PRODUÇÃO DE CORANTES DE URUCUM EM PÓ, POR MEIO DEPRECIPITAÇÃO ÁCIDA, A PARTIR DE EXTRATOS OBTIDOS

EM DIFERENTES SOLUÇÕES EXTRATORAS

Flávio Araújo PIMENTEL1, Paulo César STRINGHETA2

RESUMO

Este trabalho foi desenvolvido nos Laboratórios do Departamento de Tecnologia de Alimentos daUniversidade Federal de Viçosa - MG. O experimento teve o objetivo de avaliar os teores do pig-mento nos extratos obtidos na forma de pasta e de pó e as perdas ocorridas durante o processo deprecipitação ácida e secagem em estufa à vácuo, utilizando-se soluções extratoras de KOH O,lN eNH40H 0,52N em álcool a 58%. Neste experimento foram realizadas três repetições em todas asfases do processo, ou seja, desde a extração do pigmento das sementes de urucum até a obtençãodo corante em pó. Os resultados mostram que durante o processo de extração e precipitação ácida,o extrato obtido com solução de amônia em álcool, foi o que melhor produziu pigmentos na formade pasta (23,05%) e de pó (22,57%). Este corante apresentou em todas as formas (líquida, pasta epó), a presença de grupo funcional, característico do éster bixina. Os dados revelam a viabilidadedeste método de secagem para concentração de extratos de urucum.Palavras Chaves: Bixa orellana, concentração de norbixina, corante concentrado.

SUMMARY: PRODUCTION OF POWDER CORANTS OF ANNATTO THROUGHACID PRECIPITA TION FROM EXTRACTS OBT AINED IN DIFFERENT

EXTRACTING SOLUTIONS

This work was carried at the Federal University of Vicosa-MG in the Department of Food Tech-nology's laboratories. This experiment had for objective to evaluate the paste and powder contentof pigments in the extracts obtained from annatto, and the losses of pigment occurring during theprocess of acid precipitation and drying in a vacuum dryer, using extracting solutions of KOHO,lN and NH40H 0,52N in alcohol at 58 percent. The experiment was replicated three times forall phases of the process, from the phase of pigment extraction of the annatto from the seeds to theobtention of the dye in powder. For the extraction and acid precipitation phases, extracts obtainedwith the solution of ammonia in alcohol gave the best pigment production for both the paste(23,05%) and powder (22,57%) formo The functional group characteristics of ester bixin also ap-peared in ali forms (liquid, paste, and powder) of the dye. These results show the viability of thisdrying method for concentrating annatto extracts.

Key-words: Bixa orellana, norbixin concentration, dye concentrate.

I. Pesquisador, M.SC., EMBRAPNCPAF-AC2. Professor Titular do Depto. de Tecnologia de Alimentos da UFV - Viçosa -MG

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INTRODUÇÃO

As restrições para a utilização de corantes arti-ficiais, principalmente aqueles oriundos de petróleo,levaram à busca de alternativas para a substituiçãodesse por compostos naturais. O urucum vem-sedestacando como uma das alternativas mais promis-soras para o uso de corantes naturais, em função dasua versatilidade nos diversos segmentos da indús-tria e, ainda, pelo preço obtido no mercado interna-cional (Boaretto et al, 1994). Os seus extratos podemser preparados nas formas líquidas ou em pó, hidro elipossolúveis (Guimarães, 1994).

O extrato de urucum hidrossolúvel pode serpreparado diretamente pela extração alcalina da se-mente ou pela solubilização em meio alcalino denorbixina em pó (SEXTON, 1991).

A acidificação do extrato alcalino das sementesde urucum possibilita a precipitação da norbixina,que, após separação, é comercializada. A norbixinaapresenta características similares à bixina, comosolubilidade e poder corante (Carvalho, 1991).

A bixina ou norbixina na forma de pó é muitoutilizada em produtos secos, sendo indesejável apresença de sol ventes (ZIMBER, 1991).

De acordo com Póvoa (1994) extratos de uru-cum na forma de pasta ou pó com elevados teores decorante têm sido obtidos, utilizando-se soluçõesextratoras de KOH (0,5%) e etanol (95%), respecti-vamente, para a produção de norbixina e bixina.

Segundo REDDY (1976), o método mais efici-ente e econômico de extração para a obtenção docorante de urucum é a lixiviação com solução alcali-na, seguida de neutralização (pH) e precipitaçãoácida do extrato. Neste método, a extração é realiza-da a quente com carbonato de sódio e, após a filtra-ção, o extrato é centrifugado para a remoção dossobrenadantes.

Este trabalho teve o objetivo de avaliar os teo-res dos extratos obtidos na forma de pasta e de pó eas perdas do pigmento durante o processo de preci-pitação e secagem em estufa a vácuo, utilizando-sesoluções extratoras de KOH 0,1N e NH40H 0,52Nem álcool a 58%.

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MATERIAL E MÉTODOS

Este experimento foi desenvolvido nos Labo-ratórios do Departamento de Tecnologia de Ali-mentos da Universidade Federal de Viçosa-MG.

