Biorrefino do subproduto do processamento do amendoim (Arachis hypogea L.) para a recuperação de compostos de alto valor agregado

Abstract

O amendoim (Arachis hypogea L.) é uma leguminosa nativa da América do Sul amplamente consumida devido a sua abundância em nutrientes e o alto valor energético, com alto teor de gorduras insaturadas (ômega 9 e ômega 6). O seu consumo vai desde grãos integrais a doces, pasta de amendoim e produtos de confeitaria. O seu processamento industrial gera três subprodutos, dentre eles a casca, a pele e a torta (oriunda da produção de óleo). Dentre os subprodutos do processamento do amendoim a pele (camada rosa avermelhada que circunda o grão) se destaca, devido a sua rica composição química (12% de proteínas, 16% de lipídeos e 72% de carboidrato e uma quantidade considerável de polifenóis). Alguns estudos destacam os flavonoides (como proantociadina, e seus derivados) como os principais compostos fenólicos presente na pele, compostos que estão diretamente ligados a potentes atividades biológicas (como antioxidantes e com atividade de inibição enzimática, por exemplo, a-amilases e acetilcolinesterase). Assim, o presente trabalho teve como objetivo obter extratos a partir do subproduto do processamento do amendoim (constituído prioritariamente pela pele) por meio do emprego de extrações convencionais (Soxhlet) e extrações verdes, extração supercríticas (SFE), com líquido pressurizado (PLE) e com água subcrítica (SWE), sendo com aplicações isoladas e integradas, estimulando uma economia circular, e o esgotamento parcial/total da matéria prima, num conceito de biorrefinaria. Os extratos obtidos foram avaliados quanto ao conteúdo fenólico total (pelo método de Folin-Ciocalteu), atividade antioxidante (pelos métodos de DPPH, ABTS, FRAP e descoloração do sistema ß-caroteno/ácido linoleico), atividade de inibição enzimática (frente as enzimas a-amilase, precursoras do distúrbio de Diabetes Mellitus e acetilcolinesterase, associada ao Alzheimer) e por fim foram realizadas análises de identificação e quantificação de ácidos graxos dos extratos apolares, obtidos por SFE e com Soxhlet (utilizando o hexano como solvente). Os extratos que apresentaram maior rendimento foram os obtidos por extrações Soxhlet com hexano (37,65%) e etanol (35,30%), sendo esses extratos com rendimentos estaticamente iguais ao obtido por extração com água subcrítica (37,63%). Os extratos obtidos com os solventes etanol/água (70:30 v/v) com líquido pressurizado e também com o mesmo solvente e método de extração pelo processo integrado foram os que apresentaram maior composição fenólica, 109,52 e 230,79 mg GAE g-1 extrato, respectivamente. A maior capacidade antioxidante nos extratos foi observada para a amostra obtida por PLE com etanol/água (70:30 v/v) no processo integrado, com exceção do método de descoloração do sistema ß-caroteno/ácido linoleico, cujo melhor resultado foi para o extrato obtido da amostra integral (sem o pré-tratamento SFE), mas também pelo mesmo procedimento anterior. Para os ensaios de inibição da enzima a-amilase os menores valores de IC50 foram observados para os extratos obtidos por PLE com etanol/água (70:30 v/v) e por extração Soxhlet (com etanol), ambos obtidos com a matéria prima integral, para as enzimas a-amilase pancreática suína (1,52 mg mL-1) e salivar humana (0,74 mg mL-1), respectivamente. O único extrato que apresentou atividade de inibição da enzima acetilcolinesterase foi o extrato obtido por PLE com etanol/água (70:30 v/v) com valor de IC50 de 3,54 mg mL-1. Os ensaios de cromatografia gasosa identificaram 8 ácidos graxos nos extratos apolares, com maiores concentrações de ômega 9 e o ômega 6. Por fim, o processo integrado se mostrou eficaz na recuperação de diferentes frações do subproduto do processamento do amendoim, com maiores rendimentos de processo e atividade antioxidante dos extratos, contribuindo assim para aumentar o esgotamento da matéria prima, sendo uma alternativa viável à obtenção de compostos naturais com diversos usos em indústrias farmacêuticas e alimentares.

Abstract: Peanut (Arachis hypogea L.) is an important legume native from South America widely consumed due its abundance in nutrients and high energy values, with high content of unsaturated fatty acids (omega 9 and omega 6). Peanut consumption ranges from whole grains to sweets, peanut butter and confectionery. Its industrial processing generates three underused by-products including shell, skin and peanut meal (from oil production). Among them, the peanut skin (reddish pink layer that surrounds the grain) stands out due to its rich chemical composition (12% of proteins, 16% of lipids and 72% of carbohydrates and a considerable fraction of polyphenols). Some studies highlight flavonoids (such as proanthocyanidin, and their derivates) and the main phenolic compounds present in the skins, compounds that is directly linked to potential biological activities (as antioxidant and enzyme inhibition activity, such as a-amylase and acetylcholinesterase enzymes). Thus, the present work aimed to obtain extracts from the by-products of peanut processing (composed primarily by the skins) through the use of conventional extractions (Soxhlet) and green extractions, such as supercritical extraction (SFE), with pressurized liquid (PLE) and subcritical water (SWE) in isolated and integrated process, simulating a circular economy, and partial/total depletion of raw material, in a biorefinery concept. The different extracts obtained were evaluated for phenolic content (by the Folin-Ciocalteu method), antioxidant activity (by the methods DPPH, ABTS, FRAP and ß-carotene/linoleic acid system discoloration), enzyme inhibition activity (against a-amylase enzymes, precursors of Diabetes Myelitis and acetylcholinesterase enzyme, Alzheimer precursors), finally, analysis of identification and quantification of fatty acids from nonpolar extracts, obtained by SFE and with Soxhlet (using hexane as solvent) were carried out. The highest yield was observed for Soxhlet extractions with hexane (37,65%) and ethanol (35,30%), which were statistically the same as those obtained by subcritical water (37,63%). The extracts obtained by ethanol/water (70:30 v/v) with pressurized liquid with the hole raw material and also by integrated process (with the same solvent and extraction process) presented the greatest phenolic composition, 109,52 and 230,79 mg GAE g-1 extract, respectively. The highest antioxidant capacity by all the evaluated methods was observed for ethanol/water (70:30 v/v) extract obtained by PLE in the integrated process (with SFE pretreatment of the raw material), except for the ß-carotene/linoleic acid system discoloration, whose best result was observed for the same technique and solvent, but with the integral raw material (without SFE pretreatment). Regarding to enzyme inhibition assays, the lowest IC50 value were observed for PLE with ethanol/water (70:30 v/v) as solvent and by Soxhlet extraction (with ethanol), both obtained with integral raw material (without SFE pretreatment) for porcine pancreatic (1,52 mg mL-1) and human salivary (0,74 mg mL-1) a-amylase enzyme, respectively. The only extract that showed inhibition of activity against acetylcholinesterase was the one obtained by PLE with ethanol/water (70:30 v/v) as solvent, with IC50 of 3,54 mg mL-1. Gas chromatography tests identified eight fatty acids in nonpolar extracts, being omega 9 and omega 6 the majoritarian fatty acids. Finally, the integrated process proved to be an effective system to recover different fractions of peanut processing by-product, improving the yield of the process and antioxidant activity, and also, contributed to partial/total depletion of raw material and a circular economy as a renewable source, being a viable alternative to obtaining natural compounds with different uses in the pharmaceutical and food industries.