AVALIAÇÃO DO POTENCIAL DO ÓLEO EXTRAÍDO DE RESÍDUOS DE SEMENTES DE NOZ-MACADÂMIA (Macadamia integrifolia)

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1 AVALIAÇÃO DO POTENCIAL DO ÓLEO EXTRAÍDO DE RESÍDUOS DE SEMENTES DE NOZ-MACADÂMIA (Macadamia integrifolia) 1 Ariana Luparelli Rigueti, 2 Cristiane de S.S. Pereira, 3 Marisa Fernandes Mendes 1 Discente do curso de Engenharia Química da UFRRJ 2 Bolsista de Pós Graduação/CAPES/UFRRJ 3 Professora do Departamento de Engenharia Química da UFRRJ 1,2,3 Departamento de Engenharia Química - Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro. BR 465, Km 7, Seropédica - RJ, CEP marisamf@ufrrj.br RESUMO A produção de noz macadâmia no Brasil ainda é pequena, mas cerca de 95% das nozes produzidas são destinadas à exportação. Durante o beneficiamento, as nozes se quebram, e essa parcela não pode ser exportada devido aos altos padrões de qualidade que são exigidos. No mercado interno, seu uso se dá em aditivos em chocolates e seu óleo é disputado pela indústria de cosméticos. O objetivo deste trabalho é avaliar a viabilidade do uso do óleo extraído de um resíduo de noz-macadâmia supostamente contaminado devido ao armazenamento inadequado. Foram realizadas extrações do óleo da noz-macadâmia em duplicata, utilizando o extrator Soxhlet, obtendo-se um rendimento de 57,13% em massa, quando utilizado o etanol como solvente e o tempo de operação de 4 horas. O índice de iodo obtido evidencia que o óleo da noz-macadâmia, é composto, em sua maioria, por ácidos graxos mono-insaturados. O valor baixo, encontrado para o índice de iodo, classifica o óleo como nãosecativo. O valor alto obtido, através das análises de índice de saponificação, mostra que o óleo necessita de altas quantidades de uma base, na produção de sabão, provando ter este óleo, características positivas na fabricação de sabão. Palavras-Chave: ácido graxo, etanol, Soxhlet, óleo, resíduo de noz macadâmia INTRODUÇÃO A macadâmia, pertencente à família das Proteaceae, é uma frutífera nativa das florestas tropicais da costa da Austrália. Apesar de dez espécies terem sido identificadas, apenas duas espécies são plantadas comercialmente, Macadamia tetraphylla e Macadamia integrifolia (Kaijser et al., 2000). A espécie M. integrifolia caracteriza-se por árvores perenes de médio a grande porte, alcançando entre quinze e vinte metros de altura. Os frutos são globosos e de cor verde escura. A amêndoa é envolta por uma casca de cor castanha, muito dura. As nozes podem variar em sua coloração, desde creme até tons amarelados (Sobierajski et al., 2006). Quando maduros, os frutos caem e podem ser colhidos diretamente do chão, não sendo necessário a utilização de máquinas para fazer a colheita. A noz macadâmia vem sendo cultivada em vários estados brasileiros, destacando-se as áreas de São Paulo (30%), Espírito Santo (31,5%), Bahia (18%) e Rio de Janeiro (10%). Nas Figuras 1 e 2 podem ser observados os frutos e as sementes da noz macadâmia, respectivamente. Aproximadamente, 95% da produção brasileira é destinada à exportação. O uso pela indústria é crescente, visto que pode ser consumida in natura ou em alimentos processados, para fabricação de bolos, biscoitos, chocolates e sorvetes (Stephenson, 2005). Figura 1 Frutos da noz-macadâmia. Figura 2 Sementes da noz macadâmia. VIII Congresso Brasileiro de Engenharia Química em Iniciação Científica 27 a 30 de julho de 2009 Uberlândia, Minas Gerais, Brasil

