Recuperação sustentável de compostos bioativos a partir de biomassa de cereja doce no contexto da economia circular

Abstract

Resumo: As cerejas são frutas atrativas devido a sua composição, pois são ricas em muitos nutrientes como carboidratos, ácidos graxos e orgânicos, aminoácidos, vitaminas, minerais e fitoquímicos como melatonina, carotenoides, ácidos fenólicos e flavonoides. Sua composição é responsável pelas propriedades nutracêuticas conferidas a estes frutos. No mundo são produzidas mais de 2 milhões de toneladas de cerejas doces anualmente, dos quais 690.000 toneladas se convertem em resíduos. Esses resíduos são geralmente descartados resultando em impactos ambientais. Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo a valorização da biomassa de cereja doce (BCD), proveniente de frutos descartados por injúrias, por meio da obtenção de compostos bioativos de alto valor agregado. Inicialmente, diferentes solventes eutéticos profundos (DES, deep eutectic solvents) foram preparados e avaliados quanto à eficiência na extração sólido-líquido de flavonoides totais, sendo identificado o cloreto de colina: glicerol (1:2) como o sistema mais promissor. Em seguida, utilizou-se um planejamento de experimentos do tipo fatorial fracionado (com 3 fatores, 3 níveis e repetição do ponto central totalizando 11 experimentos) para definir as melhores condições da extração sólido-líquido assistida por dispersor de alto cisalhamento (ESL-D). As variáveis independentes e níveis avaliados foram rotação (5000, 10000 e 15000 rpm), tempo (5, 10 e 15 min) e temperatura (25, 35 e 45 °C), e o teor de flavonoides totais foi selecionado como variável dependente. As melhores condições operacionais (15.000 rpm, 15 min e 45 °C) resultaram em um rendimento de 5,14 mg equivalentes de quercetina/g de BCD seca. O extrato obtido foi posteriormente incorporado em eutecto-hidrogéis (EH), cuja caracterização demonstrou que a presença do DES contribuiu positivamente para suas propriedades físicas, além de favorecer a liberação controlada de flavonoides. Por fim, o sólido residual da extração foi avaliado como biofertilizante no cultivo de alface crespa (Lactuca sativa L.), variedade Grand rapids TBR, apresentando desempenho superior ao obtido com fertilizante sintético (NPK). Dessa forma, o presente trabalho contribui para uma valorização sustentável da BCD, alinhada aos princípios de economia circular por contribuir para qualidade do produto e promover práticas agrícolas sustentáveis

Abstract: Cherries are attractive fruits due to their composition, then are rich in many nutrients such as carbohydrates, fatty and organic acids, amino acids, vitamins, minerals and phytochemicals such as melatonin, carotenoids, phenolic acids and flavonoids. This composition is responsible for the nutraceutical properties conferred on these fruits. More than 2 million tons of sweet cherries are produced worldwide annually, of which 690,000 tons are converted to waste. Sweet cherry residues are frequently discarded, leading to considerable environmental impacts. In this context, the present study aimed to valorize sweet cherry biomass (SCB), derived from fruits discarded due to physical injuries, by obtaining high-value bioactive compounds. Initially, different deep eutectic solvents (DES) were prepared and evaluated for their efficiency in the solid–liquid extraction of total flavonoids, with choline chloride: glycerol (1:2) identified as the most promising system. Subsequently, a fractional factorial experimental design (with 3 factors, 3 levels, and central point replication, totaling 11 experiments) was employed to define the optimal conditions for high-shear disperser-assisted solid–liquid extraction (HSD-SLE). The independent variables and levels evaluated were speed (5000, 10000, and 15000 rpm), extraction time (5, 10, and 15 min), and temperature (25, 35, and 45 °C), while the total flavonoid content was selected as the dependent variable. The objective was to determine the optimal conditions for solid–liquid extraction assisted by a high-shear disperser (SLE-HSD), considering the total flavonoid content as the dependent variable. The best conditions (15,000 rpm, 15 min, 45 °C) yielded 5.14 mg quercetin equivalents/g of dry SCB. The extract obtained under these conditions was subsequently incorporated into eutectohydrogels (EH), whose characterization revealed that the presence of DES enhanced their physical properties and supported the controlled release of flavonoids. Furthermore, the residual solid from the extraction process was evaluated as a biofertilizer for the cultivation of crisp lettuce (Lactuca sativa L.), variety Grand Rapids TBR, showing superior performance compared to synthetic fertilizer (NPK). Overall, this work demonstrates the sustainable valorization of SCB, reinforcing the applicability of DES as green extraction media and contributing to the principles of the circular economy, by adding value to agro-industrial residues, improving product quality, and promoting environmentally sustainable agricultural practices