Dissertação
Otimização da extração e obtenção de microcápsulas de compostos bioativos da polpa e resíduo agroindustrial de acerola
Optimization and extraction of bioactive compounds microcapsules pulp and agro-industrial waste acerola
Registro en:
REZENDE, Yara Rafaella Ribeiro Santos. Otimização da extração e obtenção de microcápsulas de compostos bioativos da polpa e resíduo agroindustrial de acerola. 2016. 190 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia de Alimentos) - Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, 2016.
Autor
Rezende, Yara Rafaella Ribeiro Santos
Institución
Resumen
Acerola (Malpighia emarginata DC.) is a very popular fruit and cultivated in Brazil, mainly
in the Northeast. This fruit contains high concentrations of bioactive compounds which
contribute to fruit´s antioxidant capacity. The acerola processing produces a deep red residue,
which is usually discarded. These residues in its composition have higher concentrations of
bioactive compounds compared with the pulp. The use of residue could increase the
commercial value of acerola and profitability of processing. The best forms of application is
then extraction microencapsulation, which ensures greater stability and functionality to the
product. Studies on optimization for better extraction of bioactive compounds from the pulp
and residue of acerola are necessary. In this context, this study aimed to produce a
microencapsulated product (by freeze-drying and spray-drying) from the pulp and residue of
acerola to maximize the amount of extracted bioactive compounds. To determine the best
conditions of extraction, analysis was performed on anthocyanins, carotenoids, ascorbic acid,
phenolics, flavonoids and antioxidant activity, in addition to stability tests (hygroscopicity,
solubility, moisture and water activity) and microstructure. Preliminary extractions were
performed to determine the best method, using residue of acerola as raw material. The
extraction conditions were optimized by varying the concentration of ethanol (0 to 99.5%),
ratio of solvent:residue (1:1 to 10:1 (v:m)) and extraction time (10 to 60 minutes), using A
factorial design 23
(DCCR) with three central points, totalling 17 trials. The optimum
condition was determined by Desirability function available in the Statistica software 12.0.
Then, the extractions were made to the pulp and the residue using optimized conditions and
microencapsulation by lyophilization of the extracts and atomization. The chemical
composition showed that the residue of acerola possessed higher contents of anthocyanins and
carotenoids. The concentrated extracts obtained by sonication showed higher concentrations
of the bioactive compounds analyzed, and hence this was the method chosen to optimize the
extraction process. The concentration of ethanol 46.487%, the ratio solvent:residue 8.655:1
(v:m) and the extraction time of 49.295 minutes were determined as optimum conditions. The
extraction performed under optimized conditions was not efficient for carotenoid, however, it
was satisfactory for phenolic compounds. The acerola extract from residue showed higher
concentrations of bioactive compounds, but less antioxidant capacity proven by ABTS,
DPPH, FRAP and ORAC methods. The model showed good correlation between the
predicted and observed results of 16.92 and 16.58 mg/100g for anthocyanins, 3.35 and 3.97
mg/g for carotenoids, 407.94 and 488.76 mg/100g for ascorbic acid, 1129.79 and 1067.92
mg/100g phenolic compounds and 569.79 and 559.26 mg/100 g for flavonoids, respectively.
Extracts subjected to lyophilization in greater efficiency in the retention of carotenoids
(52.39%), ascorbic acid (46.67%) and phenolic compounds (69.75%). Furthermore, on an
average the lyophilized extracts showed higher yields (9.44%), lower hygroscopicity (8.42%)
and higher moisture (6.13%) when compared with atomized extracts. The spray dried
particles have spherical shape, whereas the lyophilized powders showed irregular structures. Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES A acerola (Malpighia emarginata DC.) é um fruto bastante apreciado e cultivado no Brasil,
principalmente no Nordeste. Este fruto apresenta altos teores de compostos bioativos, que
contribui para o poder antioxidante da fruta. O processamento de acerola produz um resíduo
vermelho intenso, o qual é geralmente descartado. Esses resíduos possuem em sua
composição maiores concentrações de compostos bioativos, quando comparados com a polpa.
O aproveitamento do resíduo poderia aumentar o valor comercial da acerola e a rentabilidade
de seu processamento. As formas de melhor aplicação é a extração seguida da
microencapsulação, que garante maior estabilidade e funcionalidade ao produto. Para melhor
extração dos compostos bioativos da polpa e resíduo da acerola, fazem-se necessários
diversos estudos e pesquisas de otimização. Nesse contexto, este trabalho teve como objetivo
produzir um extrato microencapsulado (por liofilização e atomização) a partir da polpa e
resíduo de acerola, visando maximizar a quantidade de compostos bioativos extraídos. Para
determinação das melhores condições foram realizadas análises de antocianinas, carotenóides,
ácido ascórbico, fenólicos, flavonóides e atividade antioxidante, além de testes de estabilidade
(higroscopicidade, solubilidade, umidade e atividade de água) e microestrutura. Para isso
foram feitos extrações preliminares a fim de determinar o melhor método, utilizando como
matéria-prima o resíduo de acerola. As condições de extração foram otimizadas variando a
concentração de etanol (0 a 99,5%), proporção solvente:resíduo (1:1 a 10:1 (v:m)) e tempo de
extração (10 a 60 minutos), utilizando-se um delineamento fatorial 23 (DCCR) com 3 pontos
centrais, totalizando 17 ensaios. As condições otimizadas foram determinadas pela função
Desirability disponivel no software Statistica 12.0. Então, foram feitas as extrações para a
polpa e resíduo utilizando as condições otimizadas, e microencapsulação dos extratos por
liofilização e atomização. A composição centesimal revelou que o resíduo da acerola
apresentou maiores teores de antocianinas e carotenóides. Os extratos concentrados obtidos
por sonicação apresentaram maiores concentrações dos compostos bioativos analisados, sendo
este o método escolhido para otimização do processo de extração. A concentração de etanol
de 46,487%, a proporção solvente:resíduo de 8,655:1 (v:m) e o tempo de extração de 49,295
minutos foram determinados como condições otimizadas. A extração realizada sob as
condições otimizadas não foi eficiente para carotenóides, porém foi satisfatória para
compostos fenólicos. O extrato de resíduo de acerola apresentou maiores concentrações de
compostos bioativos, porém menor capacidade antioxidante comprovada pelos métodos
ABTS, DPPH, FRAP e ORAC. O modelo apresentou boa correlação entre os resultados
previstos e observados, de 16,92 e 16,58 mg/100g para antocianinas, 3,35 e 3,97 µg/g para
carotenóides, 407,94 e 488,76 mg/100g para ácido ascorbico, 1129,79 e 1067,92 mg/100g
para compostos fenólicos e 569,79 e 559,26 mg/100g para flavonóides, respectivamente.
Extratos submetidos à liofilização apresentaram maior eficiência na retenção de carotenóides
(52,39%), ácido ascórbico (46,67%) e compostos fenólicos (69,75%). Além disso, os extratos
liofilizados apresentaram em média maior rendimento (9,44%), menor higroscopicidade
(8,42%) e maior umidade (6,13%), quando comparados com os extratos atomizados. As
partículas secas por atomização apresentaram forma esférica, enquanto que os pós liofilizados
mostraram estruturas irregulares. São Cristóvão
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