2 No mercado interno, a macadâmia que não se destina à indústria, é vendida pronta para o consumo, descascada e salgada, em pacotes de 100g à 150g (Sobierajski et al., 2006). O óleo da noz macadâmia é rico em ácidos graxos monoinsaturados, sendo encontrado em maior quantidade o ácido oléico, que auxilia na redução dos níveis de triglicerídeos e de colesterol, diminuindo, dessa forma, os riscos de doenças cardíacas (Borompichaichartkul et al., 2009 apud Grag et al., 2003). Além disso, reduz a taxa de açucar no sangue e favorece a quebra de gordura nos tecidos que envolvem o fígado e o coração. No Brasil, há uma pequena produção de óleo de noz macadâmia. Para essa finalidade, as nozes não precisam ter boa aparência, no entanto, não podem ter depreciações, como mofo, ranço e umidade, sendo utilizado para fins farmacêuticos e alimentares. As nozes que se quebram durante o beneficiamento, não podem ser exportadas, devido à exigência de um padrão de alta qualidade para a exportação. Diante disso, o presente trabalho visa encontrar uma finalidade para esta parcela de noz macadâmia, cerca de 5% da produção brasileira, que se quebra durante o beneficiamento. Mendes et al. (2008), em um trabalho anterior, avaliaram a composição do óleo extraído da noz macadâmia. Na Tabela 1 são apresentadas as porcentagens dos ácidos graxos encontrados no óleo extraído com etanol e com o tempo de operação de 4 horas. Tabela 1 Composição do óleo da nozmacadâmia extraído com etanol com tempo de operação de 4 horas (Mendes et al., 2008) Estrutura Ácidos graxos % (v/v) C14:0 Mirístico 0,726 C16:00 Palmítico 9,346 C16:1Ω9 Palmitoléico 24,641 C18:00 Esteárico 2,469 C18:1Ω9 Oléico 56,351 C18:2Ω6 Linoléico 2,627 C18:3Ω3a α-linoléico 2,055 C20:00 Araquidônico 1,785 O objetivo deste trabalho é investigar o potencial do óleo extraído de um resíduo de sementes de noz macadâmia contaminada ou supostamente contaminada, visando reaproveitálo para a produção de sabão e, futuramente, como matéria-prima para a produção de biodiesel. Materiais MATERIAIS E MÉTODOS A extração e a determinação do teor de óleo da noz macadâmia, assim como as características químicas foram realizadas com base nas normas definidas pela American Oil Chemists' Society. As nozes sem casca, doadas para o desenvolvimento desse estudo, foram trituradas utilizando-se um utensílio doméstico, visando aumentar a superfície de contato entre a noz e o solvente, a fim de se obter um maior rendimento na extração do óleo. Em seguida, as nozes trituradas foram passadas em um conjunto de peneiras e a fração retida entre as peneiras 7 e 8 mesh (série Tyler) foi utilizada na extração. A umidade média das nozes calculada, baseando-se na norma AOCS Bc 2-49 (1990), foi de 4,71%. As sementes, aproximadamente 5g, foram colocadas em cápsulas de alumínio, que foram postas em estufa e pesadas, até peso constante. Extração com Soxhlet Para a extração do óleo foi usado o extrator soxhlet, utilizando dois tipos de solventes orgânicos: hexano e etanol. Aproximadamente, 10 gramas de noz macadâmia foram adicionadas a um cartucho de celulose e alimentadas ao extrator Soxhlet que, unido a um condensador e a um balão de 500mL, contendo 150mL de solvente, se mantinha em refluxo contínuo através da vaporização do solvente causada pelo contato entre o balão e a placa de aquecimento. O solvente em questão evapora-se e condensa-se sobre o material sólido, concentrando o óleo no balão. O aparato experimental montado pode ser observado na Figura 3. Figura 3 Aparato experimental do Soxhlet montado em duplicata. Os experimentos foram realizados em duplicata com diferentes tempos de extração, variando entre 2, 4 e 6 horas. Após a realização das extrações, os produtos foram direcionados para um rota-vapor (Fisatom, modelo 802M), sendo utilizada uma

3 bomba de vácuo (Fisatom, modelo ), como mostra a Figura 4, para a evaporação do solvente, obtendo, dessa forma, o óleo da noz macadâmia praticamente isento de solvente. Os dados obtidos da extração de óleo da noz-macadâmia utilizando o extrator Soxhlet foram analisados através da eficiência, definindoa como a razão entre a massa de óleo extraída e a massa de semente inicial alimentada (resíduo) no cartucho de celulose. A Tabela 2 mostra a eficiência, em percentual, do processo de extração do óleo com Soxhlet, variando o solvente utilizado, assim como o tempo operacional. Tabela 2 Eficiência da extração com Soxhlet. Solvente Eficiência (g/g) Etanol 46,38 57,13 52,35 Hexano 51,01 55,44 57,32 Figura 4 Evaporação do solvente utilizando rota-vapor e bomba de vácuo. Metodologia de Análise As propriedades