Extração supercrítica em óleo de gergelim

Alguns trabalhos têm sido relatados na literatura visando à extração de óleo de gergelim e de seus princípios antioxidantes, através do uso de técnica supercrítica com CO2 como solvente.

Hu et al. (2004) avaliaram a atividade antioxidante e rendimento dos extratos obtidos via Soxhlet com hexano e EFS com CO2 supercrítico e constataram que o

melhor rendimento de extração foi alcançado em condições supercríticas, 400 bar e 35°C a uma vazão de CO2 de 2,5 mL/min, obtendo um rendimento de 51,83%. Quanto à

comparados com o extrato orgânico e outros antioxidantes sintéticos tais como BHT, Trolox e α-tocoferol.

Lu et al. (2007) identificaram e quantificaram componentes pertencentes à família do tri-terpenos conhecidos com fitoesteróis através de cromatografia líquida e espectroscopia de massa respectivamente. Os extratos analisados foram obtidos a partir de sementes de gergelim através de extrações convencionais utilizando hexano e extração supecrítica utilizando CO2 como solvente. Os ensaios de EFS foram realizados

a 450 bar e 55°C, durante 2 horas a uma taxa de escoamento de 8 mL de CO2/min. Os

teores totais de fitoesteróis nos extratos obtidos através da EFS foram superiores aos encontrados nos extratos obtidos com uso de hexano da ordem de 15%.

Rajaei et al. (2008) submeteram sementes de gergelim ao processo de extração supercrítica com dióxido de carbono. As condições ótimas de processo foram as seguintes: pressão de 350 bar, temperatura de 60°C, vazão de 1 mL CO2/min, 15% de

etanol como co-solvente, e tempo de 30 minutos de extração. Ainda foi realizada uma extração com solvente benzeno durante 4 horas, obtendo um rendimento de 23,3%. Este resultado ficou bem abaixo do obtido com uso de CO2 supercritico, 31,6%.

Corso et al. (2010) realizaram a extração supercrítica do óleo de gergelim utilizando como solventes o CO₂ supercrítico e o propano comprimido e ainda uma extração em Soxhlet com hexano até a exaustão da matéria prima. Estas técnicas foram comparadas com relação ao rendimento do processo, estabilidade oxidativa dos extratos e composição de ácidos graxos. Foi realizado um planejamento experimental 22 com triplicata no ponto central para os ensaios supercríticos, tendo o rendimento como variável dependente. Os ensaios com CO₂-SC foram realizados sob as seguintes condições: temperatura de 40 a 60 °C; pressão de 190 a 250 bar; vazão constante de 3 mLCO2/min e tempo de 8,5 a 23 h. Os ensaios com propano foram realizados com

temperatura de 30 a 60 °C; pressão de 80 a 120 bar e vazão constante de 0,8 mL/min e tempo de 40 a 70 min. A extração em Soxhlet durou 20 horas. Os extratos supercríticos apresentaram uma maior estabilidade oxidativa do que os extratos obtidos com propano e hexano. O melhor rendimento foi de 35% (66% em relação à extração Soxhlet com hexano), obtido através da EFS com CO2 à pressão de 250 bar e temperatura de 40°C

para um tempo de extração de 510 minutos.

Doker et al. (2010) realizaram a extração do óleo de gergelim utilizando o CO₂ supercrítico e avaliaram os efeitos de alguns parâmetros no processo, tais como:

pressão, temperatura, taxa de escoamento de CO₂-SC e tamanho de partícula. Foi constatado um aumento no rendimento quando se aumentava a pressão e a vazão de CO₂, sendo o rendimento também maximizado com a diminuição do diâmetro de partícula. O rendimento caiu severamente com o aumento da temperatura à pressão constante, principalmente devido à queda da solubilidade. O rendimento máximo obtido foi de 42,7 % (84,3% em relação à extração com hexano) e se deu nas seguintes condições: T = 50°C; P = 350 bar; vazão de 2 mL CO₂/min e tamanho de partícula de 300–600 μm.

Date et al. (2011) utilizaram CO2 supercrítico com o intuito de concentrar as

principais lignanas presentes no óleo residual na torta de gergelim. O material de partida foi o material residual (teor de óleo de 50%), subproduto resultante da prensagem a frio das sementes de gergelim. Visando encontrar as condições ótimas para obter o máximo teor de lignanas (sesamina, sesamol e sesamolina), foram avaliados os parâmetros pressão (200-400 bar) e temperatura (40-80°C). Vazão de CO2 (3 mL/min), diâmetro de

partícula (0,556 mm), e tempo de extração (4 horas) foram constantes. O melhor rendimento foi obtido a 60°C e 400 bar e alcançou 25% (massa de óleo residual obtido em relação à massa de gergelim). Os efeitos da pressão e temperatura foram extremamente relevantes no rendimento de lignanas. Ao aumentar a temperatura, o teor de lignanas caiu consideravelmente de 24 para 14 mg/g de óleo. A 60°C e 300 bar, em torno de 70% das lignanas obtidas foi de Sesamina, seguida de sesamolina e uma pequena fração de sesamol. O aumento da pressão causou uma queda drástica no teor de lignanas. A 200 bar e 60°C foram obtidos 63,3 mg/g de óleo, sendo 74,4% de sesamina e 25,5% de sesamolina. A 400 bar e 60°C o teor de lignanas foi reduzido em quase 75%, obtendo apenas 16 mg/g de óleo.

