Atividade sequestrante do radical DPPH e tocoferóis e tocotrienóis

Como explicado na Seção 5.5.3, não foi possível quantificar compostos fenólicos. Porém, foi evidenciada atividade sequestrante do radical DPPH nos extratos, como mostrado na Seção 5.4.2. Essa atividade sequestrante do radical DPPH pode ser atribuída à presença de tocoferóis e tocotrienóis no óleo. Para verificar esta hipótese, estabeleceram-se correlações entre as concentrações de tocoferóis e tocotrienóis e a atividade sequestrante do radical DPPH, expressa como concentração de trolox equivalente.

A Tabela 5.9 apresenta os valores de atividade sequestrante do radical DPPH relacionados à concentração de tocoferóis e tocotrienóis totais para cada condição experimental avaliada.

Tabela 5.9: Tabela comparativa de tocoferóis e tocotrienóis totais, e atividade sequestrante do radical DPPH.

Condições experimentais Replicata AS-DPPH

TE(mg/g óleo) Tocoferóis + tocotrienóis (mg/100g óleo) P = 16 MPa A 2,02 ± 0,05 81,474 U = 160 W B 2,50 ± 0,03 92,888 P = 16 MPa A 2,61 ± 0,09 88,636 U = 640 W _B 2,63 ± 0,04 84,950 P = 16 MPa A 2,85 ± 0,01 99,642 U = 0 W B 2,28 ± 0,02 84,282 P = 26 MPa A 1,55 ± 0,05 67,562 U = 160 W B 1,86 ± 0,04 69,368 P = 26 MPa A 2,15 ± 0,03 66,621 U = 640 W B 1,47 ± 0,02 59,976 P = 26 MPa A 2,42 ± 0,01 74,491 U = 0 W B 1,80 ± 0,01 69,586

Onde: U: Potência de ultrassom; P: Pressão; TE: trolox equivalente; Valores de AS-DPPH apresentados ± desvio padrão.

Para avaliar a existência de correlação entre estes resultados, foi calculado o coeficiente de correlação de Pearson para este grupo de dados, que foi r = +0,872, com uma significância superior a 99% segundo o teste de quociente de soma de quadrados para a correlação. Com isso, pode-se inferir que os tocoferóis e tocotrienóis são os principais responsáveis pela atividade sequestrante do radical DPPH registrada no óleo de semente de maracujá. A Figura 5.6 apresenta os valores de atividade sequestrante do radical DPPH e tocoferóis e tocotrienóis totais correlacionados.

Figura 5.6: Concentração de tocoferóis e tocotrienóis totais versus atividade sequestrante do radical DPPH, apresentando a linha de correlação linear. AS- DPPH: Atividade sequestrante do radical DPPH; TE: Trolox equivalente.

Outros trabalhos têm reportado correlação entre atividade sequestrante do radical DPPH e concentração de tocoferóis e tocotrienóis em óleos. Tuberoso et al. (2007) estudaram a correlação existente entre a atividade antioxidante (método DPPH) e a concentração de tocoferóis e tocotrienóis totais em óleos extraídos por prensagem a frio de nove fontes vegetais (colza, linho, girassol, soja, milho, abóbora, uva, amendoim e oliva). O coeficiente de correlação de Pearson foi r = +0,75, atribuindo a variabilidade e anomalias da correlação apresentada às diferenças em compostos específicos, como carotenoides e compostos fenólicos. Zhang et al. (2014) estudaram o perfil de fitoquímicos lipofílicos em 20 cultivares de lentilhas, realizando análises de atividade antioxidante (método DPPH),

concentração de tocoferóis e tocotrienóis e concentração de carotenoides. Obtiveram um coeficiente de correlação de Pearson r = +0,326 quando foi relacionada a atividade antioxidante com a concentração de tocoferóis e tocotrienóis. Quando a concentração de carotenoides foi acrescentada, o coeficiente de correlação foi r = +0,669, sugerindo que carotenoides e tocoferóis teriam efeito sinérgico.

Com base nos resultados das análises apresentadas nas seções anteriores, vale destacar que as extrações resultaram em óleo de alta atividade sequestrante do radical DPPH, sendo que os maiores responsáveis por essa atividade são compostos da vitamina E (tocoferóis e tocotrienóis). Além disso, o alto conteúdo de ácidos graxos poli-insaturados faz com que o óleo possa ser considerado de grau premium. Então, foi possível obter um produto de alto valor nutricional a partir de um resíduo industrial de baixo valor comercial.

5.5.5 CINÉTICAS DE SFE

As curvas de cinética de SFE foram construídas para avaliar a influência da aplicação de diferentes potências de ultrassom sobre o processo de SFE em diferentes pressões. Para cada curva de extração foi ajustado o modelo de Sovová (1994), usando a rotina livre de Powell (2009).

Os dados experimentais usados para as modelagens são apresentados na Tabela 5.10.

Tabela 5.10: Parâmetros necessários para ajustar o modelo de Sovová (1994) aos dados de SFE de óleo de semente de maracujá.

Parâmetro P = 16 MPa P = 26 MPa

Temperatura (°C) 40 40 Densidade aparente (kg/m3) 417 417 Densidade da matéria-prima (kg/m3) 1280 1280 Porosidade 0,674 0,674 Densidade solvente (kg/m3) 805 896 Vazão solvente (kg/s) 1,75x10-4 1,75x10-4 Altura do leito (m) 5x10-3 5x10-3 Diâmetro do leito (m) 0,05 0,05 Diâmetro de partícula (m) 7,4x10-5 7,4x10-5

Massa de matéria-prima usada (kg) 5x10-3 5x10-3

Solubilidade do extrato no CO2 (kg extrato /kg CO2) 0,0007 0,0024

A Figura 5.7 apresenta as cinéticas de SFE de óleo de semente de maracujá obtidas na temperatura de 40 °C e pressão de 16 MPa, aplicando diferentes potências de ultrassom.

Figura 5.7: Cinéticas de SFE de óleo de semente de maracujá a 40 °C e 16 MPa, com diferentes potências de ultrassom aplicadas (0 W, 160 W e 640 W), com as respectivas cinéticas obtidas ajustando o modelo de Sovová (1994).

Existe sobreposição no inicio das curvas cinéticas. Isso se deve a que, no inicio da extração, o CO2 que sai da célula de SFE encontra-se saturado com extrato. Avançando na cinética, as curvas começam a se afastar. As cinéticas onde foi aplicado ultrassom apresentam uma etapa CER de maior duração, o que pode se dever ao rompimento de estruturas celulares provocado pelo ultrassom. Com isso, aumenta a proporção de extrato de fácil acesso e a etapa CER é prolongada.

As diferenças entre as curvas de SFE com aplicação de ultrassom de 160 W e 640 W estão de acordo com o efeito explicado na Seção 5.5, onde se discutiu que a aplicação de ultrassom de alta potência gera aumento de temperatura no leito, o que traz como consequência a diminuição da densidade local do solvente, diminuindo assim o poder de solvatação do CO2, além da possível formação de caminhos preferenciais, que diminui a eficiência na transferência de massa.

A Tabela 5.11 apresenta os parâmetros cinéticos modelados para as cinéticas de SFE apresentadas na Figura 5.7.

Tabela 5.11: Parâmetros ajustados através do modelo de Sovová (1994) para cinéticas de SFE de óleo de semente de maracujá a 40 °C e 16 MPa.

Potência de Ultrassom 0 W 160 W 640 W 2,88 1,30 2,11 t CER (s) 4855 5374 5172 (s-1) 5,793 6,952 6,277 (s-1) 1,746 1,653 1,697 Xk* 0,051 0,040 0,035

Onde: : função minimizada para realizar o ajuste; t CER: tempo da etapa CER da extração; :

coeficiente de transferência de massa para a fase fluida; : coeficiente de transferência de massa

Na Tabela 5.11 pode se observar o tempo da etapa CER, que resulta maior sempre que o ultrassom é aplicado. No caso dos coeficientes de transferência de massa, quando o ultrassom foi aplicado, o coeficiente de transferência na fase fluida aumentou, enquanto que o coeficiente correspondente à fase sólida quase não se modificou. A proporção de soluto de difícil acesso também sofreu diminuição sempre que o ultrassom foi aplicado. Isto reforça a hipótese da ocorrência de fraturas nas paredes celulares, que ocasionaria a liberação do material extraível. Com maior proporção de extrato de fácil acesso disponível, a taxa de extração no início da cinética mantém-se constante por mais tempo, resultando em um prolongamento da etapa CER.

A Figura 5.8 apresenta as curvas de SFE experimentais e modeladas para as condições de 40 °C e 26 MPa, aplicando diferentes potências de ultrassom.

Na Figura 5.8 pode ser notado que o efeito da aplicação de ultrassom foi reduzido quando comparado com as cinéticas apresentadas na Figura 5.7. Isto pode se dever à alta eficiência na extração do óleo em altas pressões, de forma que o ultrassom aumenta o rendimento global de SFE apenas quando 160 W de potência de ultrassom são aplicados. A curva de SFE com potência de 640 W evidencia o efeito do incremento da temperatura do leito quando altas potências de ultrassom são aplicadas, e a possível formação de caminhos preferenciais, conforme discutido anteriormente.

A Tabela 5.12 apresenta os parâmetros cinéticos modelados para as cinéticas de extração apresentadas na Figura 5.8.

Tabela 5.12: Parâmetros ajustados através do modelo de Sovová (1994) para cinéticas de SFE de óleo de semente de maracujá a 40 °C e 26 MPa.

Ultrassom 0 W 160 W 640 W 4,81 2,08 7,39 t CER (s) 566 942 904 (s-1) 6,871 4,299 4,299 (s-1) 2,028 2,290 1,726 Xk* 0,0407 0,0422 0,0405

Onde: : função minimizada para realizar o ajuste; t CER: tempo da etapa CER da extração; :

coeficiente de transferência de massa para a fase fluida; : coeficiente de transferência de massa

para a fase sólida; Xk: proporção de substrato de difícil acesso; * kg soluto/kg matéria-prima.

A proximidade das curvas ajustadas aos valores experimentais na Figura 5.8 evidencia o bom ajuste atingido, exceto na cinética com potência de ultrassom de 640 W, que ficou mais distante dos dados experimentais.

Na Tabela 5.12 pode se observar o tempo da etapa CER, que resulta maior sempre que o ultrassom é aplicado. No caso dos coeficientes de transferência de massa, quando o

cinéticos do processo explica a pouca variação no rendimento de extração e no comportamento das curvas de SFE apresentadas na Figura 5.8.

5.6 MICROSCOPIA ELETRÔNICA DE VARREDURA COM FONTE DE EMISSÃO DE CAMPO (FESEM)

A Figura 5.9 apresenta imagens de microscopia eletrônica de varredura (FESEM) obtidas em sementes de maracujá nas condições: a) in natura; extraídas por b) soxhlet, c) SFE sem ultrassom e d) SFE assistida por ultrassom a 160W.

A Figura 5.9 mostra que as superfícies das partículas de semente de maracujá são lisas, em geral, sem trincas ou buracos, tanto antes quanto após os processos de extração. Uma característica que merece destaque na Figura 5.9 (a) é que essa imagem apresenta um contraste carregado em relação às demais imagens no mesmo conjunto, o que se deve à maior quantidade de óleo nesta amostra não extraída. A presença de compostos oleosos na amostra dificulta a condução dos elétrons primários, provenientes da fonte de elétrons do microscópio que incidem na amostra, e também dos elétrons secundários, que irão atingir o detector e formar as imagens de elétrons secundários. A má condução dos elétrons resulta em algumas regiões muito claras sobre a amostra e em algumas regiões mais escuras, além de diminuir a definição da superfície. O aspecto carregado e de contorno não tão bem definido nessas amostras quando comparadas, por exemplo, às outras imagens da Figura 5.10, é coerente com o alto teor de extrativos oleosos na amostra in natura.

Nas amostras extraídas (b-d) observa-se uma quantidade maior de material particulado depositado na superfície das amostras, em especial naquelas extraídas com SFE

com ou sem ultrassom. Isso pode ser atribuído à retirada de material do interior das partículas de sementes e também das suas bordas que, pela ação mecânica dos processos de extração, se desprendem e se redepositam na superfície.

Figura 5.9: Imagens de FESEM de partículas de sementes de maracujá: a) in natura; b) após extração com hexano em um extrator Soxhlet; c) após extração com CO2 supercrítico sem ultrassom

e d) após extração com CO2 supercrítico e ultrassom a 160 W.

(b)

(a)

hexano, enquanto a Figura 5.10 (b) foi obtida após extração de semente de maracujá por SFE sem ultrassom. Na Figura 5.10 (a), é possível observar um conjunto de partículas de diferentes tamanhos, com aspecto característico de material moído e com bordas que permitem a saída de material do interior da semente. Na Figura 5.10 (b), encontra-se a ampliação de uma dessas bordas, com destaque para a região circundada de amarelo, que mostra um depósito de partículas na superfície.

Figura 5.10: Imagens de FESEM de semente de maracujá após extração com: a) hexano em um extrator Soxhlet e b) CO2 supercrítico sem ultrassom. Imagens em aumentos pequenos mostrando o

panorama geral das partículas de farelo de maracujá. Barra de escala de 500 m em (a) e de 200 m em (b).

As amostras que passam pelos processos de extração possuem visivelmente uma distribuição de tamanhos menor que a da amostra in natura e, como as amostras se quebram mais durante os processos de extração com ultrassom, é mais comum a presença de bordas e de pedaços do tecido superficial que se destacam da partícula, como mostrado na Figura 5.11 (b). Assim, na amostra in natura, existem menos regiões de bordas e a morfologia que prevalece é a de um tecido liso, como mostrado na Figura 5.11 (a). Já nas

(b)

(a)

amostras extraídas, são encontradas morfologias como as apresentadas na Figura 5.11 (b-d), para amostras extraídas em Soxhlet (b) e por SFE com (d) ou sem ultrassom (c).

Figura 5.11: Imagens de FESEM de semente de maracujá: a) in natura; b) após extração com hexano em um extrator Soxhlet; c) após extração com CO2 supercrítico sem ultrassom e d) após

extração com CO2 supercrítico e ultrassom a 160 W.

É importante ressaltar que o efeito dos processos extrativos limita-se a retirar o

(b)

(a)

continuam lisas e sem rachaduras ou buracos após a extração, como eram na amostra in

natura. Isso pode ser observado na Figura 5.12, em que são mostradas imagens com grande

aumento de amostras de semente de maracujá in natura (a) e após a SFE, assistida por ultrassom com potência de 160 (b) e 640 W (c). A Figura 5.12 (c) mostra também a parede celular do tecido superficial, em que aparecem as pequenas fibrilas de celulose.

Figura 5.12: Imagens de FESEM de semente de maracujá: a) in natura e após SFE assistida por ultrassom com potência de b) 160 W e c) 640 W. Barra de escala de 3 m.

(b)

(a)