Extração aquosa assistida por enzimas e caracterização das frações sólida, aquosa e oleosa de noz pecã [Carya illinoinensis (Wangenh) c. koch]

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Polmann, Gabriela
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/211502
Resumo: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Ciência dos Alimentos, Florianópolis, 2019
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spelling Extração aquosa assistida por enzimas e caracterização das frações sólida, aquosa e oleosa de noz pecã [Carya illinoinensis (Wangenh) c. koch]Ciência dos alimentosHidróliseTecnologia limpaPeptídeo HidrolasesÓleos vegetaisDissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Ciência dos Alimentos, Florianópolis, 2019A extração aquosa assistida por enzimas (EAE) é um processo alternativo para a obtenção de óleo comestível. Esta tecnologia merece destaque, pois permite a valorização da matéria-prima e o aumento do rendimento do óleo, priorizando a sustentabilidade do processo. O objetivo deste estudo foi realizar a extração de óleo de noz pecã em meio aquoso, assistida por enzimas, e caracterizar o óleo e as frações paralelas obtidas neste processo. Inicialmente, foram selecionadas as condições de extração, utilizando as enzimas comerciais Alcalase® e Celluclast®, adicionadas ao meio reacional isoladas ou simultaneamente. A Alcalase® foi selecionada para os ensaios subsequentes. Por meio de uma metodologia de planejamentos experimentais sequenciais, foi aplicado inicialmente um delineamento de Plackett-Burman (variáveis dependentes: temperatura, concentração de substrato, pH, concentração de enzima e agitação, e variável dependente: rendimento de óleo). Após, foi aplicado um Delineamento Composto Central Rotacional (variáveis dependentes: temperatura, concentração de substrato, concentração de enzima; e variável dependente: rendimento de óleo), em que foi possível maximizar a extração de óleo de noz pecã. O produto obtido nesta condição foi caracterizado e comparado com o óleo obtido por prensagem mecânica a frio (PMF), quanto aos índices de acidez, peróxidos e p-anisidina, à estabilidade oxidativa, ao perfil de ácidos graxos e ao teor de tocoferóis. A fração aquosa foi caracterizada em relação ao grau de hidrólise, perfil eletroforético, composição fitoquímica e atividade antioxidante. Em relação à fração sólida, foi feita a avaliação de sua composição nutricional e modificações estruturais após a extração. Observou-se que a concentração de substrato apresentou efeito significativo positivo no processo de extração. A condição de maximização de rendimento de óleo de noz pecã (65,25%) foi obtido na extração aquosa assistida pela Alcalase®, em um tempo de incubação de 4 horas, com uma concentração de substrato (noz pecã) de 0,40 g.mL-1, uma concentração de enzima de 1,50 g de enzima por 100 g de substrato, em solução tampão fosfato pH 8,0, à temperatura de 52 °C e 120 rpm de agitação. Os resultados de índice de peróxido referentes ao óleo obtido por EAE e por PMF foram de 1,91 e 1,90 mEq O2.kg-1 de óleo, respectivamente; o índice de acidez foi de 0,26 mg de KOH.g-1 para as amostras obtidas pelos dois métodos de extração; o índice de p-anisidina apresentou níveis não detectáveis para ambas amostras. A estabilidade oxidativa foi de aproximadamente 12 horas para os dois métodos de extração. O óleo obtido pelos dois processos apresentou elevadas concentrações de ácido oleico (acima de 70%), e um teor tocoferóis totais acima de 26 mg.(100 g)-1. Os resultados referentes à fração aquosa indicaram que as proteínas sofreram um grau de hidrólise de 3,94%. No perfil eletroforético, verificou-se que os peptídeos apresentaram uma massa molecular menor do que 15 kDa para as frações aquosas hidrolisadas enzimaticamente, enquanto as amostras sem a adição da enzima apresentaram uma massa molecular entre 10 e 37 kDa. Quanto à composição fitoquímica, a fração aquosa obtida no tratamento enzimático apresentou concentrações de fenólicos totais (726,33 mg GAE.(100 g)-1) e taninos condensados (122,31 mg CE.