Ultrasound-assisted extraction of bioactive compounds from plant sources: optimization, kinetic, and modeling study

• Autor(a) principal: Teixeira, Bárbara Avancini
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: eng
• Título da fonte: LOCUS Repositório Institucional da UFV
• Texto Completo: https://locus.ufv.br//handle/123456789/31513; https://doi.org/10.47328/ufvbbt.2023.508
• topic: Extração (Quimica); Ultrassom; Extração por solventes; Compostos bioativos das plantas; Ciência de Alimentos

Nos últimos anos, tecnologias emergentes, como o ultrassom, têm sido implementadas na área de extração de compostos bioativos por apresentarem uma série de vantagens, quando comparadas as tecnologias convencionais. Tais vantagens podem incluir desde a diminuição do tempo do processo, do consumo de energia e do uso de solventes, bem como o aumento da recuperação dos compostos de interesse, da eficiência e da produtividade do processo. Neste contexto, o objetivo deste estudo foi otimizar a extração assistida por ultrassom de compostos bioativos (antocianinas e fenólicos totais) de três matérias-primas de origem vegetal: framboesas (matéria-prima rica em carboidratos simples como sacarose e frutose), tomate roxo (vegetal que contém fibras e outros compostos bioativos como licopeno), e batata-doce roxa (vegetal rico em carboidratos como amido). Para a otimização do processo de extração de compostos bioativos utilizando ultrassom foram estudadas três variáveis de processo: tempo (min), temperatura (°C) e razão sólido:líquido (m/v), utilizando o Delineamento Box-Behnken. A partir dos dados gerados pelo desenho experimental foi possível gerar equações de regressão de segunda ordem, gráficos de Pareto, e perfil desejabilidade. O perfil desejabilidade foi a ferramenta que possibilitou a otimização dos processos, por meio da combinação simultânea das variáveis estudadas, para se atingir a maior recuperação dos compostos bioativos de interesse. Os dados previstos pelo perfil desejabilidade foram validados experimentalmente em laboratório com uma precisão satisfatória, para as três matérias-primas estudadas. Na sequência, o processo de extração assistido por ultrassom otimizado, foi comparado ao processo de extração convencional, por extração por maceração com solventes. Em todos os casos, o uso do ultrassom aumentou significativamente a recuperação dos compostos bioativos de interesse. Já o estudo cinético e de modelagem só foram desenvolvidos apenas para a framboesa e para a batata-doce roxa. Para a framboesa, somente um modelo matemático foi validado. Enquanto que para a batata-doce roxa, três modelos matemáticos foram validados. Ademais, as três matérias-primas estudadas foram analisadas sob as lentes da microscopia eletrônica de varredura, a fim de observar as mudanças estruturais atribuídas a ação do ultrassom nas matérias-primas. Resumidamente, os estudos indicam que o processo de extração assistida por ultrassom é uma tecnologia eficiente para extração de compostos bioativos de fontes vegetais. Palavras-chave: Ultrassom. Extração. Compostos bioativos. Otimização. Cinética. Modelagem.