mais comuns de se avaliar em óleos vegetais e que fornecem uma boa avaliação para a produção de biodiesel são o índice de iodo e o de saponificação. Índice de Iodo O método utilizado na determinação do índice de iodo baseia-se na quantidade de iodo, em gramas, absorvida por 100 gramas de óleo ou gordura. O índice de iodo avalia o grau de insaturação de um óleo. Quanto maior o teor de ácidos graxos insaturados, maior o índice de iodo. Foi determinado com base na norma AOCS Cd 1b-87 (1993). Índice de Saponificação O índice de saponificação é definido como o número de miligramas de hidróxido de potássio necessário para saponificar um grama de óleo ou gordura. É inversamente proporcional ao peso molecular médio dos ácidos graxos presentes no óleo, isto é, quanto menor o tamanho da cadeia do ácido graxo, maior a quantidade de hidróxido de potássio necessária para a reação. Quanto maior a quantidade de base usada na saponificação, melhor será a qualidade do sabão formado. O índice de saponificação foi determinado com base na norma AOCS Cd 3-25 (1990). RESULTADOS E DISCUSSÕES Como pode ser observada na Tabela 2, a eficiência da extração mostra que os dois solventes são capazes de extrair o óleo da noz macadâmia, provando que o hexano pode ser substituído pelo etanol, sem grandes perdas no processo. Comparando-se as extrações com um tempo de operação de 2 horas e 4 horas para o etanol, é possível observar um aumento de, aproximadamente, 10% na eficiência da extração. Avaliando as diferenças no tempo de operação, observa-se que nas extrações realizadas durante 4 horas, a utilização do etanol como solvente apresenta melhores resultados quando comparados ao uso do solvente hexano. De acordo com a Figura 5 é possível observar a coloração do óleo de noz macadâmia extraído pelos dois solventes. Os óleos apresentados na figuras são oriundos do evaporador rotativo. O óleo extraído com etanol apresentou uma coloração amarelo escuro, enquanto o óleo extraído com hexano possui uma coloração amarelo claro, apresentando-se mais límpido. Essa mesma característica de coloração já foi observada em outras sementes. Figura 5 Óleo extraído da noz macadâmia. Em A, com etanol e em B, com hexano. A cor característica do óleo extraído pelo solvente etanol pode ser justificada pelo fato deste solvente extrair outros compostos além dos extraídos pelo solvente hexano. Nas extrações com duração de 6 horas, observou-se que,

4 quando o solvente etanol foi utilizado, houve uma diminuição na eficiência da extração. Isso pode ser atribuído ao possível craqueamento térmico do óleo. Características Químicas Para a determinação do índice de iodo e do índice de saponificação, as análises foram realizadas em triplicata com o óleo extraído utilizando os dois diferentes solventes combinados à variação do tempo de operação. A Tabela 3 apresenta o índice de iodo do óleo extraído com etanol e hexano, variando-se o tempo de operação e compara também os valores encontrados para o pinhão-manso (Pereira, 2009). Tabela 3 Índice de Iodo (gi 2 /100g) dos óleos extraídos da noz macadâmia e do pinhãomanso, com etanol e hexano, com diferentes tempos de operação. Solvente Índice de Iodo Noz macadâmia Etanol 68,85 68,2 68,28 Hexano 67,93 67,53 68,6 Pinhão manso (Pereira, 2009) Etanol Hexano Observa-se, na Tabela 3, que não houve variações significativas comparando-se os solventes e os diferentes tempos de operação. Os índices de iodo encontrados são considerados baixos confirmando a presença, em maior porcentagem, do ácido oléico (Borompichaichartkul et al., 2009 apud Grag et al., 2003). Os resultados da noz macadâmia e do pinhão manso mostram que o pinhão apresenta um maior grau de insaturação. De acordo com seu índice de iodo, os óleos são classificados em três categorias principais. Um índice de iodo maior que 170 indica a presença de duplas ligações conjugadas e classifica o óleo como secativo. Óleos com índice de iodo entre 100 e 170, indica a presença de duplas ligações e são classificados como semisecativos. Óleos