ESTABILIDADE OXIDATIVA DO ÓLEO DE SOJA ADICIONADO DE EXTRATO DE CASCAS DE CAFÉ (Coffea arabica) SOB ESTOCAGEM ACELERADA EM ESTUFA

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1 ESTABILIDADE OXIDATIVA DO ÓLEO DE SOJA ADICIONADO DE EXTRATO DE CASCAS DE CAFÉ (Coffea arabica) SOB ESTOCAGEM ACELERADA EM ESTUFA E.F. Ribeiro, N. Jorge Departamento de Engenharia e Tecnologia de Alimentos Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, Instituto de Biociências e Letras e Ciências Exatas CEP: São José do Rio Preto SP Brasil, Telefone: 55 (17) elisa_frib@hotmail.com RESUMO Diversas plantas têm sido estudadas como fontes de compostos antioxidantes naturais potencialmente seguras para a indústria alimentar, sendo os polifenóis os mais encontrados. O objetivo do presente estudo foi avaliar o efeito do extrato hidroalcóolico de cascas de café na estabilidade oxidativa de óleo de soja submetido à estocagem em estufa. Os tratamentos foram estocados a 60 C e a estabilidade foi avaliada a cada 5 dias através do equipamento Rancimat durante 20 dias. A taxa de oxidação em termos de ganho de massa foi avaliada a cada 24 horas por 24 dias. O extrato liofilizado apresentou capacidade de redução da velocidade de ganho de massa quando utilizado isoladamente e também junto ao BHA. Além disso, foi observado efeito sinergístico entre o extrato e o BHA na estabilidade oxidativa. As cascas de café apresentaram ser potenciais fontes de antioxidantes naturais podendo ser utilizadas em alternativa aos antioxidantes sintéticos. ABSTRACT Several plants have been studied as potential sources of natural antioxidants for the food industry, and the polyphenols are the most frequent. The aim of this study was to evaluate the effect of hydroalcoholic extract of coffee husks in oxidative stability of soybean oil under storage in an oven. Samples were submitted at 60 C and the oxidative stability was evaluated every 5 days by Rancimat equipament during 20 days. The oxidation rate in terms of mass gain was evaluated every 24 hours for 24 days. The freeze-dried extract showed a reduction capacity on mass gain rate when singly used as well as in the presence of BHA. Moreover, it was observed synergistic effect when between extract and BHA on oxidative stability. The extract of coffee husks were able to be sources of natural antioxidants and can be used as an alternative to synthetic antioxidants. PALAVRAS-CHAVE: óleos vegetais; antioxidantes naturais; ganho de massa. KEYWORDS: vegetable oils; natural antioxidant; mass gain. 1. INTRODUÇÃO A oxidação lipídica é uma das principais reações deteriorativas que ocorrem durante o processamento, distribuição, armazenamento e preparo dos alimentos. As modificações das estruturas dos lipídios são responsáveis por afetar a qualidade nutricional e também os padrões de qualidade dos alimentos. A autoxidação é um fenômeno puramente químico e bastante complexo, envolvendo reações radicalares capazes de auto propagação, e que dependem do tipo de ação catalítica como temperatura, íons metálicos, radicais livres e ph (Soares, 2002).

2 O alto conteúdo de ácidos graxos poli-insaturados nos óleos vegetais é muito atraente em relação ao valor nutricional devido a presença de ácidos graxos essenciais, linoleico (ômega 6) e linolênico (ômega 3). Entretanto, há uma preocupação no ponto de vista tecnológico, visto que há maior susceptibilidade às reações oxidativas (Hui,1996). Para evitar a oxidação lipídica, torna-se necessário minimizar a incidência de fatores que a favorecem, como os níveis de energia, temperatura e luz, que são responsáveis pela formação de radicais livres, e presença de traços metálicos, impedindo ao máximo o contato com oxigênio. Além do controle de interferentes, a formação dos radicais livres pode ser bloqueada através do uso de antioxidantes, os quais possuem a capacidade de diminuir a velocidade de reação ou prolongar o período de indução, retardando ou até mesmo inibindo a reação de oxidação (Jorge; Gonçalves, 1998). Os antioxidantes sintéticos mais utilizados são o butil hidroxianisol (BHA), butil hidroxitolueno (BHT), galato de propila (GP) e terc butil hidroquinona (TBHQ). Estes apresentam estrutura fenólica, a qual permite a doação de um próton a um radical livre, regenerando, assim, a molécula do acilglicerol e interrompendo a propagação da reação de oxidação (Zhang et al., 2004). Entretanto, pesquisas têm demonstrado potencial efeito carcinogênico em indivíduos que consomem frequentemente alimentos contendo estes aditivos (Venskutonis, 2013). Desta maneira, a crescente demanda social por produtos que contribuam com a melhoria da qualidade de vida, provenientes especialmente de fontes naturais, tem impulsionado pesquisas na busca por substâncias bioativas com potencial antioxidante, visando à substituição dos antioxidantes sintéticos ou até mesmo a associação a eles com o intuito de reduzir sua quantidade nos alimentos. Os antioxidantes naturais podem ser encontrados e isolados de uma variedade de plantas. Entre as fontes de antioxidantes naturais estão incluídos grãos e sementes de oleaginosas, cereais, sementes de frutas cítricas, castanha e nozes, frutas, legumes e especiarias (Jorge, 2009). Subprodutos agroindustriais também estão sendo estudados como fontes atrativas de antioxidantes naturais como, por exemplo, cascas de batata, cascas e sementes de uva e cascas de café. Outros compostos como proteínas, proteínas hidrolisáveis e peptídeos, bem como os produtos da reação de Maillard também foram relatados como agentes antioxidantes (Moure et al., 2001). O café (Coffea arbica) representa um alimento cuja composição de fenólicos é relevante. Os compostos fenólicos, especificamente os ácidos clorogênicos, aparecem em concentrações que variam de 6% a 10% do peso seco dos grãos (Sánchez-González et al., 2005). Segundo Soccol (2002), a polpa de café apresenta 42 mg/100 g de ácido clorogênico e teores de a mg/100 g de ácido ferúlico. Tendo em vista a alta geração de resíduos contendo compostos bioativos e o interesse em substituir antioxidantes sintéticos por naturais, o objetivo do presente estudo foi avaliar o potencial antioxidante do extrato de cascas de café quando adicionado em óleo de soja submetido à estocagem acelerada em estufa. 2. MATERIAL E MÉTODOS 2.1 Obtenção dos Extratos As cascas de café arábica (Coffea arabica) provenientes do processamento via seca foram obtidas por produtores da região sul de Minas Gerais e liofilizadas a uma pressão de aproximadamente 200 μmhg e temperatura de -50ºC. Para obtenção dos extratos, 20 g de cascas foram trituradas, adicionadas de 100 ml de solvente hidroalcóolico composto por água e etanol (50:50, v/v) e então homogeneizadas em ultra-turrax a rpm durante 2 minutos.

