AVALIAÇÃO DO CONTEÚDO TOTAL DE CAROTENÓIDES NA ETAPA DE BRANQUEAMENTO DO ÓLEO DE CARPA (CYPRINUS CARPIO)

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1 AVALIAÇÃO DO CONTEÚDO TOTAL DE CAROTENÓIDES NA ETAPA DE BRANQUEAMENTO DO ÓLEO DE CARPA (CYPRINUS CARPIO) Micheli Legemann Monte, Mauricio Legemann Monte, 3 Valéria Terra Crexi, 4 Luiz Antonio de Almeida Pinto Bolsista de iniciação Científica, discente do curso de Engenharia de Alimentos; Mestrando do curso de Química Tecnológica e Ambiental; 3 Doutoranda do curso de Engenharia e Ciência de Alimentos; 4 Professor da Universidade Federal do Rio Grande/FURG.,,3,4 Universidade Federal do Rio Grande. Escola de Química e Alimentos. Engenheiro Alfredo Huch, 475, Campus Cidade, Rio Grande- RS, CEP dqmpinto@furg.br RESUMO A etapa de branqueamento é uma das mais importantes no processo de refino de óleos vegetais ou animais, proporcionando óleos de qualidade aceitável. O objetivo principal dessa etapa é obter óleos com coloração mais clara, através da utilização de materiais adsorventes como terras ativadas e carvão ativado. O presente trabalho teve por objetivo avaliar o conteúdo total de carotenóides na etapa de branqueamento através da metodologia da superfície de resposta. Os fatores de estudo utilizados no planejamento fatorial completo foram a quantidade de adsorvente e a quantidade de carvão ativado. A resposta considera foi o conteúdo total de carotenóides. A cor Lovibond, em todos os experimentos da matriz do planejamento experimental, ficou abaixo do estabelecido comercialmente. Para o conteúdo total de carotenóides, a quantidade de adsorvente apresentou influência negativa sobre esta resposta, reduzindo o conteúdo desses pigmentos no óleo de carpa. Na melhor condição do branqueamento (% de adsorvente e 0% de carvão ativado) ocorreram menores perdas de carotenóides, com redução da cor escura presente no óleo obtendo-se um óleo branqueado de carpa com qualidade oxidativa e melhor aspecto em relação à cor. Palavras-Chave: óleo de pescado, refino, cor Lovibond. INTRODUÇÃO De acordo com o IBAMA (008), com dados referentes a 006, a produção de pescado de água doce no país apresentou um crescimento acentuado, elevando-se de t (005) para 9.83,5 t (006), um crescimento de 6,4%, o que corresponde a 8,% da produção brasileira total de pescado. A região Sul produziu, através da piscicultura continental, 6.83,5 t de pescado em 006, e continua contribuindo com a maior parcela na produção nacional com 3,9%. A carpa e a tilápia são as espécies mais representativas, tendo suas maiores produções concentradas nos estados do Rio Grande do Sul e Paraná. O óleo de pescado contém altos níveis de ácidos graxos poliinsaturados de cadeia longa omega-3, também apresenta componentes menores como proteínas, minerais, carotenóides e vitaminas (Guler et. al., 008). O óleo bruto de pescado pode ser obtido pelo processo de ensilagem ácida (Reece, 98; Zhou, et. al., 995), esse óleo apresenta uma coloração escura devido às mudanças oxidativas e liberação de ácidos graxos livres ocasionadas pelo longo período de processo (Reece, 98). Dessa maneira, a realização da etapa de branqueamento no óleo de pescado obtido a partir do processo de ensilagem ácida, torna-se necessária. A etapa de branqueamento é uma das mais importantes no processo de refino de óleos vegetais ou animais, proporcionando óleos de qualidade aceitável (Ma e Lin, 004; Proctor e Gnanasambandam, 997). O objetivo principal dessa etapa é obter óleos com coloração mais clara, removendo ácidos graxos livres, sabões, traços de metais, fosfolipídios e produtos de oxidação, através da utilização de materiais adsorventes como terras ativadas, carvão ativado e sílica sintética (Sabah et. al., 007). Normalmente no branqueamento é utilizada uma mistura de carvão ativado e terra ativada, onde a quantidade de carvão em relação à quantidade de terra deve estar na faixa de 5 a 0% (Omara et. al., 003). Entretanto, o branqueamento além de remover os ácidos graxos livres e os produtos de oxidação causados pelo processo de ensilagem ácida, também remove os carotenóides presentes no óleo de pescado (Sabah et. al., 007; Proctor VIII Congresso Brasileiro de Engenharia Química em Iniciação Científica 7 a 30 de julho de 009 Uberlândia, Minas Gerais, Brasil

