve melhor qualidade oxidativa quanto à capacidade antioxidante total. Além de maior
conteúdo de compostos bioativos, como os tocoferóis, os fitoesteróis, e os compostos
fenólicos. Esse óleo também obteve perfil de voláteis com menor número de compostos
oriundos da oxidação lipídica;
Os óleos da amêndoa de baru obtidos por CO2-SC apresentam conteúdo de tocoferóis,
fitoesteróis e compostos fenólicos maiores do que aquele obtido por prensagem mecânica,
assim como perfil de compostos voláteis com menor número de compostos de oxidação
lipídica e também com melhor qualidade oxidativa. Este resultado indica que o uso do método
de extração de óleos por fluido supercrítico é uma alternativa interessante comparado ao
método de prensagem;
As variáveis de resposta do planejamento experimental rendimento de extração e
rendimento de γ-tocoferol apresentaram forte associação, mostrando que o uso do CO2-SC
como método de extração além de garantir bom rendimento de extração proporciona de forma
direta um óleo rico em γ-tocoferol, um importante composto contra a oxidação de óleos
vegetais;
O aperfeiçoamento da extração por meio do planejamento experimental com
delineamento de composto central (DCCR) determinou que as condições ideais de extração
do óleo da amêndoa de baru são temperatura de 64 ⁰C e pressão de 341 bar. Esta condição
proporcionou óleo com os melhores resultados do rendimento de extração e de γ-tocoferol.
95
7. APÊNDICES
APÊNDICE A - CROMATOGRAMA TÍPICO DE ÁCIDOS GRAXOS CONTIDOS NO
ÓLEO DA AMÊNDOA DE BARU OBTIDO POR CO2-SC.
Figura 30. Cromatograma dos ácidos graxos analisados por cromatografia em fase
gasosa (cromatógrafo GC-2010; Shimadzu®, Japão), com injetor do tipo split/splitless e
com detector por ionização em chama (FID) e coluna polar (Supelco®, Co. Omegawax-
320).
APÊNDICE B - CROMATOGRAMA TÍPICO DE TOCOFERÓIS CONTIDOS NO
ÓLEO DA AMÊNDOA DE BARU OBTIDO POR CO2-SC.
96
Figura 31. Cromatograma dos tocoferóis analisados em CLAE (Shimadzu®, Japan, LC-
10AD) com coluna de fase normal de sílica (ZORBAX Rx-Sil, Agilent Technologies®,
EUA) com detector UV/Vis (SPD-10A) fluorescência (290 nm /ex- 330 nm /em) com
fase móvel isocrática binária de n-hexano:2-isopropanol (99:1, v /v) com fluxo de 1,0 mL
/min.
APÊNDICE C - CROMATOGRAMA TÍPICO DE FITOESTERÓIS CONTIDOS NO
ÓLEO DA AMÊNDOA DE BARU OBTIDO POR CO2-SC.
Figura 32. Cromatograma dos fitoesteróis analisados por CLAE (Shimadzu®, Japan, LC-
10AD) com coluna de fase reversa C18 (50 μm × 2,1 mm Kromasil®
) e detector UV/Vis
(SPD-10A), monitorado a 210 nm. Sistema isocrático de fase móvel: 98% de acetonitrila
e 2% de isopropanol com fluxo de 0,4 mL/min.
97
APÊNDICE D – CROMATOGRAMA TÍPICO DE FENÓLICOS CONTIDOS NO
ÓLEO DA AMÊNDOA DE BARU OBTIDO POR CO2-SC.
Figura 33. Cromatograma dos fenólicos analisados em CLAE (Shimadzu®, Japan, LC-10AD)
com coluna de fase reversa C18 (4,6 μm × 150 mm, 5 μm; Kromasil®) e detector UV/Vis
(SPD-10A), monitorado a 280 nm. Sistema de gradiente de fase móvel (Água acidificada com
ácido fórmico:Metanol:Acetonitria; 75:24:1) com fluxo de 1,0 mL/min.
98
8. REFERÊNCIAS
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