Extração de compostos bioativos de tortas de nozes e sementes e aplicação de tecnologias elétricas no gergelim

Abstract

O presente trabalho teve como objetivo estudar diferentes tecnologias na extração de óleo da semente de gergelim e de compostos fenólicos e proteínas da torta de gergelim. Este estudo está dividido em quatro partes. O objetivo da primeira parte do trabalho foi extrair compostos fenólicos de diferentes tortas de nozes e sementes nas mesmas condições e comparar o teor de tais compostos e a atividade antioxidante dos extratos. Nessa fase, foram utilizadas nos experimentos tortas das sementes de girassol, linhaça e gergelim, e das nozes amêndoa, pecã, macadâmia e avelã. O extrato da torta de noz pecã apresentou o maior teor de todos os compostos fenólicos analisados, seguido pelo extrato da torta de semente de girassol e de avelã. Essas amostras também apresentaram as maiores atividades antioxidantes. As etapas seguintes do trabalho focaram-se no gergelim. A segunda parte do trabalho teve como objetivo a otimização da extração, pela metodologia convencional, de fenólicos totais e lignanas da torta de gergelim. Inicialmente, um modelo polinomial de segunda ordem foi utilizado para predição dos resultados, mediante a variação da temperatura, concentração de etanol e razão, sólido/solvente. As variáveis de resposta foram as concentrações de fenólicos totais, de sesamina e de sesaminol triglicosídeo e a atividade antioxidante dos extratos obtidos. Entre os compostos analisados, o sesaminol triglicosídeo está presente em maior quantidade na torta de gergelim. A razão sólido/solvente e a concentração de etanol foram os fatores que mais afetaram a extração, enquanto a temperatura demonstrou uma influência reduzida. Na terceira etapa, o escopo da pesquisa foi a avaliação de metodologias alternativas na extração desses mesmos compostos e, também, de proteínas. As tecnologias usadas foram as de campo elétrico pulsado (CEP) e de descargas elétricas de alta tensão (DEAT). A análise da aplicação de CEP e de DEAT foi realizada usando essas tecnologias como pré-tratamentos ao processo de extração com solvente. Os resultados demonstraram que as técnicas foram eficazes e aumentaram os rendimentos do processo para fenólicos totais, lignanas e proteínas da torta. O uso de diferentes porcentagens de etanol também se mostrou significativo nessa etapa, entretanto, esse efeito foi reduzido quando utilizadas as tecnologias elétricas. Da mesma forma, o efeito da temperatura na etapa difusiva foi menor quando os pré-tratamento foram utilizados. Os comportamentos observados sugerem que a aplicação de CEP e DEAT aumenta a eficiência da extração de compostos de interesse. Por fim, na quarta parte do trabalho, objetivou-se melhorar a eficiência do processo de extração do óleo de gergelim aplicando as tecnologias previamente citadas. Esses experimentos demonstraram um efeito significativo dos tratamentos de CEP e DEAT e um aumento na quantidade de óleo extraído com o aumento da energia aplicada às sementes. O uso de DEAT gerou um aumento maior na quantidade de óleo extraído, se comparado à tecnologia de CEP.

The goal of the present work was to study different technologies in the extraction of oil from sesame seed and phenolic compounds and proteins from sesame cake. This study is divided in four parts. The first part aimed to extract water-soluble compounds from different seed and nut cakes under the same conditions and compare the phenolic content and antioxidant activity of the extracts. For the first portion of the study, seed cakes of sunflower, pumpkin, flaxseed and defatted sesame, and nut cakes of almond, pecan, macadamia and hazelnut were used in the experiments. The extract from pecan nut cake presented the highest amounts of all compounds analyzed, followed by sunflower seed and hazelnut cake extracts. These samples also had the highest antioxidant activities. The following steps of the work focused on sesame only. The second part of the work aimed to optimize the extraction of total phenolics and lignans from sesame seed cake. Initially, a second-order polynomial model was set up to predict the responses in different temperatures, solid/solvent ratios and ethanol concentrations. The response variables were the concentrations of total phenolics, sesamin, sesaminol triglucoside and antioxidant activity of the extracts. Among the analyzed compounds, ST is presented in the highest quantity in sesame cake. Solid to liquid ratio and ethanol concentration where the most important factors affecting extraction, whereas temperature showed reduced influence. In the third part of this work, the aim was to evaluate alternative methodologies in the extraction of phenolics and proteins. The technologies used were pulsed electric fields (PEF) and high voltage electric discharges (HVED). These methods were used as pre-treatments, prior to diffusion. Result show that PEF and HVED were efficient and increased the extraction yield for phenolic compounds, lignans and proteins from the cake. The use of different percentages of ethanol was also significant in this stage; however, the effect of this parameter was reduced when the electrical treatments were used. In the same way, temperature also showed a smaller influence on the results when the pre-treatments were used. The observed behaviors suggest that the use of PEF and HVED increases extraction efficiency. Finally, the goal of the last part of the work was to improve oil expression from sesame seeds, using the aforementioned technologies. These experiments show a significant effect of both PEF and HVED. It was observed an increase of the amount of oil extracted with the energy input applied to the seeds. When compared both technologies, HVED showed a more expressive effect then PEF.