3 Após agitação, o material foi inserido em um ultrassom em banho de gelo por 40 minutos e então centrifugado a rpm por 10 minutos. O sobrenadante foi filtrado, rotaevaporado a baixa pressão a 40 C e liofilizado para remoção do solvente. A quantidade de extrato aplicado ao óleo de soja foi baseada no teor de compostos fenólicos totais, buscando atingir a concentração de 200 mg/kg. O extrato obtido apresentou concentração de 12,94 mg EAG/g extrato, a qual foi previamente determinada conforme metodologia descrita por Singleton e Rossi (1965) utilizando o reagente Folin-Ciocalteu e curva padrão de ácido gálico. 2.2 Ensaio Experimental Foram submetidos ao teste acelerado em estufa os seguintes tratamentos: Controle (óleo de soja sem adição de antioxidantes), TBHQ (óleo de soja mg/kg TBHQ), BHA (óleo de soja mg/kg BHA), EC (óleo de soja mg/kg compostos fenólicos de extrato de cascas de café), BHA + EC (óleo de soja mg/kg BHA mg/kg EC), e TBHQ + EC (óleo de soja mg/kg TBHQ mg/kg EC). Os tratamentos foram mantidos em estufa aquecida a 60 C por 20 dias, utilizando-se béqueres de 100 ml contendo 60 ml de amostra com relação superfície/volume de 0,4/cm. Todas as amostras, em diferentes intervalos de tempo (0, 5, 10, 15 e 20 dias), foram recolhidas, inertizadas com nitrogênio gasoso e armazenadas à -18 C para análise posterior. 2.3 Métodos Estabilidade oxidativa: A medida da estabilidade oxidativa do óleo adicionado dos extratos em diferentes concentrações foi conduzida conforme método proposto pela AOCS Cd (2009), que se baseia na determinação da condutividade elétrica dos produtos voláteis de degradação utilizando o equipamento Rancimat. A determinação foi realizada a 110 C, com fluxo de ar de 20 L/h, utilizando 3 g de amostra e volume de água destilada de 60 ml nos frascos contendo os eletrodos. Foram registradas as curvas de condutividade elétrica x tempo com o decorrer da reação e o período de indução foi expresso em horas. Ganho de massa: Na análise de ganho de massa, 2 g de cada tratamento foram pesados em placas de Petri e colocados em estufa a 60 C. A taxa de oxidação, em termos de ganho de massa, foi medida a cada 24 horas num intervalo de 24 dias. A taxa de oxidação foi definida como o tempo requerido para um aumento de massa de 0,5% (Iqbal; Bhanger, 2007). 2.3 Análises Estatísticas O trabalho foi realizado em delineamento inteiramente casualizado, cujos resultados obtidos das determinações analíticas, em triplicata, foram submetidos à análise de variância (ANOVA) e ao teste de Tukey em intervalo de 95% de confiança, obtidos por meio do programa STATISTICA, versão RESULTADOS E DISCUSSÃO A Tabela 1 mostra a estabilidade oxidativa dos tratamentos submetidos a 60 C em estufa durante 20 dias. Em todos os tratamentos houve uma redução na estabilidade do óleo de soja durante o período de aquecimento. O extrato de cascas de café apresentou comportamento similar ao antioxidante BHA e ao Controle, entretanto, melhor estabilidade em 10 dias de estocagem visto que o período de indução foi de 4,37 h para EC e 2,96 h e 3,49 h para o Controle e BHA, respectivamente. O TBHQ foi o antioxidante mais eficiente durante todo o período de oxidação acelerada por aquecimento e presença de oxigênio. A adição do EC junto ao TBHQ proporcionou pouca variação entre os períodos de indução, não havendo diferença significativa entre os tempo 0 e 5 dias e também entre 10 e 15 dias. Neste tratamento verifica-se efeito sinergístico em 15 dias de estocagem, uma vez

4 que o período de indução não diferiu significativamente do tratamento em que o TBHQ foi utilizado na concentração de 200 mg/kg. Tabela 1- Estabilidade oxidativa (h) dos tratamentos submetidos à estocagem acelerada em estufa a 60 C durante 20 dias. Tratamentos Tempo de estocagem (dias) Controle 5,91 ± 0,06 a,c 4,82 ± 0,01 b,c 2,96 ± 0,03 c,e 2,37 ± 0,15 d,b 1,57 ± 0,13 e,c BHA 6,37 ± 0,06 a,c 5,00 ± 0,06 b,c 3,49 ± 0,09 c,d 2,98 ± 0,46 c,b 2,06 ± 0,01 d,c TBHQ 15,53 ± 0,06 a,a 15,17 ± 0,42 ab,a 13,76 ± 0,03 b,a 10,56 ± 0,56 c,a 11,10 ± 0,38 c,a EC 6,05 ± 0,40 a,c 5,28 ± 0,10 a,c 4,37 ± 0,11 b,c 2,93 ± 0,23 c,b 1,96 ± 0,12 d,c BHA + EC 5,77 ± 0,08 a,c 5,53 ± 0,04 b,c 3,64 ± 0,07 c,d 2,69 ± 0,02 d,b 1,83 ± 0,01 e,c TBHQ + EC 11,65 ± 0,04 a,b 11,27 ± 0,33 a,b 10,13 ± 0,13 b,b 10,07 ± 0,16 bc,a 9,29 ± 0,21 c,b Valores seguidos das mesmas letras minúsculas em uma mesma linha não diferem significativamente pelo teste de Tukey a 95% de confiança. Valores seguidos das mesmas letras maiúsculas em uma mesma coluna não diferem significativamente pelo teste de Tukey a 95% de confiança. Alguns compostos presentes no café, como os ácidos cafeico, protocatequínico, p- hidroxibenzoico, ferulico e p-cumarico foram avaliados por Gadow et al. (1997) quanto à estabilidade oxidativa de banha, na concentração de 200 mg/kg, utilizando o equipamento Rancimat à temperatura de 110 o C. Observou-se neste trabalho que os ácidos cafeico e protocatequinico apresentaram atividade antioxidante maior que o antioxidante BHT na mesma concentração. Os resultados obtidos nesta pesquisa são próximos aos encontrados em estudo sobre a atividade antioxidante de especiarias. Ravelli (2010) relatou que os períodos de indução do óleo de soja adicionado de extrato de orégano e manjerona, na concentração de 100 mg/kg de fenólicos, foram de 6,80 h e 7,20, respectivamente. O autor ressaltou ainda que a adição de extratos hidroalcóolicos de alecrim, sálvia e tomilho ao óleo de soja não proporcionou efeito antioxidante significativo em relação ao controle. Entretanto, neste trabalho também foi relatado que o TBHQ foi o antioxidante que proporcionou maior estabilidade ao óleo de soja frente à oxidação catalisada por alta temperatura. A taxa de oxidação em termos do ganho de massa foi avaliada por meio de pesagem direta dos tratamentos a cada 24 horas durante 24 dias. Esta análise é empregada para estimar a quantidade de oxigênio adicionada às moléculas insaturadas da amostra lipídica e também para acompanhar a formação de hidroperóxidos durante a oxidação. Observa-se, conforme demonstrado na Figura 1, que o tempo requerido para alcançar 0,5% do aumento de massa foi de 5 dias para BHA, 12 dias para o controle e EC, 14 e 19 para as misturas de BHA + EC e TBHQ + EC, respectivamente. O antioxidante TBHQ foi o antioxidante mais eficiente em relação à porcentagem de massa adquirida, atingindo um máximo de 0,37% de ganho de massa em 12 dias de estocagem. O extrato de cascas de café (EC) contribuiu para um início do ganho de massa mais tardio que o demonstrado pelo antioxidante BHA, assumindo maior ganho de massa em 17 dias, com 4,01%. Além disso, o EC apresentou um efeito sinergístico tanto com o BHA quanto com o TBHQ, mostrando, com este último, efeito similar ao adquirido pelo óleo de soja adicionado apenas de TBHQ. O declínio do ganho de massa observado para todos os tratamentos se deve ao fato de que os produtos primários da oxidação formados durante o período de estocagem acelerada podem ser degradados em compostos de baixa massa molécular e também em substâncias voláteis. Em estudo do ganho de massa de óleo de soja adicionado de extratos de cogumelos sob estocagem a 60 C, Silva (2010) constatou a proteção contra a oxidação do óleo de soja evidenciada pelo extrato de cogumelo do sol, não apresentando aumento significativo da massa até o 15 dia. Neste