2 e Gnanasambandam, 997). Os carotenóides são pigmentos naturais lipossolúveis reconhecidos como antioxidantes eficientes contra dano oxidativo. Por sua função antioxidante os carotenóides desempenham papel importante ao prevenir a própria oxidação lipídica do óleo de pescado (Luterotti et. al.,999). O presente trabalho teve por objetivo avaliar o conteúdo total de carotenóides na etapa de branqueamento através da metodologia da superfície de resposta. MATERIAL E MÉTODOS Matéria prima A matéria prima utilizada foram vísceras de Carpa Comum (Cyprinus carpio). Metodologias utilizadas para a extração do óleo bruto e obtenção do óleo neutralizado Inicialmente foram descongeladas a temperatura ambiente 0 Kg de vísceras e trituradas em moedor elétrico, logo após foram acondicionadas e acidificadas com ácido acético 0 % (v/m) adicionando-se 50 ppm de antioxidante butilhidroxitolueno (BHT), para evitar a oxidação lipídica durante o processo. O período de liquefação foi de 5 dias sob temperatura entre 0 a 30 C. Após o 5 dia foi realizada a separação dos resíduos em peneira 4 tyler para remoção de espinhas e escamas e finalmente a silagem foi aquecida a 50 C em banho termostatizado (Quimis model Q , Brasil) e centrifugada para a separação do óleo. As etapas de refino do óleo bruto de Carpa (Cyprinus Carpio) (degomagem, neutralização e lavagem) foram realizadas segundo metodologia descrita por Crexi et. al., (009). Etapa de branqueamento Para a realização dos experimentos de branqueamento utilizou-se 30 g de óleo neutralizado e seco. O óleo foi aquecido a temperatura de 70 C, com agitação de 40 rpm e adição dos materiais adsorventes, por um tempo de contato de 0 minutos e vácuo de aproximadamente 70 mmhg. Após ocorreu a filtração do óleo em funil de Büchnner com uma pré capa de terra de diatomácea. No branqueamento utilizou-se uma mistura de adsorventes (carvão ativado e terra ativada (Tonsil)), sendo os fatores de estudo a quantidade de adsorvente (Ads) adicionada em relação à massa de óleo e a quantidade de carvão ativado em relação à massa de adsorvente (Ca/Ads), conforme apresentados conforme a matriz do planejamento experimental (Tabela ). Metodologia analítica Os óleos bruto, neutralizado e branqueado (melhor condição do planejamento) foram caracterizados em relação ao percentual de Ácidos Graxos Livres (AGL, Ca 5a-40), Índice de Peróxido (IP, Cd 8-53), Índice de Iodo (II, Cd - 5), Índice de Saponificação (IS, Cd 36 76), de acordo com a metodologia da American Oil Chemists Society, AOCS (980). Também foram realizadas as analises do valor de ácido tiobarbitúrico (TBA), do conteúdo total de carotenóides e da cor Lovibond. Valor de TBA O valor de ácido tiobarbitúrico (TBA) foi determinado segundo Vyncke (970), utilizandose método espectrofométrico (Quimis model Q- 08DRM, Brasil), a curva padrão foi construída a partir da reação de TBA com,,3,3 Tetrametoxipropano. Os resultados foram expressos em mg de malonaldeído*kg - de óleo. Total de Carotenóides O total de carotenóides foi determinado segundo (Ezhil et. al., 008), com algumas modificações. O óleo de carpa foi dissolvido em Etanol grau P.A na relação de 0 ml de Etanol por g de óleo seguido por filtração. A absorbância da solução resultante foi registrada nos comprimentos de onda de 380, 450, 470 e 500nm utilizando espectrofotômetro (Quimis Q-08DRM modelo, Brasil). Para a realização dos cálculos foi escolhido o comprimento de onda onde se obteve a absorbância máxima. O conteúdo total de carotenóides (TC) em µg*g - óleo foi calculado segundo a equação. absorbância máxima TC= * 0 0, 5* amostra óleo () Onde, 0 = fator de diluição e 0,5 = coeficiente de extinção; amostra de óleo= gramas. Cor Lovibond A cor dos óleos foi determinada, através do método Lovibond (WINDSOR & BARLOW, 984), fixando-se a cor amarelo em 30 unidades e variando-se a cor vermelho. Análise estatística Para analisar os fatores significativos na etapa de branqueamento e definir a condição adequada de trabalho realizou-se um Planejamento Composto Central (PCC), conforme apresentado em Myer, 976. O Planejamento Com-

