Acorn oil extraction by high-pressure

Abstract

In recent decades, there has been an increasing concern for consumer health, the pursuit of a well-being-oriented lifestyle and the preservation of the environment. These factors led to considering the use of green technologies. High-pressure is an emerging technology that has been highlighted for the extraction of bioactive compounds. Acorn is a very abundant fruit in Portugal, but is still sub-valorised, despite its lipid profile being very similar to that of olive oil. Thus, in this work, it is intended to valorise the acorn by extracting the oil by high pressure and subsequently evaluate the lipid profile and antioxidant activity of the oil. Several approaches were taken to improve oil extraction (solvents, methods, acorn: solvent ratios, etc.), having opted to study through a factorial experimental design the impact of pressure (0.1, 250 and 500 MPa), extraction time (5, 12.5 and 20 min) and temperature (10, 25 and 40 °C) on oil yield, the content of oleic acid, total saturated, monounsaturated and polyunsaturated fatty acids present in acorn oil. The surface response methodology was used to analyse the results, having then determined the optimal conditions predicted by the models that were properly validated. The models showed a satisfactory and adequate fit to the experimental data and the correlations of the models indicated that the models can be used to predict the results. However, the predicted and experimental results differed by more than 45%, which requires more validation tests in future. The optimum extraction condition for the yield was 394 MPa, 5 min and 40 °C, while for the other analysed parameters it was 500 MPa, 13 min and 10 °C. These extracts showed a remarkable antioxidant activity by DPPH up to 327.65 ± 33.40 µmol TE/ g oil. In addition, the main fatty acids were oleic (58-59%), linoleic (21-23%) and palmitic (14-15%). The yields obtained by high-pressure in optimal conditions were 19 e 37% lower than that obtained with Soxhlet. However, the oil extracted by high-pressure at 500 MPa, 13 min e 10°C showed a fatty acid composition similar to the oil extracted by the traditional method with the additional advantages of having been obtained 72 times faster and presenting greater oxidative stability. Acorn oils have good nutritional quality which, when conveniently recovered, can have numerous applications in different sectors, while at the same time valuing acorns. The results obtained in this study make high-pressure technology a promising process for extracting acorn oil.

Nas últimas décadas, o aumento da preocupação do consumidor com a saúde, a procura de um estilo de vida saudável, e a preservação do meio ambiente foram os principais fatores que levaram a considerar a utilização de tecnologias verdes. A alta pressão é uma tecnologia emergente que se tem vindo a destacar para a extração de compostos bioativos. A bolota é um fruto muito abundante em Portugal, mas ainda é subvalorizada, apesar do seu perfil lipídico ser muito semelhante ao do azeite. Assim, este trabalho teve como objetivo valorizar a bolota através da otimização da extração do óleo deste fruto por alta pressão e posterior avaliação do seu perfil lipídico e da atividade antioxidante. Várias condições foram estudadas para melhorar a extração do óleo (solventes, métodos, rácios bolota:solvente, etc.), tendo-se optado por estudar através de um desenho experimental fatorial o impacto da pressão (0.1, 250 e 500 MPa), tempo de extração (5, 12.5 e 20 min) e temperatura (10, 25 e 40 °C) no rendimento de óleo, no teor de ácido oleico e de ácidos gordos saturados, monoinsaturados e polinsaturados totais presentes no óleo de bolota. A metodologia de resposta de superfície foi empregue para analisar os resultados, tendo-se determinado depois as condições ótimas previstas pelos modelos que foram devidamente validados. Os modelos mostraram um ajuste satisfatório e adequado aos dados experimentais e as correlações dos modelos indicaram que os modelos podem ser utilizados para prever os resultados. No entanto, os resultados previstos e os experimentais diferiram mais de 45%, sendo necessário reforçar com mais ensaios de validação no futuro. A condição ótima de extração para o rendimento foi de 394 MPa, 5 min e 40 °C, enquanto que para os outros parâmetros analisados foi de 500 MPa, 13 min e 10 °C. Estes extratos apresentaram uma atividade antioxidante por DPPH relevante até 327.65 ± 33.40 µmol TE/ g óleo. Os ácidos gordos principais foram o oleico (58-59%), linoleico (21-23%) e palmítico (14-15%). Os rendimentos obtidos por alta pressão nas condições ótimas foram 19 e 37% inferiores do que o obtido com Soxhlet. No entanto, o óleo extraído por alta pressão a 500 MPa, 13 min e 10°C apresentou uma composição de ácidos gordos similar ao óleo extraido pelo método tradicional com as vantagens adicionais de ter sido obtido 72 vezes mais rápido e apresentar uma maior estabilidade oxidativa. Os óleos de bolota apresentam boa qualidade nutricional que, quando convenientemente recuperados, podem ter inúmeras aplicações em diversos sectores, e ao mesmo tempo promover o valor das bolotas. As otimizações obtidas neste estudo tornam a tecnologia de alta pressão num processo promissor de extração de óleo de bolota.