Biorrefinaria da casca do maracujá (Passiflora edulis sp.): extração de pectina e compostos bioativos e concentração dos extratos por membranas

Autor(es)

Débora Tamires Vitor Pereira

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia de Alimentos
• Data de defesa: 2023-11-23

Membros da banca

Julian Martínez; Cinthia Baú Betim Cazarin; Juliana Alves Macedo; Priscilla Carvalho Veggi; Beatriz Camargo Barros de Silveira Mello

• Orientador: Julian Martínez

Resumo

Estudos recentes vêm demonstrando que subprodutos de frutas são importantes fontes de compostos bioativos e polissacarídeos. Utilizar tecnologias verdes de extração e separação destes compostos é uma alternativa atraente, pois são métodos limpos. Neste contexto, foi estudado o aproveitamento da casca do maracujá, que é uma rica fonte de pectina e compostos fenólicos. A proposta de biorrefinaria incluiu a obtenção destes compostos utilizando extração com líquidos pressurizados assistida por ultrassom (UAPLE), extração com água subcrítica (SWE), líquidos eutéticos profundos pressurizados e concentração dos compostos fenólicos através dos processos de separação por membranas, especificamente a nanofiltração. As extrações de compostos fenólicos foram realizadas em cinéticas e avaliadas fenomenologicamente com o auxílio de modelagem matemática, utilizando os modelos "Spline e two-site". A casca do maracujá e a biomassa residual das extrações foram analisadas em termos de composição química, propriedades físicas e morfologia por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Os extratos foram avaliados quanto ao rendimento global, conteúdo de fenólicos totais, capacidade antioxidante (FRAP – "Ferric Reducing Antioxidant Power" e ORAC – "Oxygen Radical Absorbance Capacity"), e identificação e quantificação dos compostos fenólicos (UHPLC-QE HRMS – "Ultra High-Perfomance Liquid Chromatography-High-Resolution Mass Spcetrometry"). A análise econômica do processo da UAPLE em escala de bancada também foi avaliada. A partir da melhor condição obtida na UAPLE, foi estudada a nanofiltração do extrato obtido. Os seguintes parâmetros foram considerados para a avaliação do processo de nanofiltração relacionados à caracterização das correntes de permeado, concentrado e alimentação: fluxo mássico de permeação, redução do fluxo mássico, coeficiente de retenção, fator mássico de concentração, fenólicos e sólidos totais. A identificação e quantificação dos fenólicos presentes nos extratos e concentrados foram realizadas por UHPLC-QE HRMS. As membranas tiveram a superfície analisada por Microscopia de Força Atômica, morfologia por MEV e os mecanismos de incrustação avaliados. Os grupos funcionais e estruturas moleculares das membranas foram investigados por Espectrometria por Infravermelho com Transformada de Fourier. A pectina foi extraída da casca do maracujá in natura e da biomassa residual da UAPLE com líquidos eutéticos profundos pressurizados, SWE e extração convencional. A pectina extraída caracterizada quanto ao rendimento, massa molar, teor de ácido galacturônico e açúcares neutros, grau de esterificação e análise morfológica por MEV. Em relação aos resultados, a UAPLE na temperatura de 60 °C, intensidade ultrassônica de 360 W/cm2, pressão de 10 MPa e vazão mássica de solvente de 10 g/min mostrou-se a condição mais promissora para a extração de compostos fenólicos. A concentração de compostos bioativos usando membranas de poliamida com massa molar de corte entre 150 – 300 g/mol e filtração tangencial revelou ser mais favorável para o processo sequencial de extração e concentração dos extratos. Extração com solvente eutético profundo (ácido cítrico:glicose:água) pressurizado em 120 °C e SWE em 120 °C e 140 °C obtiveram os maiores rendimentos de pectina e apresentaram, respectivamente, pectina de alto e baixo grau de esterificação para serem usadas em diferentes aplicações. Com as melhores condições obtidas descritas, foi proposto um processo sequencial para uma proposta de biorrefinaria a partir da casca do maracujá (AU)

• Processo FAPESP: 18/15737-2 - Biorrefinaria da casca do maracujá (Passiflora edulis sp.): extração de pectina e compostos bioativos e concentração dos extratos por membranas
• Beneficiário: Débora Tamires Vitor Pereira
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado