Dissertação
Extração de óleo de borra de café (Coffea arábica) por prensagem a frio vs. extração com solvente assistida e não assistida com ultrassom: rendimento dos processos e perfis de voláteis, sensorial, de ácidos graxos e antioxidante dos óleos obtidos
Extraction of spent coffee ground (Coffea arabica) oil by cold pressing vs. solvente extraction assisted and non-assisted with ultrasound: processes yield and volatile, sensory, fatty acid and antioxidant profiles of the oils obtained
Registro en:
LIMA, Lucas Almeida Leite Costa. Extração de óleo de borra de café (Coffea arábica) por prensagem a frio vs. extração com solvente assistida e não assistida com ultrassom: rendimento dos processos e perfis de voláteis, sensorial, de ácidos graxos e antioxidante dos óleos obtidos. 2019. 160 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia de Alimentos) – Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, 2019.
Autor
Lima, Lucas Almeida Leite Costa
Institución
Resumen
In the world, the consumption of the coffee generates annually about 22 thousand tons of spent
coffee ground that, after drying contain more than 10% of oil. The objective of the present
research was to evaluate the advantages and disadvantages of the cold pressing extraction of
the oil present in coffee residues (Coffea arabica) comparing to solvent extraction, with and
without the use of ultrasound. Spent coffee ground generated by espresso machine was dried at
10% moisture, and the oil extracted by three methods: cold pressing (55 ton), and ethanol
extraction at 30 ° C, assisted and not assisted with ultrasound. The solvent extraction conditions
were optimized by varying the spent coffee ground / solvent ratio and the extraction time, using
a DCCR design, Response Surface Methodology and Desirability function. The oils obtained
were characterized for humidity, relative density and peroxide, refraction, acidity,
saponification and iodine indexes, fatty acid profile and antioxidant capacity (DPPH, ABTS
and ORAC). The volatiles present in the oils headspace were isolated by SPME (DVB /
Carboxen / PDMS fiber), separated on an HP-5MS capillary column and identified in GC-MS
system. The conditions of isolation were optimized by varying the adsorption temperature in
the fiber and the extraction time, using a DCCR design, Response Surface Methodology and
Desirability function. Trained judges generated the aroma profile of the oils using ADQ®; the
results were analyzed by ANOVA, Tukey (p≤0.05) and ACP. On a dry basis, the lipid content
of the spent coffee ground was ~ 13%. The cold pressing showed an average yield of 29%. The
optimum solvent extraction conditions without the use of ultrasound occurred with 550 mL of
solvent / 100 g of spent coffee ground and 36 minutes of extraction; and showed 77% yield.
Ultrasound, extraction time to give 78% yield was 10 minutes. Oils extracted by cold pressing,
with ultrasonic assisted solvent, and with solvent without the use of ultrasound presented
relative density of 0.93; 0.95; 0.93 g.cm-3, refractive indexes of 1.4702; 1.4547; 1.4561, acidity
0.99; 1.30; 1.38 mg KOH.g-1, saponification of 196; 195; 195 mg KOH.g -1, iodine 89.5; 91.5;
91 gI.g.g -1, peroxides of 3.41; 2.31; 1.99 meq O2.kg-1, all values within the ranges established
by the Codex Alimentarius Commission for edible oils. Linoleic acid (C18: 2) was the major
fatty acid in oils, followed by palmitic acid. The oils extracted with solvent had higher
antioxidant capacities (by ORAC and ABTS methods) and higher total phenolic compounds
than the oil extracted by cold pressing. The optimal condition of volatile insolation occurred
with exposure of the fiber at 63ºC for 60 minutes. Furans and pyrroles were the main chemical
classes in the oil extracted by cold pressing, representing respectively 13% and 11% of the total
area of the chromatogram. Hydrocarbons and alcohols were the major chemical class in the
solvent extracted oils. The oil generated by cold pressing presented an higher aromatic note
described as "coffee beverage" (p≤0.05) than the others, which besides presenting notes
described as "roasted" and “grounded coffee”, presented peculiar aromas, described as
"alcohol","pungent" and "sweet". The three extraction methods evaluated yielded nutritionally
advantageous products, the oil obtained by cold pressing being more suitable for food
applications, and the oils extracted with solvent, suitable for the elaboration of nutritional
supplements, cosmetics and hygiene products. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES No mundo, o consumo da bebida café gera anualmente cerca de 22 mil toneladas de borra que,
após secagem contêm mais que 10% de óleo. O objetivo da presente pesquisa foi avaliar as
vantagens e desvantagens da extração por prensagem a frio, do óleo presente em borra de café
(Coffea arábica) comparativamente à extração com solvente, com e sem o uso de ultrassom.
