Enriquecimento de óleo de soja com carotenoides de Cucurbita moschata : extração assistida por alto cisalhamento e avaliação de estabilidade oxidativa

Abstract

Resumo: O objetivo desta pesquisa foi avaliar o efeito de um misturador de alto cisalhamento – Ultra-Turrax – e do enriquecimento de carotenoides nas propriedades do óleo de soja. Primeiramente, investigaram-se as condições adequadas para a extração dos carotenoides presentes na polpa da abóbora (Cucurbita moschata), utilizando óleo de soja como solvente. As variáveis analisadas incluíram tempo (1 a 15 minutos), rotação (3.000 rpm, 5.000 rpm e 10.000 rpm) e temperatura (25 °C, 45 °C e 65 °C). Os resultados mostraram que, a 25 °C, o aumento da rotação do dispersor de 5.000 rpm para 10.000 rpm não resultou em melhora significativa na extração dos carotenoides. Assim, as condições de 5.000 rpm e 9 minutos foram selecionadas para as etapas subsequentes do trabalho, resultando na extração de 348,126 µg equivalentes de ßcaroteno/g de amostra seca a 25 °C. Em seguida, avaliou-se o efeito do aumento da temperatura (45 °C e 65 °C), que resultou em um acréscimo no teor de carotenoides extraídos. No entanto, o aumento da temperatura para 65 °C apresentou um efeito negativo na capacidade antioxidante dos extratos avaliados. O óleo neutro também foi submetido às mesmas condições de tempo, rotação e temperatura aplicadas na extração, mas sem o material vegetal, com o intuito de verificar a influência das condições de processo nas propriedades oxidativas e na estabilidade do óleo. A degradação do óleo pelo dispersor de alto cisalhamento foi determinada por meio do coeficiente de extinção, do índice de acidez e do perfil de ácidos graxos, evidenciando indícios de oxidação primária e secundária, além da diminuição dos ácidos graxos insaturados. Essas alterações ocorreram, provavelmente, em decorrência da degradação e oxidação (termo-oxidação) resultantes dos fenômenos de turbulência, cavitação e tensão de cisalhamento gerados pelo dispersor. Entretanto, na presença dos carotenoides, o óleo de soja demonstrou maior estabilidade, além de apresentar temperaturas de decomposição superiores às do óleo neutro, conforme determinado pela análise termogravimétrica . Por fim, a extração assistida por dispersor de alto cisalhamento mostrou-se uma técnica rápida e eficaz para a extração de carotenoides utilizando óleo de soja como solvente, e o enriquecimento do óleo com carotenoides contribuiu positivamente para sua estabilidade térmica e oxidativa.

Abstract: This research aimed to evaluate the effect of a high-shear mixer – Ultra-Turrax – and the enrichment of carotenoids on the properties of soybean oil. Initially, the conditions suitable for extracting the carotenoids in pumpkin (Cucurbita moschata) pulp using soybean oil as a solvent were investigated. The analyzed variables included time (1 to 15 minutes), rotation (3,000 rpm, 5,000 rpm, and 10,000 rpm), and temperature (25 °C, 45 °C, and 65 °C). The results showed that at 25 °C, increasing the mixer speed from 5,000 rpm to 10,000 rpm did not significantly improve the extraction of carotenoids. Thus, the conditions of 5,000 rpm and 9 minutes were selected for the subsequent stages of the work, leading to the extraction of 348.126 µg equivalents of ß-carotene/g of dry sample at 25 °C. Next, the effect of increasing the temperature (45 °C and 65 °C) was evaluated, resulting in an increase in the extracted carotenoid content. However, raising the temperature to 65 °C had a negative effect on the antioxidant capacity of the evaluated extracts. The neutral oil was also subjected to the same time, rotation, and temperature conditions applied in the extraction but without the plant material, aiming to verify the influence of process conditions on the oxidative properties and stability of the oil. The degradation of the oil by the high-shear mixer was determined through the extinction coefficient, acid value, and fatty acid profile, revealing indications of primary and secondary oxidation, as well as a decrease in unsaturated fatty acids. These changes likely occurred due to degradation and oxidation (thermo-oxidation) resulting from the phenomena of turbulence, cavitation, and shear stress generated by the mixer. However, in the presence of carotenoids, soybean oil demonstrated greater stability and exhibited higher decomposition temperatures than the neutral oil, as determined by thermogravimetric analysis. In conclusion, the extraction assisted by a high-shear mixer proved to be a rapid and effective technique for extracting carotenoids using soybean oil as a solvent, and the enrichment of the oil with carotenoids positively contributed to its thermal and oxidative stability.