Agregação de valor ao bagaço de laranja (Citrus sinensis L. Osbeck) mediante obtenção de extratos bioativos através de diferentes técnicas de extração

Abstract

O interesse das indústrias de alimentos e farmacêutica por compostos com alto grau de pureza e que apresentem propriedades biológicas é crescente nos últimos anos. As exigências governamentais e do mercado consumidor têm sinalizado para a importância do desenvolvimento de tecnologias que possibilitem o reaproveitamento de resíduos, que sejam ambientalmente seguras e garantam a qualidade dos produtos. Diversas pesquisas vêm se desenvolvendo para melhorar a aplicação dos resíduos agroindustriais. A laranja, por exemplo, tem como produto principal o suco. Entretanto, vários subprodutos são gerados durante o seu processamento, como os óleos essenciais, farelo de polpa cítrica e outros produtos com diferentes aplicações nas indústrias de tintas, cosméticos e de ração animal. Assim, o objetivo deste trabalho foi investigar a obtenção de óleo de bagaço de laranja (Citrus sinensis L. Osbeck) aplicando a tecnologia supercrítica (ESC) com CO2 puro e com adição de co-solvente com a finalidade de comparar, em termos de rendimento de processo, composição dos extratos e atividade biológica, com extratos obtidos a partir de técnicas de extração a baixa pressão (ultrassom - UE, Soxhlet - SOX, com diferentes solventes orgânicos, e hidrodestilação - HD). Os extratos supercríticos de bagaço de laranja foram obtidos entre pressões de 100 a 300 bar, temperaturas de 40 ºC e 50 ºC, com vazão de CO2 de 17 ± 2 g/min, durante 5 h. A cinética de extração da ESC e a modelagem matemática também foram estudadas. Nas extrações a baixa pressão utilizou-se hexano (HX), diclorometano (DCM), acetato de etila (EtOAc), etanol (EtOH) e água (H2O). Os rendimentos da ESC alcançaram valores de até 1,9 ± 0,1 % (m/m) para extrações com CO2 puro e 4,2 ± 0,9 % (m/m) quando foi adicionado 8 % de co-solvente à extração. As extrações SOX com etanol e água obtiveram rendimentos de 51 ± 2 % (m/m) e 54,4 ± 0,8 % (m/m), respectivamente. Quando empregados no ultrassom, os mesmos solventes geraram rendimentos de 23 ± 1 % (m/m) para EtOH e 42 ± 2 % (m/m) para H2O. Os modelos de transferência de massa de Martínez et al. (2003) e de Goto, Sato e Hirose (1993) foram os que apresentaram os melhores ajustes aos dados experimentais. O potencial antioxidante e antimicrobiano dos extratos obtidos por diferentes técnicas foram avaliados pelo método do radical DPPH (2,2-difenil-1-picrilidrazina), onde os melhores resultados de EC50 foram obtidos para ESC adicionado de co-solvente (481 ± 8 a 403 ± 22 µg/mL) e as extrações SOX (347 ± 6 µg/mL) e UE (434 ± 13 µg/mL) com acetato de etila. O teor de fenólicos total foi avaliado pelo método de Folin-Ciocalteau e o melhor resultado foi obtido para UE-EtOAc (60 ± 5 mg EAG/g), enquanto que, para o método de descoloração do sistema - caroteno/ácido linoléico, o melhor resultado foi obtido para ESC 50 ºC/200 bar com CO2 puro. A atividade antimicrobiana realizada por microdiluição em meio líquido mostrou que o extrato obtido por ESC a 200 bar/ 50oC apresentou-se como forte inibidor, indicando que 500 µg/mL de extrato são suficientes para inibir o crescimento de S. aureus. Os principais compostos identificados pelo perfil químico dos extratos em termos de percentual de área relativa foram L-limoneno; ácido hexadecanóico (ácido palmítico); ácido oléico; butil benzenesulfonamida, N-(2-ciano-etil)-benzenesulfonamida e - sitosterol. O uso do bagaço de laranja como matéria-prima para a extração é promissor devido à elevada qualidade dos compostos que permanecem presentes neste resíduo industrial. Os extratos obtidos por ESC apresentaram menores rendimentos quando comparados com SOX e UE, mas os bons resultados de atividade antioxidante pelo método DPPH e método de descoloração do sistema -caroteno/ácido linoléico justificam este estudo como um importante ponto de partida para outras análises relacionadas com este material vegetal.

The interest of pharmaceutical and food industries for compounds with high purity and biological properties has been increased in the last years. The government requirements and the consumer market have indicated the importance of the technologies development that allow the waste reuse while, due to environmentally safe and product quality guarantee. Several investigations have been developed to improve the use of the agroindustrial residues. In spite of juice is the main orange product, several by-products are obtained during the processing, such as essential oils, citrus pulp and other products with different and important applications in paints, comestics, animal feed industries, and others. In this manner, this study aimed to obtain oil from orange (Citrus sinensis L. Osbeck) pomace using the supercritical fluid extraction (SFE) with pure CO2 and with or without co-solvent, in order to compare (in terms of yield process, composition and biological activity of the extracts) with extracts obtained from low pressure techniques, as ultrasound (UE), and Soxhlet (SOX), with different organic solvents, and hydrodistillation (HD). The SFE extracts from orange pomace were obtained at pressures from 100 to 300 bar, temperatures of 40 º C and 50 º C, with CO2 flow rate of 17 ± 2 g/min during 5 h. The SFE kinetics and mathematical modeling were also studied. Low pressure extractions were performed with hexane (HX), dichloromethane (DCM), ethyl acetate (EtOAc), ethanol (EtOH) and water (H2O). The SFE yields reached values up to 1.90 ± 0.1 % (w/w) for extraction with pure CO2 and 4.2 ± 0.9 % (w/w) when co-solvent at 8 % was added to the extraction at 250 bar/50 oC. SOX extractions with ethanol and water obtained yields of 51 ± 2 % (w/w) and 54.4 ± 0.8 % (w/w), respectively. When EtOH was used in ultrasound, provided 23 ± 0.7% (w/w) of extraction yield, while H2O in same technique reached 42 ± 2 % (w/w). The mass transfer models of Martínez et al. (2003) and Goto , Sato e Hirose (1993) presented the best fit to experimental data. The antimicrobial and antioxidant potentials of the extracts obtained by different techniques were evaluated by the DPPH 2,2-diphenyl-1-picrilhidrazyl) method, where the best EC50 results were obtained for SFE added co-solvent at 8 % (403 ± 22 µg/mL), the SOX extraction (347 ± 6 µg/mL) and the UE extraction (434 ± 13 µg/mL) with ethyl acetate. The total phenolic content was evaluated by Folin-Ciocalteau method and the best result was obtained for UE-EtOAc (60 ± 5 mg GAE/g), while for the -carotene/linoleic acid bleaching method the best result was obtained for SFE performed at 50 °C and 200 bar with pure CO2. The antimicrobial activity was performed by microdilution and presents the SFE extract obtained at 200 bar/50 oC as strong inhibitor, indicating that 500 ìg /mL of extract are sufficient to inhibit the S. aureus growth. The main compounds identified by chemical profile of extracts were L-limonene, hexadecanoic acid (palmitic acid), oleic acid, butyl benzenesulfonamide, N-(2-cyano-ethyl)- benzenesulfonamide and -sitosterol. The use of orange pomace as extraction raw material is promising due to the high quality components present on this industrial residue. SFE extracts presented lowers yields when compared to SOX and UE, but good results of antioxidant activity make this study an important starting point for other analysis related with this plant material.