Borra gerada por máquina de café expresso foi seca a 10% de umidade, e o óleo extraído por
três métodos: prensagem a frio (55 ton.), extração com etanol à 30°C, assistida e não assistida
com ultrassom. As condições de extração com solvente foram otimizadas variando-se a
proporção borra/solvente e o tempo de extração, utilizando-se delineamento DCCR,
Metodologia de Superfície de Resposta e função Desirability. Os óleos obtidos foram
caracterizados quanto à umidade, densidade relativa e índices de peróxido, refração, acidez,
saponificação e iodo, perfil de ácidos graxos e capacidade antioxidante (DPPH, ABTS e
ORAC). Os compostos voláteis do headspace dos óleos foram isolados por SPME (fibra
DVB/Carboxen/PDMS), separados em coluna capilar HP-5MS e identificados em sistema GCMS. As condições de isolamento foram otimizadas, variando-se a temperatura de adsorção na
fibra e o tempo de extração, utilizando-se delineamento DCCR, Metodologia de Superfície de
Resposta e função Desirability. Julgadores treinados geraram o perfil sensorial dos óleos
utilizando ADQ®; os resultados foram analisados por ANOVA, Tukey (p≤0,05) e ACP. Em
base seca, o teor de lipídios da borra foi de ~13%. A prensagem a frio apresentou rendimento
médio de 29%. As condições ótimas de extração com solvente sem o uso de ultrassom
ocorreram com 550 mL de solvente/100g borra e 36 minutos de extração; e apresentou 77% de
rendimento. Com ultrassom, o tempo de extração para se obter 78% de rendimento foi de 10
minutos. Os óleos extraídos por prensagem a frio, com solvente assistido de ultrassom, e com
solvente sem o uso de ultrassom apresentaram densidade relativa respectivamente de 0,93; 0,95;
0,93 g.cm-3
, índices de refração de 1,4702; 1,4547; 1,4561, acidez de 0,99; 1,30; 1,38
mgKOH.g-1
, saponificação de 196; 195; 195 mgKOH.g-1
, iodo de 89,5; 91,5; 91 gI2.g-1
,
peróxidos de 3,41; 2,31; 1,99 meq O2.kg-1
, todos valores dentro das faixas estabelecidas pela
Codex Alimentarius Commission para óleos comestíveis. O ácido linoleico (C18:2) foi
majoritário nos óleos, seguido pelo ácido palmítico. Os óleos extraídos com solvente,
apresentaram maiores capacidades antioxidantes (pelos métodos ORAC e ABTS) e maiores
teores de compostos fenólicos totais, que o óleo extraído por prensagem. A condição ótima de
isolamento dos voláteis ocorreu com a exposição da fibra a 63ºC por 60 minutos. Furanos e
pirróis foram as classes químicas majoritárias no óleo extraído por prensagem a frio,
representando respectivamente 13% e 11% da área total do cromatograma. Hidrocarbonetos e
álcoois foram a classe química majoritária nos óleos extraídos com solvente. O óleo gerado por
prensagem apresentou nota aromática descrita como “bebida café” mais intensa (p≤ 0,05) que
os demais, que além de apresentarem notas descritas como “torrado” e pó de café, apresentaram
aromas peculiares, descritos como “álcool”, “pungente” e “doce”. Os três métodos de extração
avaliados geraram produtos nutricionalmente vantajosos, sendo o óleo obtido por prensagem a
frio mais adequado a aplicações alimentícias, e os óleos extraídos com solvente, adequados para
elaboração de suplementos alimentares, cosméticos e produtos de higiene. São Cristóvão