com índice de iodo menor que 100, apresentam cadeias com ausência parcial ou total de duplas ligações, classificando o óleo como um óleo não-secativo (Temperine, 2009). O índice de saponificação é uma indicação da quantidade relativa de ácidos graxos de alto e baixo peso molecular. Uma quantidade grande de ácidos graxos com baixo peso molecular requer mais KOH para a saponificação. Isto acontece porque, em um mesmo peso de amostra, a quantidade de grupos carboxílicos será maior em triacilgliceróis com ácidos graxos de baixo peso molecular, e, conseqüentemente, o consumo de KOH será maior. Quanto maior o índice de saponificação, maior quantidade de base será consumida. Diante das características descritas, pode-se dizer que é um óleo indicado para a fabricação de sabão. Na Tabela 4 são apresentados os valores de índice de saponificação obtidos para as extrações realizadas com os dois diferentes solventes variando-se o tempo de operação. Tabela 4 Índice de Saponificação do óleo extraído com etanol e hexano, com diferentes tempos de operação. Solvente Índice de Saponificação Etanol 192,69 189,78 191,38 Hexano 187,68 186,15 187,5 Na Tabela 4, é possível verificar que não houve variações significativas nos índices de saponificação. Observa-se que o óleo de nozmacadâmia possui um valor alto de índice de saponificação, provando ser um óleo considerado bom para a fabricação de sabão. CONCLUSÕES Esse trabalho teve o objetivo de estudar e analisar a extração do óleo de uma amostra de resíduo de noz-macadâmia, visando o seu reaproveitamento para a produção de sabão ou futuramente para servir de matéria-prima para a produção de biodiesel. A extração do óleo foi realizada testando-se dois solventes, hexano e etanol. Os resultados de eficiência indicaram que o hexano pode ser substituído pelo etanol sem ocasionar reduções significativas na eficiência do processo. Na utilização do etanol como solvente, o tempo de operação que apresentou melhores resultados de eficiência da extração foi o tempo de operação de 4 horas. O resultado obtido nas análises do índice de iodo mostra que o óleo da noz-macadâmia é classificado como um óleo não-secativo, mostrando-se ideal para a produção de sabão. O resultado das análises do índice de saponificação evidencia que o óleo da nozmacadâmia é considerado um óleo bom para a produção de sabão, pois apresenta um número grande de ácidos graxos livres. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

5 BOROMPICHAICHARTKUL, C., LUENGSODE, K., CHINPRAHAST, N., DEVAHASTIN, S., 2009.Improving quality of macadamia nut (Macadamia integrifolia) through the use of hybrid drying process. Journal of Food Engineering, 93, p KAIJSER, A., DUTTA, P., SAVAGE, G., Oxidative stability and lipid composition of macadamia nuts grown in New Zealand. Food Chemistry, 71, p MENDES, M.F., MARINHO, P. Q., COELHO, G. L. V., Extração dos ácidos graxos da noz-macadâmia: modelagem termodinâmica e simulação com CO 2 supercrítico. XVII Congresso Brasileiro de Engenharia Química, Setembro, Recife, PE, Brasil. PEREIRA, C. S. S., Avaliação de diferentes tecnologias na extração do óleo do pinhão manso (Jatropha curcas L.), Dissertação de mestrado, PPGEQ/UFRRJ, Seropédica, Brasil. SOBIERAJSKI, G. R., FRANCISCO, V. L. F. S.,ROCHA, P., GHILARD, A. A., MAIA, M. L., Noz macadâmia: produção, mercado e situação no Estado de São Paulo. Informações Econômicas, p STEPHENSON, R., Macadâmia: Domestication and commercialization. Chronica Horticulturae, v.45, n.2, p TEMPERINE J. A., Informativo sobre temas detectados na mídia no campo de tintaspolímeros-solventes-minerais-aditivos. Jatinforma, p. 2. Disponível em: <quimilux.com.br/jat0402.pdf>. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem ao COBEQ-IC, pela oportunidade de estar apresentando o trabalho; à CAPES, pela bolsa de M. Sc. de Cristiane de S. S. Pereira; ao Sr. Júlio César, da RDS Cooperativa, pela doação da noz-macadâmia; ao Laboratório de Alimentos/DTA/UFRRJ, pela ajuda na realização das análises e à UFRRJ, pelo apoio.