EXTRAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE PECTINAS CÍTRICAS
EXTRAÍDAS DA POLPA CÍTRICA PELETIZADA.
Williams P. Batista ¹*, Icaro G. P. Vieira², Francisca Noélia P. Mendes², Afrânio A. Craveiro², Alex N. L. Silva³.
¹* – Rede Nordeste de Biotecnologia – RENORBIO, Campus do Itaperi, Fortaleza-CE – williamspereira@ig.com.br; ² - Parque de Desenvolvimento Tecnológico – PADETEC, Campus do Pici, Fortaleza-CE;
Universidade Estadual do Ceará – UECE, Campus do Itaperi, Fortaleza-CE
A pectina está presente na parede celular primária e nas camadas intercelulares das frutas cítricas. Pode ser usada como agente geleificante sendo uma boa alternativa para a indústria alimentícia, farmacêutica e química. A obtenção de polissacarídeos é uma prática pouco desenvolvida nas indústrias de sucos de frutas. O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de um método no aproveitamento dos resíduos da indústria de sucos, como a polpa cítrica peletizada, além de melhorar seu valor agregado, diminuir custos operacionais, aumentar o rendimento operacional e obter pectina com elevado grau de pureza. Foram realizadas várias extrações com água, com ácido clorídrico e com oxalato de amônia, sendo que a solução de oxalato foi a que apresentou melhor rendimento. A extração foi realizada da seguinte maneira: aquecimento do material com a solução, elevação do pH, evaporação da água, precipitação, dissolução e liofilização do polissacarídeo. A pectina foi caracterizada através das análises de infravermelho, grau de esterificação, açúcares, umidade, cinzas. O método empregado mostrou ser bem eficaz na obtenção e purificação da pectina.
Palavras-chave: Pectinas, caracterização, obtenção, polpa cítrica peletizada.
Extraction and Characterization of the Citric Pectins Extracted from Citrus Pulp Pelet.
The pectin is present in citrus fruits in the primary cell wall and intercellular layers, can be used as a geleificante being an alternative to the industry food, pharmaceutical and chemical. The production of polysaccharides is not very well developed practice in the industries of fruit juices. The goal is the development of a practical method in the exploitation of the waste industry's juices as citrus pulp, and improve its value, reduce operating costs, increase operational efficiency and obtain pectin with high purity. Extractions were performed with water, others with hydrochloric acid and with ammonium oxalate, the oxalate solution to better performance. The extraction was performed by: heating the material with the solution, raising the pH, water evaporation, precipitation, dissolution and lyophilization of the polysaccharide. The pectin was characterized through analysis of infrared, degree of esterification, sugars, moisture, ash. The method used was shown to be effective in obtaining and purification of pectin.
Keywords: Pectins, characterization, production, citrus pulp pelet.
Introdução
A pectina é um polissacarídeo encontrado em todas as frutas cítricas e nas estruturas de bases de plantas superiores. É um elemento estrutural da parede celular primária e nas camadas intercelulares. As pectinas têm um papel importante no crescimento das plantas, ou seja, no processo de divisão celular. Normalmente a pectina pode ser usada como agente geleificante sendo uma boa alternativa para a indústria alimentícia, farmacêutica e química (1). Como um exemplo prático, a pectina pode ser utilizada em métodos que visam a conservação de frutas como o abacaxi
(2). A polpa cítrica peletizada, um produto de baixo valor agregado, é alvo de muitos estudos relacionados com a nutrição animal, enquanto que a obtenção de polissacarídeos é uma prática pouco desenvolvida nas indústrias de sucos de frutas mostrando um ineficiente aproveitamento dos resíduos produzidos. O processo de obtenção da pectina geralmente abrange a extração aquosa do material, a purificação do extrato e a separação da pectina. A extração da pectina pode ser realizada por meio aquoso ácido, básico, ou por ação de enzimas ou com agentes quelantes onde as pectinas também podem ser extraídas da parede celular por agentes quelantes de cálcio, como o oxalato de amônio e o EDTA (3).