3 posto Central (PCC) foi realizado, com variáveis totalizando experimentos. Os níveis de variação utilizados para as variáveis foram três (-,0 e +) e mais dois pontos axiais + α (alfa) do ponto central (0,0). As variáveis independentes e os valores dos níveis destas variáveis foram determinados a partir de testes preliminares e de referências bibliográficas (Sabah et. al., 007; Omara et. al., 003; Morais et al. 00). As variáveis independentes estudadas foram a quantidade de adsorvente (X ) em relação à massa de óleo e a quantidade de carvão ativado (X ) usado nas misturas com terra ativada em relação à massa de adsorvente. O planejamento experimental foi realizado utilizando-se o programa Statistica 5.0 (StatSoft Inc., USA). A matriz do planejamento experimental é apresentada na Tabela. Os ensaios experimentais da matriz do planejamento foram realizados em duplicata. Tabela : Níveis codificados e valores reais (entre parênteses) para o planejamento experimental composto central rotacional utilizado na etapa de branqueamento. As respostas dos experimentos foram tratadas estatisticamente através de análise de regressão para verificar a significância dos fatores (95%) das respostas analisadas e determinar as condições ótimas trabalho para a etapa de branqueamento, através da superfície de resposta. A partir da análise de regressão usando método dos mínimos quadrados, obteve-se o modelo estatístico de segunda ordem na forma codificada para o branqueamento do óleo de carpa, considerando-se os efeitos e suas interações para as respostas conteúdo total de carotenóides, sendo este representado na Equação. Y = b + b X + b X + b X + b X + b X X () n Ensaios X (% Ads) X (%Ca/Ads) - (,0) - (5,0) -(,0) (0,0) 3 (5,0) -(5,0) 4 (5,0) (0,0) 5 0 (3,5) -,44 (4,0) 6 0 (3,5),44 (,0) 7 -,44 (,4) 0 (7,5) 8,44 (5,6) 0 (7,5) 9 0 (3,5) 0 (7,5) 0 0 (3,5) 0 (7,5) 0 (3,5) 0 (7,5) 0 Onde b n representam os coeficientes de regressão do modelo estatístico de segunda ordem; X e X as variáveis de estudo na forma codificada (quantidade de adsorvente em relação à massa de óleo e quantidade carvão ativado usado nas misturas com terra ativada em relação à massa de adsorvente, respectivamente); e Yn, a resposta considerada (conteúdo total de carotenóides) nos seus valores reais. Os valores dos índices de caracterização dos óleos bruto, neutralizado, e dos parâmetros de cor foram comparados usando o teste de Tukey HSD de diferenças de médias (Box et. al., 978), considerando um nível de 0,05 de significância, com auxílio do programa Statistica 5.0 (StatSoft USA). RESULTADOS E DISCUSSÃO A Tabela apresenta os valores para o conteúdo total de carotenóides (TC), cor Lovibond, índice de peróxido (IP), valor do ácido tiobarbitúrico (TBA), percentual de ácidos graxos livres (%AGL), índices de iodo (II) e de saponificação (IS) para a matéria-prima (óleo bruto de carpa) e para o óleo neutralizado utilizado nos experimentos de branqueamento. Tabela : Caracterização dos óleos bruto e neutralizado de carpa. Índices de caracterização Óleo Bruto* Óleo Neutralizado* TC (µg*g - óleo) 9,46±0,0 a 6,84±0,0 b Cor Lovibond (30A, V) IP (meq peróxido *kg - ) TBA (mg malonaldeído * kg - ) 6± 0, a,3±0, b 4,0±0,3 a,5±0, b,7±0, a,6 ±0, a %AGL(%ac.Oléico) 7,3 ±0,0 a 0,9 ± 0,0 b II (cg I *g - ) 5 ±3 a 4 ±3 a IS (mg KOH*g - ) 03 ± a 05 ±3 a * Valor médio ± desvio padrão. Médias seguidas por letras diferentes (coluna) diferem entre si pelo teste de Tukey (P > 0,05). Na Tabela verifica-se que houve diferença significativa (P < 0,05) no conteúdo total de carotenóides, Cor Lovibond, índice de peróxido (IP), valor de ácido tiobarbitúrico (TBA), e no percentual de ácidos graxos livres (%AGL). Entretanto, para os índices de iodo (II) e de saponificação (IS) não houve diferença significativa(p > 0,05).