A matéria-prima (sementes de urucum) utiliza-da para a produção dos extratos líquidos (corante)foi adquirida no município de Belém, Pará, safra dosegundo semestre de 1994, do tipo Peruana-CPA TU,com 5,45% de bixina (b.s).

Os extratos de urucum foram obtidos em duasetapas de extração, sob agitação mecânica, à tempe-ratura ambiente. Para a primeira etapa de remoçãodo pigmento uma mistura de 25 g de sementes e150 ml de solução extratora foi adicionada em er-lenmeyer (250 ml) com tampa e submetida à agita-ção por uma hora. Em seguida foram filtrados empeneiras de poliéster com malha de 0,062 mm deabertura. Na segunda etapa de extração, ao resíduocontido no recipiente, adicionou-se 50 ml da soluçãoextratora anteriormente usada, deixando sob agita-ção mecânica por mais 30 minutos. Foram utilizadassoluções extratoras de KOH O,IN e NH40H 0,52Nem álcool a 58%.

As análises espectrofotométricas e o cálculopara dosagem de norbixinato (amônia e potássio) enorbixina dos extratos de urucum foram desenvolvi-dos conforme metodologias descritas por COLLINS(1991) e YABIKU e TAKAHASHI (1991).

O teor de umidade das amostras foi determi-nado conforme metodologias descritas pela AOAC(1994) e por TAKAHASHI (1987).

Segundo Batista (1994), a precipitação do nor-bixinato de potássio na forma de norbixina é obtidapelo abaixamento do pH dos extratos de urucum(pH == 4), utilizando-se ácido cítrico 2N. Para isto, asamostras (50 ml), acrescidas de ácido cítrico (5 ml),foram acondicionadas em tubos de centrífuga esubmetidas a agitação de 4.000 rpm, durante 20minutos, para acelerar o processo de precipitação.Após esta etapa, o sobrenadante foi removido pordecantação. Em seguida, com o auxílio de uma es-pátula de áço inoxidável, transferiu-se o precipitado(norbixina) para placas de petri, espalhando-se emfinas camadas para secagem.

A Figura I mostra as reações químicas envol-vendo a obtenção da norbixina, através dos extratosde urucum obtidos com solução de KOH O,IN.

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Os extratos obtidos com solução extratora deNH40H 0,52 N em álcool a 58%, antes de seremsubmetidos ao processo de precipitação ácida, inici-almente foram aquecidos à temperatura de 45°C/ 25minutos, sob agitação de 100 rpm e pressões mono-métricas negativas de 9488628763 x 10 -5 Pa, paraeliminação do hidróxido de amônio livre na solução.As amostras acondicionadas em balões de fundoredondo durante o processo de concentração ficaramprotegidos do efeito da luz, através da sua coberturacom borracha pneumática. Os procedimentos utili-zados para se verificar se houve completa remoçãodo NH40H dos extratos foram: análise de pH (pH =6,5) e odor característico. Na Figura 2 estão apre-sentadas as reações químicas para a produção destecorante.

Para diagnosticar a completa hidrólise da bixinanos extratos obtidos com solução alcoólica de hidró-xido de amônio, efetuou-se a caracterização porespectroscopia no infravermelho, conforme meto-dologia descrita por WILLIANS e FLEMMING,1987).

Os extratos anteriormente precipitados, distri-buídos em finas camadas em placas de petri, foramsubmetidos a secagem em estufa à temperatura de55°C, sob pressões mano métricas negativas de9488628763 x 10 -5 Pa . Nessa etapa de concentraçãoos tempos de desidratação foram de 5 horas para ocorante obtido com solução extratora de KOH 0,1Ne de 30 minutos para o pigmento produzido comNH40H 0,52N em álcool a 58%.

Os corantes na forma de pó, contidos nas placasde petri, foram resfriados em dissecadores, sob pro-teção da luz, até atingirem a temperatura ambiente.Em seguida, com o auxílio de espátula de aço inoxi-dável, fez-se a transferência do pó para sacos depolietileno de alta densidade, que posteriormenteforam lacrados e armazenados em freezer a tempe-ratura de -18±2.oC.

Foram realizadas três repetições em todas as fa-ses do processo, ou seja, desde a extração do pig-mento das sementes de urucum até a obtenção docorante em pó.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

No Quadro 1 são apresentados as perdas denorbixina no sobrenadante durante a precipitaçãodos extratos de urucum com ácido cítrico (pasta) e

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da secagem deste concentrado em estufa a vácuopara a obtenção do corante em pó utilizando-se solu-ções extratoras de KOH O,lN e de NH40H 0,52Nem álcool a 58%.

Diante dos resultados, pode-se verificar que naobtenção do pigmento em pasta, a menor perda denorbixina (3,08%) foi encontrada no extrato obtidocom solução de KOH. A maior perda do pigmento(7,47%) com solução de NH40H em álcool a 58%,foi observadas nas etapas de eliminação do hidróxi-do de amônio livre por meio de evaporador rotatórioa vácuo, além da precipitação do extrato.

