Extração assistida por alta pressão de compostos bioativos a partir da casca de figo da Índia amarelo

Abstract

O principal objetivo deste trabalho foi estudar o efeito da pressão (0.1, 300 e 600 MPa), tempo de extração (5, 17.5 e 30 min) e concentração de etanol (0, 40 e 80%) na extração de compostos fenólicos, flavonóides, antocianinas e betalainas a partir de casca de figo da Índia resultante do processo de produção de vinagre. A atividade antioxidante foi determinada pelos métodos de ABTS, DPPH e FRAP em todos os extratos assim como os rendimentos totais. Foi efetuado um desenho experimental fatorial e os resultados foram analisados pela metodologia de resposta de superfície, tendo-se determinado depois as condições óptimas de extração previstas pelo modelo. Todos os modelos foram validados e a atividade antimicrobiana dos extratos obtidos nas condições optimas foi analisada usando a Escherichia coli e Listeria innocua. A concentração de etanol foi a variável que apresentou o maior efeito sobre o rendimento das extrações, seguindo-se a pressão e depois o tempo de extração. No geral, a alta pressão aumentou os rendimentos entre 6 e 17%, quando comparados com extrações realizadas sob as mesmas condições, mas a 0.1 MPa. Os modelos mostraram um ajuste satisfatório e adequado aos dados experimentais e as correlações dos modelos matemáticos obtidas indicaram que os modelos polinomiais quadráticos podem ser utilizados para prever os resultados. As condições ótimas de extração foram diferentes de acordo com o tipo de composto analisado. Os resultados experimentais e previstos diferiram menos do que 10%. Os extratos selecionados inibiram o crescimento de Escherichia coli e Listeria innocua, que se mostrou mais sensível. A extração por alta pressão apresentou vantagens em relação à extração por Soxhlet, aumentando a atividade antioxidante em média 27%. A extração de compostos fenólicos totais e betaxantinas aumentou 19% e 117%, respetivamente. Para além disto, os tempos de extração foram 8 a 48 vezes menores quando alta pressão foi usada. Os resíduos de figo da Índia são ricos em compostos bioativos que, quando convenientemente recuperados, pode ter inúmeras aplicações em diversos sectores, e ao mesmo tempo valorizam-se os resíduos de fruta. As otimizações obtidas neste trabalho tornam a tecnologia de alta pressão num processo de extração promissor para scale-up.

The main objective of this research was to study the effect of pressure (0.1, 300 and 600 MPa), extraction time (5, 17.5 and 30 min) and ethanol concentration (0, 40 and 80%) on total phenolics, flavonoids, anthocyanins and betalains from yellow prickly pear peels, a sub product of vinegar production. Antioxidant activity (ABTS, DPPH and FRAP methods) and total extraction yields were also determined for all extracts. A Box–Behnken design and Response Surface Methodology (RSM) were used to evaluate the effects and to estimate the optimum extraction conditions. Antimicrobial activity was evaluated against Escherichia coli and Listeria innocua in extracts performed under optimized conditions. Ethanol concentration was the variable that showed the greatest effect on extraction yields, followed by pressure and then the extraction time. In general, high pressure increased extraction yields between 6 and 17%, when compared with extractions performed under same conditions but at 0.1 MPa. The models showed satisfactory fitting and adequacy to the experimental data and the high correlation of mathematical models indicated that the quadratic polynomial models could be employed to predict the results and optimize the extraction conditions. The optimum extraction conditions were dependent on the class of compounds analyzed. Experimental and predicted results differ less than 10%. The selected extracts inhibited Escherichia coli and Listeria innocua growth. High pressure assisted extraction showed advantages in relation to Soxhlet increasing the antioxidant activity in average 27% and presenting similar total extraction yields. Total phenolic compounds and betaxanthins increased 19% and 117%, respectively. Moreover, the extraction times were between 8 to 48 times smaller when high pressure extraction was used. The prickly pear residues are rich in bioactive compounds that, when conveniently recovered, can have numerous applications in different sectors and at same time valorising the fruit residue. The optimizations obtained in this work make the high pressure technology applied to extraction process a promising process for scale up.