4 Os valores encontrados para o total de carotenóides no óleo de pescado extraído de vísceras de carpa (Tabela ) estão de acordo com os citados por Zhong et. al., 007 em torno de9 µg*g - óleo para o óleo extraído de vísceras, na etapa de neutralização observa-se uma perda de 3,46 % do total de carotenóides. A redução do valor de TBA, da cor Lovibond, do índice de peróxido e percentual de ácidos graxos livres após a etapa de neutralização é coerente, pois esta etapa tem por objetivo melhorar as características do óleo de pescado, ou seja, retirar impurezas, ácidos graxos livres e produtos de oxidação lipídica. Os valores dos índices de iodo e de saponificação apresentados na tabela não apresentaram variação após a etapa de neutralização, pois esta etapa não afeta a composição de ácidos graxos dos triacilgliceróis. A Tabela 3 apresenta os resultados da matriz do planejamento composto central. Para todos os experimentos da matriz do planejamento foi realizada a análise de cor, verificando-se que os valores de cor em todos os experimentos ficaram abaixo do valor comercial. Dessa maneira, a etapa de branqueamento foi eficiente para todas as condições utilizadas na matriz do planejamento. Ensaios Tabela 3: Resultados do planejamento experimental composto central para o total de carotenóides. Adsorvente (X ) Carvão/ Terra (X ) Total de carotenóides (µg/g óleo) (Y ) - - 9,94±0,0-0,8 ±0,0 3-8,94 ±0,0 4 8,64 ±0, ,44 9,76 ±0,03 6 0,44 9,30 ±0,0 7 -,44 0 0,76 ±0,0 8,44 0 8,36 ±0, ,6 ±0, ,36 ±0, ,30 ±0,0 * Valor médio ± desvio padrão. A Tabela 4 apresenta a análise de regressão do modelo estatístico para as respostas total de carotenóides. Tabela 4: Análise de regressão do modelo estatístico CR* EP** t() P b 0 9,3 0,03 30,6 <0,00 b -0,8 0,0-46,7 <0,00 b 0,3 0,0 6,45 0,03 b -0,0 0,0-0,9 0,374 b 0, 0,0 5,74 0,08 b -0,9 0,0 -,7 0,007 * Coeficiente de Regressão ** Erro Puro A análise estatística (Tabela 4) mostra que para a resposta total de carotenóides o efeito principal da quantidade de adsorvente, expresso em % p/p com relação à massa de óleo, sua interação e o efeito quadrático foram significativos a um nível de 95% (valores de significância menores do que 0,05). Entretanto, o efeito linear da quantidade de carvão ativado não foi significativo a um nível de 95%, porém este fator permaneceu na análise, pois sua interação e o efeito quadrático foram significativos, sendo sua interação com a quantidade de adsorvente a mais significativa. No estudo para as respostas total de carotenóides, observa-se na Tabela 5, que o efeito principal da quantidade de adsorvente apresentou maior influência sobre essa resposta, afetando-a negativamente. A validade do modelo estatístico utilizado pode ser verificada na Tabela 5, que apresenta os resultados da análise de variância para o ajuste do modelo. Tabela 5: Análise de variância para o ajuste do modelo SQ GL MQ F calculado F tabelado** Efeito Total de Carotenóides (µg/g óleo) (Y ) Regressão 5,9 4,4 49 4,53 7 Resíduo 0,9 6 0, Total 6, R = 0,96 *Distribuição de Fisher para probabilidade de 5% (P < 0.05). ** Modelo Preditivo Fc/Ft 4 Onde: SQ= soma quadrática, GL= grau de liberdade e MQ= média quadrática. Na Tabela 5 verifica-se que para a resposta total de carotenóides o modelo é significativo, ou seja, os dados preditivos se aproximam dos experimentais, indicando que 96% da variabi-