Date et al. (2011) ainda utilizaram o óleo (extrato), agora rico em lignanas, num processo de fracionamento com dióxido de carbono supercrítico. O objetivo foi concentrar ainda mais as lignanas no novo extrato obtido. Neste, o material de partida foi o próprio óleo extraído anteriormente. Foram colocados 20 mL desse óleo num vaso onde o CO2 supercrítico seria colocado em contato com o óleo mediante borbulhamento.

As condições operacionais dessa nova extração, ou fracionamento do óleo, foram as seguintes: pressão (200-400 bar), temperatura (40-80°C). Vazão de CO2 de 2 mL/min e

tempo de extração de 4 horas. Neste novo cenário, o aumento da temperatura foi positivo quanto à concentração de lignanas no extrato. A 300 bar e 80°C, foram obtidas

102 mg/g de óleo, sendo este o melhor resultado quando foi avaliado apenas o efeito da temperatura. Nesse extrato, foram identificados sesamina e sesamolina, praticamente na razão de 1:1. Não foi detectado sesamol. A diminuição da pressão aumentou consideravelmente o rendimento na recuperação de sesamina e sesamolina. A 60°C e 200 bar obteve-se o melhor resultado, chegando a uma concentração de sesamina de 131mg/g de óleo e de sesamolina de 133 mg/kg de óleo, totalizando 264 mg de lignanas/g de óleo.

Liang et al. (2012) também realizaram extração supercrítica de sesamina e sesamolina a partir de sementes gergelim, bem como seu enriquecimento mediante uso de CO2 supercrítico. As extrações foram conduzidas sob as seguintes condições: pressão

(350-650 bar) e temperatura (45-65°C). O rendimento máximo observado foi 45%, obtido a 450 bar e 60°C. Cromatografia gasosa mostrou que o teor de lignanas variou, a depender das condições de extração, de 3000 a 5000 ppm. Após obter o óleo rico em lignanas via fluido supercrítico, o óleo foi enviado para uma coluna de fracionamento visando enriquecer ainda mais o teor de lignanas. O óleo foi alimentado à metade da torre, entrando em contato com o fluxo de CO2 supercrítico aquecido em contracorrente.

No topo da coluna obteve-se o destilado do óleo e no fundo, o refinado. O destilado foi lavado com etanol várias vezes, obtendo um extrato puro, contendo praticamente sesamina e sesamolina.

Honarvar et al. (2013) também trabalharam com extração de óleo de gergelim mediante uso de CO2 supercrítico. Os fatores estudados foram: pressão (100-200 bar),

temperatura (40-60°C) e vazão de solvente (2-4g/min). O efeito mais significativo no processo, impactando positivamente o rendimento, foi o da pressão, aumentando o rendimento consideravelmente de 21% para 61% em óleo. O efeito da vazão de solvente também foi significativo, aumentando o rendimento de 36% para 60% quando esta foi aumentada de 2 para 4g CO2/min. A temperatura teve efeito significativo, porém teve

impacto negativo sobre o rendimento do processo. Ao aumentar a temperatura de extração o rendimento caiu de 60% para 38%.

Botelho et al. (2014) obtiveram extratos de óleo de gergelim obtidos com CO2

supercrítico. As condições operacionais escolhidas foram: pressão (200, 250, 300, 350 e 400 bar), temperatura (40 e 60°C), e uma vazão de CO2 constante de 3,5g/min. O tempo

de extração foi de 210 minutos e o rendimento variou de 37% para 53%, sendo este ultimo resultado obtido a 400 bar e 60°C. O extrato obtido nas condições de máximo rendimento foi analisado e apresentou uma quantidade considerável de fitosteróis.

Dentro dessa classe de compostos fenólicos, Botelho et al. (2014) destacaram uma gama de compostos identificados como stigmasterol, β-sitosterol, sitostanol, campesterol, campestanol, Δ-5-avenasterol, dentre outros compostos polares de grande atividade antioxidante, biológica, etc. Os teores desses compostos, extraídos via CO2 supercrítico

foi muito similar aos encontrados em extratos obtidos com hexano.