RESUMO
O objetivo deste trabalho foi maximizar o rendimento do processo de extração do óleo de amendoim, da cultivar BRS-151-L7, em meio aquoso, combinando a extrusão termoplástica do grão com a tecnologia enzimática. As principais variáveis foram concentração de enzima, tempo de reação, diluição substrato-água, na etapa de incubação enzimática. A aplicação de enzimas hidrolíticas e proteolíticas é uma das principais alternativas tecnológicas para a extração de óleos vegetais por ser considerada de baixo impacto ambiental. Além disso, o óleo obtido, apresenta qualidade superior ao obtido pelo processo convencional que utiliza solventes orgânicos, dispensando algumas etapas de refino, em especial a degomagem e o branqueamento. A análise estatística demonstrou que, em testes preliminares, o rendimento do processo dependeu significativamente do pré-tratamento do grão, aumentando de 40 para 65%, quando se substituiu o grão moído pelo grão processado por extrusão termoplástica. Na etapa de incubação, a variação na diluição de 1:3 para 1:5 promoveu um aumento de 50 para 65% no rendimento do processo com significância da ordem de 90%. A variação na concentração de enzima de 0,3 para 0,6%, no tempo de reação de 4 para 8 horas e na diluição de 1:5 para 1:7 não promoveram aumentos significativos no rendimento do processo de extração do óleo. O mais alto rendimento, cerca de 70%, foi alcançado a partir da variedade BRS-151-L7, extrusada a 90°C, 180 rpm e matriz de 5 mm, incubação de 4 horas e diluição substrato-água de 1:5.
Palavras-Chave: Amendoim, extração enzimática, óleo, extrusão termoplástica.
Márcio Ramatiz Lima dos Santos1
Suely Pereira Freitas2
Sonia Couri2
Jose Luis Ramirez Ascheri2
1 Doutorando em Irradiação de Alimentos-CENA/USP, Rua 37 n° 206 Vila Nova Ceres/GO CEP: 76.300-000, ramatiz@ibest.com.br.
2 Pesquisadores-Centro Nacional de Pesquisa de Tecnologia Agroindustrial de Alimentos – CTAA/EMBRAPA. Av. das Américas, 29.501-Guaratiba, Rio de Janeiro - RJ - 23020-470, Pabx: (21) 2410-7400.
INTRODUÇÃO
A extração enzimática aquosa de óleos vegetais tem emergido como uma técnica promissora (Rosenthal et al., 2001; Sharma et al., 2002). A extração aquosa se baseia na insolubilidade do óleo em água e consiste de 5 etapas: acondicionamento a quente da semente, moagem, extração e recuperação do óleo (Jonhson, 1983).
A extração enzimática consiste no uso de enzimas que solubilizam a parede celular liberando o óleo para o meio (Freitas at al, 1996). Muitos trabalhos têm demonstrado a viabilidade técnica da extração enzimática de óleos vegetais, com rendimentos acima de 80% (McGlone et al, 1986; Freitas et al, 1996; Barrios et al, 1990).
Muitos fatores podem afetar o tratamento enzimático como o perfil hidrolítico, concentração da enzima, pré-tratamento da semente, pH do meio, tempo de incubação, temperatura e tipo de vegetal (Deng et al, 1992).
A associação da extrusão termoplástica com o processo de extração enzimática de óleos vegetais, tem sido estudado como uma forma de aumentar o rendimento do processo. A extrusão age através do cisalhamento mecânico da parede celular, desnaturação protéica, gelatinização de amidos, inativação de enzimas e fatores antinutricionais (El-Dash, 1981).
MATERIAL E MÉTODOS
Utilizou-se sementes de amendoim da cultivar BRS-151-L7 (CNPA-EMBRAPA), que ficavam 5 horas a 65°C para facilitar o despeliculamento antes da extrusão.
As enzimas utilizadas foram: Celluclast 1.5 L FG (Novo Nordisk) e Alcalase L FG (Novo Nordisk).
Análises Físico-Químicas
O teor de óleo no grão e na torta foram obtidos pela extração em aparato de Butt com éter de petróleo (30-60°C) em fluxo contínuo por 4 horas e posterior remoção do solvente em rotaevaporador Büchi 461 Water Bath. O teor de óleo foi calculado por diferença em balança Mettler BA 204 toledo (AOAC, 1995).
Realizou-se análises de índice de peróxido, ácido graxo livre (AOAC, 1995) e perfil em ácidos graxos pelo método FAME (Hartman & Lago, 1973).
Para a extrusão termoplástica, utilizou-se uma extrusora Brabender DSE 45, dupla rosca com 4 zonas de aquecimento, matriz circular de 5 mm, temperatura 90°C, rotação de 180 rpm.
Extração Enzimática
Realizou-se experimentos para seleção dos parâmetros mais relevantes na etapa de incubação, envolvendo as variáveis: diluição substrato:água (1:3, 1:5 e 1:7), tempo de incubação (4 e 8 horas), concentração de enzimas (0,3 e 0,6%).