Na produção do corante em pó, observa-se quea menor perda de norbixina (2,08%) foi obtida emextrato produzido com solução de NH40H. Comsolução de KOH as perdas de norbixina foram de12,86%, em razão, principalmente, do maior tempode secagem (5 horas) em estufa a vácuo.

A Figura 3 apresenta os teores de norbixinatopara os extratos originais e de norbixina nas formasde pasta e em pó, utilizando-se solução extratora deKOH O,lN e NH40H 0,52N em álcool a 58%. Osresultados mostram que os maiores teores de pig-mento foram encontrados nos extratos (líquido, pas-ta, pó) obtidos com solução alcoólica de NH40H.Estes elevados teores de pigmentos estão associadosa eficiência de extração, e à alta volatilidade damistura de NH40H/EtOH com relação a solução deKOH. O corante obtido com solução de KOH teve,em média, na forma líquida, 10,06% de norbixinatoem base seca. Nas demais formas, 9,75% (pasta) e8,55% (pó) de norbixina. Enquanto que para o co-rante produzido com solução de amônia em álcool oteor foi de 24,91 % de norbixinato para o extrato naforma líquida. As demais formas apresentaram23,05% (pasta) e 22,57% (pó) de norbixina. A dife-rença entre os extratos líquidos obtidos com solu-ções de KOH e NH40H/EtOH foi de 59,61 % denorbixinato. Nas outras formas a diferença entre osextratos foram de 57,70% (pasta) e 62,12% (pó) denorbixina.

Na extração dos pigmentos das sementes deurucum com solução aquosa alcalina, tem-se a hi-drólise do grupamento éster do principal carotenóidebixina, dando origem ao sal de norbixina (norbixi-nato), que em meio ácido é precipitado na forma denorbixina. Com base nos espectros levantados eminfravermelho, constatou-se a presença do grupoéster característico da bixina nos extratos em póextraídos com amônia em álcool e após a sua acidi-ficação com ácido cítrico. Este grupo funcional foi

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identificado pela presença de uma banda intensa em1.720 em", característica do grupo éster.

CONCLUSÕES

1. A precipitação ácida tem sido empregada parapurificação de extratos de urucum e como meiode concentração para a obtenção do corante naforma de pó.

2. Durante a precipitação ácida a menor perda denorbixina (3,08%) foi encontrada no extrato obti-do com solução de KOH. O extrato produzidocom amônia em álcool teve perda superior(7,47%) devido ao processo de eliminação do hi-dróxido de amônio livre no evaporador rotatório.

3. Após a etapa de secagem em estufa a vácuo (30minutos), o corante obtido com amônia em álcoolapresentou a menor perda de norbixina (2,08%).A maior perda de norbixina encontrada (12,86%)no extrato com KOH está associada ao maiortempo de secagem (5 horas) em estufa à vácuo.

4. Os extratos de urucum obtidos em solução deamônia em álcool apresentaram os maiores teoresde pigmentos. Estes teores foram de 24,91%,23,05% e 22,57% respectivamente para os ex-tratos nas formas líquida, pasta e em pó. Os ex-tratos obtidos com solução de KOH tiveram teo-res de 10,06%, 9,75% e 8,55% de norbixina, res-pectivamente para as formas líquida, de pasta eem pó expressos em base seca.

5. A solução de amônia 0,52N em álcool a 58% foia que melhor produziu extratos de urucum em pó.

6. Os corantes obtidos com solução de amônia emálcool apresentaram grupo funcional, caracte-rístico do éster bixina, antes e depois da precipi-tação ácida dos extratos de urucum.

7. Os dados mostram uma maior viabilidade dométodo de secagem por meio de precipitação áci-da seguido de aquecimento em estufa à vácuo.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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~

~~~~~~~HOOC~

I KOH COOCH3BIXINA ~

Quadro l. Valores Médios (%) das Perdas de Norbi-xina Durante o Processo de PrecipitaçãoÁcida e Secagem em Estufa à Vácuo,Utilizando-se Soluções Extratoras deKOH O,IN e NH40H 0,52N em Álcool a58%

Perdas de Norbixina (%)Soluções Extratoras

Pasta PóNORBIXINATO DE POTÁSSIO KOH O,IN

NH40H 0,52N/EtOH:H20 (58:42)

3,08

7,47

12,86

2,08

NORBIXINA

Figura 1. Reações químicas para obtenção do co-rante (norbixina) de urucum utilizandoKOH.

Figura 2. Reações Químicas para Obtenção do Corante (bixinalnorbixina) de Urucum Utilizando SoluçãoAcoólica de NH40H.

# 28

«z 21Xãi11:o 14Zwo11: 7oWt-

oKOH/H,OO.1N

l'.H.OH I BOH:H,O (58:42)O,52N

SOLuçÃO EXTRATORA

Figura 3. Teores Médios (%) de Norbixina Encontrados nos Extratos Originais (1) na Forma de Pasta (2) eem PÓ (3), Utilizando-se Soluções Extatoras de KOH O,lN e NH40H 0,52N em Álcool 58%.

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