Valorização de resíduos agroindustrial: extração e caracterização da mucilagem de cladódio da pitaya (Hylocereus undatus)

Abstract

A valorização de subprodutos agroindustriais é um exemplo de economia circular e ganha cada vez mais notoriedade na área científica em busca de compostos com alto potencial nutricional, bioquímico, médico e até mesmo cosmético. Os cladódios da pitaya gênero Hylocereus undatus, são classificados como fonte de mucilagem - hidrocoloides formadores de géis, com capacidade emulsificante, gelificante e espessante, atributos interessantes para a indústria química e de alimentos. E é baseado em todos esses potenciais que se objetivou a extração da mucilagem do cladódio da pitaya (espécie Hylocereus undatus) por métodos de extração alternativos visando a valorização deste resíduo agroindustrial. As metodologias utilizadas para extração da mucilagem através do pó do cladódio da pitaya Hylocereus undatus foram três: extração por método de banho ultrassônico (BS), extração por método de ponteira de ultrassom (PS) e extração por método de líquido pressurizado (PLE). Além da variação de parâmetros de processo como razão de banho (1:10,1:20,1:30), tipo de solvente (água ou etanol), granulometria do pó do cladódio (25-45 mesh Tyler ou 60-80 mesh Tyler) e tempo de extração (5, 10, 15 ou 20 minutos). Os resultados mostraram um melhor rendimento da mucilagem pelo método de líquido pressurizado ? com valores chegando a 59,07% do peso total - com os melhores parâmetros de razão de banho 1:30 (soluto: solvente), tendo água como solvente extrator, granulometria 60-80 mesh Tyler (pó mais fino, que aumenta a área de contato soluto: solvente) e tempo de extração de 10 minutos. Esta mucilagem apresentou como características tal composição a cada 100 g de mucilagem: 5,35 g de proteína, 67,5 g de carboidratos, 7,32 g de fibra bruta, 28,46 g de cinzas, umidade de 12,97%, fenóis igual a 0,094% e ação antioxidante expressa em ABTS com valor de 57,87 TEAC (µmol.g-1) e expresso em DPPH com valor de 92,61 TEAC (µmol.g-1). Os picos vibracionais observados por FTIR revelaram moléculas de COC, C-H e -OH. A análise reológica da mucilagem revela um fluido pseudoplástico não newtoniano com viscosidade variante com a tensão de cisalhamento e o tempo em que esta tensão é aplicada, muito semelhante com uma gelatina obtida de origem animal. Desta maneira, a mucilagem representa potencial na indústria química e de alimentos, além do seu potencial de extração verde e ótimo rendimento, também se apresenta como uma opção gelificante, espessante e/ou emulsificante de origem não animal.

Abstract: The valorisation of agro-industrial by-products is an example of circular economy and is gaining more and more notoriety in the scientific field in the search for compounds with high nutritional, biochemical, medical and even cosmetic potential. The cladodes of the pitaya genus Hylocereus undatus are classified as a source of mucilage - gel-forming hydrocolloids with emulsifying, gelling and thickening capacities, interesting attributes for the chemical and food industries. Based on all this potential, the aim was to extract mucilage from pitaya cladodes (Hylocereus undatus species) using alternative extraction methods, with a view to valorising this agro-industrial waste. There were three methodologies used to extract the mucilage from the pitaya cladode powder (Hylocereus undatus): extraction using the ultrasonic bath method (BS), extraction using the ultrasonic tip method (PS) and extraction using the pressurised liquid method (PLE). In addition to varying process parameters such as bath ratio (1:10, 1:20, 1:30), type of solvent (water or ethanol), cladode powder particle size (25-45 mesh Tyler or 60-80 mesh Tyler) and extraction time (5, 10, 15 or 20 minutes). The results showed a better yield of mucilage using the pressurised liquid method - with values reaching 59.07% of the total weight - with the best parameters of bath ratio 1:30 (solute: solvent), with water as the extracting solvent, particle size 60-80 Tyler mesh (finer powder, which increases the solute: solvent contact area) and extraction time of 10 minutes. This mucilage had the following characteristics per 100 g of mucilage: 5.35 g of protein, 67.5 g of carbohydrates, 7.32 g of crude fibre, 28.46 g of ash, 12.97% moisture, 0.094% phenols and antioxidant action expressed as ABTS with a value of 57.87 TEAC (µmol.g-1) and expressed as DPPH with a value of 92.61 TEAC (µmol.g-1). The vibrational peaks observed by FTIR revealed COC, C-H and-OH molecules. The rheological analysis of the mucilage reveals a non- Newtonian pseudoplastic fluid with a viscosity that varies with the shear stress and the time this stress is applied, very similar to gelatine obtained from animal origin. In this way, mucilage represents potential in the chemical and food industry, in addition to its green extraction potential and optimum yield, it also presents itself as a gelling, thickening and/or emulsifying option of non- animal origin.