5 lidade nas respostas podem ser explicadas pelo modelo apresentado na equação 3. Y 9,30-0,8X + 0,3X + 0,X -0,9XX = (3) Onde Y é o conteúdo total de carotenóides µg*g - óleo, X é a quantidade de adsorvente na forma codificada e X é a quantidade de carvão ativado. Para a escolha da melhor condição do planejamento experimental considerou-se a menor redução de carotenóides, visto que a presença destes pigmentos é importante, pois estes são antioxidantes que previnem a própria oxidação do óleo. A Figura apresenta a superfície de resposta para o conteúdo total de carotenóides. Os valores obtidos para o índice de peróxido, percentual de ácidos graxos livres, índices de iodo e de saponificação e cor Lovibond foram:,90±0, meq peróxido kg -, 0,5 ± 0,0 (% ac. oléico); 6 ± cg Ig -, 03 ±mg KOHg - e 30 Amarelo,3 Vermelho respectivamente. Segundo Sathivel et. al., (003) o nível aceitável de ácidos graxos livres no óleo de pescado refinado está entre,8 e 3,5%%. O índice de peróxido do óleo branqueado esta dentro dos padrões estabelecidos para um óleo de boa qualidade aceitável para consumo humano não sendo superior a 8 meq/kg oil (Boran et. al., 006). Os valores dos índices de iodo e saponificação estão fora da faixa citada por Bernadini (986) para óleo de pescado de origem marinha 0-90 cg Ig - e mg KOHg -, essa diferença pode estar relacionada com a diferença de temperatura e salinidade da água (De Silva et. al., al., 997; Borlongan e Benitez, 99). CONCLUSÃO Na Figura observa-se que com o uso de maiores quantidades de carvão ativado e menores concentrações de adsorvente, obteve-se maior conteúdo total de carotenóides. Assim, a melhor condição de trabalho para a etapa de branqueamento do óleo de carpa foi com a utilização de % de adsorvente em relação à massa de óleo e quantidade de carvão ativado de 0% em relação à massa de adsorvente. Os carotenóides fazem parte da fração minoritária da composição química de óleo e gorduras, contribuem para a qualidade de óleos, especialmente ricos em PUFA, pois aumentam a estabilidade oxidativa (Zhong et. al., 007; Luterotti et. al., 999), o que justifica a escolha da região de trabalho onde ocorreu a menor perda destes compostos. Para realização de uma avaliação mais detalhada da qualidade do óleo branqueado na melhor condição do branqueamento, realizaramse as seguintes analises: índice de peróxido (IP), percentual de ácidos graxos livres (%AGL), índices de iodo (II) e de saponificação (IS) e cor Lovibond. A melhor condição do branqueamento do óleo de carpa (cyprinus carpio), utilizando a metodologia da superfície de resposta, foi observada com o uso da quantidade de % de adsorvente em relação à massa de óleo e quantidade de carvão ativado de 0% em relação à massa de adsorvente. Nesta condição ocorreu maior preservação de carotenóides e redução do escurecimento do óleo, obtendo-se um óleo branqueado com melhor qualidade oxidativa e melhor aspecto em relação à cor, com conteúdo final de carotenóides de 0,8 µg*g - óleo e cor Lovibond (30 A- marelo,3 Vermelho), respectivamente. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS American Oil Chemists Society (AOCS) (980). Official and Tentative Methods of American Oil Chemists, Society, ed.3. Bernardini, E. (986). Tecnologia de aceites y grasas. Pp Madrid, Spanish: Alhambra S.A. Boran, G., Karaçam, H. & Boran, M.. (006). Changes in the quality of fish oils due to storage temperature and time. Food Chemistry, 98, Borlongan, I.G. & Benitez, L.V. (99). Lipids and fatty acid composition of mikfish (chanos chanos Forsskal) grown in freshwater and seawater. Aquaculture,04, Box, G. E. P., Hunter, W. G. & Hunter, J.S. (978). Statistics for Experiments: An Introduction to Design, Data Analysis and Model Building, New York, USA: John Wiley & Sons. Crexi, V. T., Grunennvaldt, F. L., Soares, L. A. S. & Pinto, L. A. A. (009). Deodorisation

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