O objetivo principal deste trabalho foi o desenvolvimento de um método prático no aproveitamento dos resíduos produzidos pela indústria de sucos, como a polpa cítrica peletizada (PCP), além de melhorar o valor agregado dos produtos desenvolvidos. Após a extração da pectina, o resíduo obtido poderá ser recomposto, o qual após secagem e peletização poderá ser utilizado como ração animal. As metodologias aplicadas tiveram como foco principal a diminuição dos custos operacionais, o aumento do rendimento, a obtenção da pectina com maior grau de pureza e principalmente um aproveitamento para a polpa cítrica peletizada.
Materiais e Métodos:
A Polpa Cítrica Peletizada foi adquirida no comércio local sem marca aparente e com seu uso indicado como ração animal.
Extração:
Foram realizadas três extrações com soluções diferentes: uma com água, outra com ácido clorídrico e outra com oxalato de amônia. Obedecendo as seguintes etapas: extração do material em solução de oxalato de amônio a 80ºC; elevação do pH com solução de hidróxido de sódio 1,0M; evaporação do excesso de água no sistema; precipitação da pectina com etanol em excesso, separação da pectina e da solução, dissolução da pectina em água e seca em estufa de circulação forçada de ar. Caracterização:
Determinação de Umidade:
O percentual de umidade foi realizado, colocando-se em cadinho de porcelana 2,0000g de material, após trituração, em estufa a 100 - 105ºC por 2 horas, retiradas, resfriadas e pesadas. Os passos relativos
à colocação do material na estufa por duas até sua pesagem após resfriamento foram repetidos até peso constante, seguindo-se o método recomendado pelas Normas do Instituto Adolfo Lutz (4).
Determinação de Cinzas:
O percentual de cinzas foi realizado, colocando-se em cadinho de porcelana 1,0000g de material, após trituração, em mufla aberta a 600ºC até sua carbonização. Logo após a carbonização a mufla foi fechada por 2 horas, retiradas, resfriadas e pesadas. Os passos relativos à colocação do material na mufla por duas até sua pesagem após resfriamento foram repetidos até peso constante, seguindo-se o método recomendado pela AOAC (1995) (5).
Determinação dos Açúcares:
Determinou-se a composição monossacarídica da amostra. Após hidrólise com solução de ácido súlfúrico a 20%, durante 3h em sistema de refluxo. O hidrolisado, após neutralização com carbonato de bário, foi submetido a cromatografia de camada delgada em cromatofolhas - AL TCL 20 x 20cm de Silicagel 60 F254 e em fase móvel ácido acético : clorofórmio : água (49 : 43 : 8). Os açúcares foram analisados por comparação com padrões de glucose, sacarose, frutose, ramnose, ácido galacturônico. Após a corrida cromatográfica a placa foi seca em estufa por 30 minutos e borrifada com revelador preparado com a seguinte mistura: 9,8mL de N – Butanol, 9,8mL de Éter Etílico, 0,320g de Ácido Fitálico, 0,184mL de Anilina e 0,4mL de Água.
Caracterização por Infravermelho:
Para a caracterização dos grupos funcionais utilizou-se um espectrofotômetro de infravermelho Varian 1000 FT – IR, Scinitar Series, empregando-se cela selada para caminho ótico de 0,1mm (janela de KBr em pastilha).
Grau de Esterificação:
A análise de determinação do grau de esterificação foi realizada por titulação potenciométrica, onde os ácidos livres foram titulados com Hidróxido de Sódio 0,1M e após saponificação do material o excesso de ácido clorídrico 0,1M foi titulado novamente com o Hidróxido. Os resultados anotados e feitos os cálculos (6).
Resultados e Discussão
Os percentuais de obtenção da pectina estão descritos na tabela 1.
Tabela 1 – Percentuais de obtenção de pectinas por diferentes processos de extração.