A amostra extrusada foi pesada e colocada em Becker 500 mL, adicionando-se 100 mL de água destilada 100°C e 15 minutos em banho-maria. Completava-se o volume com água destilada fria até atingir a diluição desejada, seguido da adição das enzimas no volume desejado e procedia-se à incubação pelo tempo experimental em câmara climática (FANEM-344) sob agitação (140 rpm). Após a incubação, as amostras eram centrifugadas (Heraeus-Christ/Criofuge 20-3). As fases foram separadas em funil de separação e filtrado com éter de petróleo como auxiliar e o solvente foi evaporado com fluxo de nitrogênio.
Análise Estatística
Foram realizadas no programa Statistica 6.0 by Statsoft 1984-1995, utilizando-se o “Experimental Desing Tool” para a codificação das variáveis, análise de efeitos e análise de variância (p< 0,05).
RESULTADOS E DISCUSSÃO
O teor de óleo da cultivar BRS-151-L7 foi de 48,0%. Estes dados são similares aos citados por Freire (1998). O teor médio de óleo na torta foi de 7,4%.
Tabela 1: Planejamento fatorial 24 para análise de efeito dos parâmetros na etapa de incubação e o Rendimento.
A análise estatística demonstrou um efeito pouco significativo da concentração das enzimas sobre o rendimento de óleo extraído, sendo a concentração de hidrolase (<55%) menos efetiva que a concentração de protease (>69%).
O tempo de incubação foi a variável mais significativa (>99%) seguida da diluição (>95%). O rendimento do processo aumentou 8,3% quando se reduziu o tempo de 8 para 4 horas na diluição de 1:5 e 3,7% na diluição 1:7.
As interações das variáveis (Tabela 2) que apresentaram um efeito significativo sobre o rendimento do processo foram: concentração de Celluclast e tempo de incubação (>97%), concentração das Enzimas Celluclast e Alcalase (>95%) e tempo de incubação e diluição (>87%).
Tabela 2: Análise de variância aplicada aos dados experimentais da extração enzimática do óleo de amendoim.
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Fatores |
Efeitos |
Significância |
|
Média/Interação |
60,54375 |
6,01E-10 |
|
Celluclast (1) |
0,23125 |
0,651059 |
|
Alcalase (2) |
-0,54375 |
0,309684 |
|
Tempo (3) |
-1,95625 |
0,009672 |
|
Diluição (4) |
1,26875 |
0,046138 |
|
1 e 2 |
1,31875 |
0,040744 |
|
1 e 3 |
-1,49375 |
0,02671 |
|
1 e 4 |
0,63125 |
0,24651 |
|
2 e 3 |
0,20625 |
0,685992 |
|
2 e 4 |
-0,31875 |
0,536953 |
|
3 e 4 |
0,89375 |
0,122341 |
Os resultados das análises de acidez, peróxido e estabilidade oxidativa demonstraram que o processamento enzimático em meio aquoso não alterou as propriedades químicas do óleo de amendoim, apresentando valor zero para o ìndice de peróxido e 0,33 para o teor de ácidos graxos livres.
O perfil em ácido graxos do óleo de amendoim obtido por tecnologia enzimática é apresentado na Tabela 3.
Os resultados mostram uma alta concentração de ácido Linoléico (C 18:1)e Oléico (C 18:2), que são considerado ácidos graxos essenciais para o ser humano por desempenharem diversas funções no metabolismo. A ausência do ácido Linoléico na dieta provoca dermatose, aumento da permeabilidade aquosa da pele, hiperplasia epitelial (aumento do tamanho dos poros) entre outros (Gonçalves, 1996).
Tabela 3. Perfil em ácidos graxos do óleo de amendoim obtido por extração enzimática aquosa.
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Ácido Graxo |
% |
|
C 16:0 |
12,90 |
|
C 18:0 |
3,85 |
|
C 18:1 CIS |
40,70 |
|
C 18:2 |
34,60 |
|
C 20:1 |
1,14 |
|
C 22;0 |
2,82 |
|
C 24:0 |
1,74 |
CONCLUSÕES
O processo de extração enzimática do óleo de amendoim é tecnicamente viável, em meio aquoso.O rendimento do processo de extração enzimática aquosa de óleo de amendoim foi comparável ao processo de prensagem do grão, apesar das baixas concentrações de enzimas (<0,5%) utilizadas. Este rendimento foi similar ao alcançado por Lanzani (1975) na extração de óleo de amendoim, usando concentrações de Celulase e Protease 10 vezes maiores.
As condições que apresentaram melhor rendimento de óleo foram na diluição 1:5 (substrato:água), tempo de incubação de 4 horas e concentração de Celluclast e Alcalase de 0,3%, respectivamente.
AGRADECIMENTOS: CAPES, EMBRAPA-CTAA, EAFCeres/GO
BIBLIOGRAFIA
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ROSENTHAL, A., PYLE, D.L., NIRANJAN, K., GILMOUR, S., TRINCA, L., 2001. Combined effect of operational variables and enzyme activity in aqueous enzymatic extraction of oil and protein from soybean. Enzyme Microb. Technol. 28, 499–509
SHARMA, A., KHARE, S.K., GUPTA,M.N., 2002. Enzyme assisted aqueous extraction of peanut oil. J. Am. Oil. Chem. Soc. 79, 215–218.