(100 g)-1) maiores do que na fração aquosa sem tratamento enzimático, bem como uma maior atividade antioxidante nos três ensaios realizados (Azul da Prússia, DPPH e peroxidação lipídica). Os resultados em relação à fração sólida indicaram que houve modificação na composição nutricional e na estrutura microscópica da noz pecã após o processo enzimático, comparado com a matéria-prima in natura. Os resultados obtidos na presente pesquisa indicam que a EAE tem potencialidades tecnológicas para substituir o processo de PMF, visando a obtenção de óleo de noz pecã, pois é atrativa em termos de quantidade e de qualidade do produto obtido. Além disso, o processo enzimático permite a obtenção de frações aquosa e sólida, que são hidrolisados que apresentam uma composição interessante para aplicação na formulação de alimentos.Abstract: Enzyme-assisted aqueous extraction (EAE) is an alternative process for obtaining edible oil. This technology deserves prominence because it allows the valuation of the raw material and the increase in oil yield, prioritizing the sustainability of the process. The aim of this study was to perform the extraction of pecan nut oil in an aqueous medium, assisted by enzymes, and to characterize the oil and the side fractions obtained in this process. First, the extraction conditions were selected using the commercial enzymes Alcalase® and Celluclast®, added to the reactional medium isolated or simultaneously. Alcalase® was selected for subsequent assays. Through a methodology of a sequential experimental planning, a Plackett-Burman design was first applied (dependent variables: temperature, substrate concentration, pH, enzyme concentration and stirring, and dependent variable: oil yield). Then, a rotational Central Composite Design (dependent variables: temperature, substrate concentration, enzyme concentration; and dependent variable: oil yield) was performed, and it was possible to maximize the extraction of pecan nut oil. The product obtained in the chosen reaction condition was therefore characterized and compared to the oil obtained by Cold Mechanical Pressing (CMP), for the acid, peroxides and p-anisidine values, the oxidative stability, fatty acids profile and tocopherols content. The aqueous fraction was characterized in relation to the degree of hydrolysis, electrophoretic profile, phytochemical composition and antioxidant activity. The nutritional composition and structural modifications of the solid fraction were evaluated. The substrate concentration had a significant effect on the process. The condition of maximization of pecan oil yield (65.25%) was obtained by the assisted aqueous extraction with Alcalase®, in an incubation time of 4 hours, with a substrate load (pecan) of 0.40 g.mL-1, an enzyme load of 1.50 g of enzyme per 100 g of substrate, in phosphate buffer solution pH 8.0, at a temperature of 52 °C and 120 rpm of stirring. The results for the peroxide value for the oil obtained by EAE and by CMP were 1.91 and 1.90 mEq O2.kg-1 of oil, respectively; the acid value was 0.26 mg of KOH. g-1 for the samples obtained by both extraction methods; the p-anisidine value showed undetectable levels for both samples. Oxidative stability was approximately 12 hours for the two extraction methods. The oil obtained by both processes showed high concentrations of oleic acid (above 70%), and a total tocopherols content above 26 mg. (100 g)-1. The results referred to the aqueous fraction indicated that the proteins suffered a degree of hydrolysis of 3.94%. In the electrophoretic profile, it was found that the peptides presented a molecular mass smaller than 15 kDa for the aqueous fractions enzymatically hydrolysed, while the samples without the addition of the enzyme presented a molecular mass between 10 and 37 kDa. In relation to the phytochemical composition, the aqueous fraction obtained in the enzymatic treatment showed concentrations of total phenolics (726.33 mg GAE.(100 g)-1) and condensate tannins (122.31 mg CE.(100 g)-1) higher than in the aqueous fraction without enzymatic treatment, as well as a higher antioxidant activity for the three performed assays (Prussian Blue, DPPH and lipid peroxidation). The results related to the solid fraction indicated that there was a change in the nutritional composition and microscopic structure of the pecan after the enzymatic process, compared to the in natura pecan nut. The results obtained in the present research indicate that EAE has technological potential to replace the CMP process, aiming to obtain pecan nut oil, since it is attractive in terms of quantity and quality of the product obtained. In addition, the enzymatic process allows obtaining aqueous and solid fractions, which are hydrolyzed which have an interesting composition for application in food formulation.Feltes, Maria Manuela CaminoUniversidade Federal de Santa CatarinaPolmann, Gabriela2020-08-20T05:38:33Z2020-08-20T05:38:33Z2019info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis134 p.| il., gráfs., tabs.application/pdf362350https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/211502porreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2020-08-20T05:38:33Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/211502Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732020-08-20T05:38:33Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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