Solventes de Extração Média
Água 6,43%
Solução de Ácido Clorídrico (pH 1,5) 8,32%
Solução de Oxalato de Amônia (pH 4,6) 27,40%
Dentre os três processos de extração realizados, o que teve melhor rendimento foi o método que utilizou o oxalato de amônio apresentando um rendimento de 27,4%. O mesmo formou um material gelificante e de fácil dissolução na água. Este melhor percentual de obtenção da pectina para o oxalato de amônia é confirmado pela literatura (3).
A caracterização da PCP e do resíduo obtido da extração da pectina com a solução oxalato de amônia realizada em triplicata apresentaram os dados médios das análises:
Tabela 2 – Teor de umidade, cinzas e grau de esterificação das amostras de pectinas.
Análise PCP Resíduo
Média
Umidade 13,35% 12,32%
Cinzas 4,55% 5,34%
A caracterização da pectina realizada em triplicata apresentou os dados médios das análises:
Tabela 3 – Teor de umidade, cinzas e grau de esterificação das amostras de pectinas.
Análise Média
Umidade 12,60%
Cinzas 2,91%
As análises dos açúcares após a hidrólise e comparação com os padrões permitiu verificar a presença somente do ácido galacturônico e da ramnose. Em função da intensidade da cor a presença de ácido galacturônico é mais evidente.
A análise de infravermelho, conforme espectro na figura 1 mostrou respectivamente as seguintes absorções (cm-1) e seus assinalamentos: 3415 cm-1 - ν(OH); 1742cm-1 - ν(C = O)
COOH; 1420cm-1 – δ,ν(C = O)COOH; 1102 cm-1 ν(CC)(CO); 956 cm-1 - δ(CCH) δ(COH); 834 cm-1 - ν(C - OH); 688 cm-1 – Vibração de baixa freqüência do anel piranóide.
Figura 1 – Espectro de absorção na região do Infravermelho da pectina extraída com oxalato de
Conclusões
Este trabalho tem a finalidade de desenvolver um método que produzisse pectina, a partir da PCP com bom rendimento e pureza, assim o método de obtenção da pectina com a utilização do oxalato de amônio apresentou um rendimento superior ao ácido clorídrico e a água, sendo o método mais indicado para a obtenção da pectina.
O produto obtido foi então analisado por (IR, Hidrólise, seguido de CCD, Umidade, Cinzas, Grau de Esterificações) e chegamos à conclusão que a pectina obtida era de qualidade satisfatória. Em uma próxima etapa a pectina cítrica obtida por este método será submetida a uma análise mais ampla (RMN, Hidrólise seguida de FIPLcl, DSC, TGA, Viscosidade, etc.) para a sua completa caracterização.
Agradecimentos
Ao PADETEC por ceder o espaço necessário ao bom desenvolvimento do trabalho.
Referências Bibliográficas
(1) W. GÜNNEWIG; S. PECORONI; P. SCHÖTTLER; Technical - scientific documentation No. 14; 2ª revised edition 2002;
(2) H. M. C. AZEREDO; J.G. JARDINE; Ciência e Tecnologia de Alimentos, vol.20, n. 1, 2000, pag. 78 – 82;
(3) E. R. PINHEIRO; Dissertação de Mestrado; Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2007;
(4) IAL - Instituto Adolfo Lutz. Normas Analíticas do Instituto Adolfo Lutz. 3 ed. São Paulo, v.1, , 1985, pag. 533;
(5) AOAC – Association of Official Analytical Chemists. Official Methods of Analysis. 16 ª ed., Arlington, método n. 930.05, 1995;
(6) B. B. KOUBALA; G. KANSCI; L.I. MBOME; M. J. CRÉPEAU; J. F. THIBAULT; M. C. RALET; Food Hydrocolloids, Volume 22, Issue 7, October 2008, Pages 1345-1351;
(7) A. SYNYTSYA; J. COPÍKOVÁ; P. MATEJKA; V. MACHOVIC; Carbohydrate Polymers, Volume 54, Issue 1, 1 October 2003, Pages 97-106.