5 mesmo trabalho, a mistura de TBHQ com extrato de Shiitake, até o 11 dia de estocagem também não proporcionou aumento significativo, atingindo um máximo de 4,0%. Figura 1- Taxa de oxidação em termos de ganho de massa dos tratamentos submetidos à estocagem acelerada em estufa. Segundo Hinneburg et al. (2006), as substâncias fenólicas têm sido apontadas como as responsáveis pela atividade antioxidante de plantas. Os compostos fenólicos constituem o grupo dos antioxidantes primários, os quais atuam interrompendo a reação em cadeia através da transferência de hidrogênio ou elétrons aos radicais livres, transformando-os em produtos estáveis e inativos para a propagação das reações (Araújo, 2006). Já os sinergistas apresentam pouca ou nenhuma atividade antioxidante, contudo, são capazes de aumentar a atividade dos antioxidantes primários quando usados em combinação adequada (Ramalho; Jorge, 2006). 5. CONCLUSÕES A partir dos resultados obtidos foi possível observar que, embora o TBHQ tenha apresentado melhor efeito antioxidante, a adição de EC juntamente ao antioxidante sintético foi capaz de manter a estabilidade oxidativa do óleo durante os 20 dias de estocagem, proporcionando também menor taxa de oxidação em termos de ganho de massa. Por outro lado, o extrato liofilizado das cascas mostrou comportamento similar ao antioxidante BHA na estabilidade, e, além disso, a mistura BHA + EC foi capaz de proporcionar menor ganho de massa em relação ao adquirido pelo óleo de soja adicionado somente de BHA. Pode-se concluir que, quando comparado aos antioxidantes sintéticos, o EC é capaz de retardar a oxidação lipídica, possibilitando sua utilização como alternativa natural ao antioxidante sintético BHA.

6 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Araújo, J. M. A. Oxidação de lipídios em alimentos. (2006). In: ARAÚJO, J. M. A. (Ed.). Química de alimentos: teoria e prática (3 ed). Viçosa: UFV. Gadow, A.; Joubert, E. & Hansmann, C. F.(1997). Comparison of the antioxidant activity of aspalathin with that of other plant phenols of rooibos tea (Aspalathus linearis), α-tocopherol, BHT, and BHA. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 45(3), Hinneburg, I.; Dorman, H. J. D. & Hiltunen, R. (2006). Antioxidant activities of extracts from selected culinary herbs and spices. Food Chemistry. 97(1), Hui, Y.H. (1996). Edible oil fat products: processing technology. (5th ed.). New York: John Wiley & Sons. Iqbal, S. & Bhanger, M. I. (2007). Stabilization of sunflower oil by garlic extract during accelerated storage. Food Chmeistry, London, 100(1), Jorge, N. (2009). Química e tecnologia de óleos vegetais. São Paulo: Cultura Acadêmica. Jorge, N. & Gonçalves, L. A. G. (1998) Aditivos utilizados em óleos e gorduras de frituras. Boletim da Sociedade Brasileira de Ciência e Tecnologia de Alimentos, 32(1), Moure, A.; Cruz, J. M.; Fanco, D.; Domínguez, J. M.; Sineiro. J.; Domínguez, H.; José, N. M.& Parajó, J. C. (2001). Natural antioxidants from residual sources. Food Chemistry, 72(2), Ramalho, V. C. & Jorge, N. (2006) Antioxidantes utilizados em óleos, gorduras e alimentos gordurosos. Química Nova, 29(4), Sánchez-González, I.; Jiménez-Escrig, A.& Saura-Calixto, F. (2005). In vitro antioxidant activity of coffees brewed using different procedures (Italian, espresso and filter). Food Chemistry, 90(1-2), Ravelli, D. (2010). Estabilidade oxidativa de óleo de soja adicionado de extratos de especiarias: correlação entre parâmetros físico-químicos e avaliação sensorial. (Dissertação de mestrado). Universidade de São Paulo, Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, Piracicaba. Silva, A. C.; Jorge, N. (2014). Influence of Lentinus edodes and Agaricus blazei extracts on the prevention of oxidation and retention of tocopherols in soybean oil in an accelerated storage test. Journal of Food Science and Technology, 51(6), Soares, S. E. (2002). Ácidos fenólicos como antioxidantes. Revista de Nutrição, 15(1), Soccol, C. R. (2002). Resíduo de café: um substrato promissor para a produção industrial de bioprodutos com alto valor agregado. Anais do I Simpósio de Pesquisa dos Cafés do Brasil. EMBRAPA-CAFÉ, Brasília, Brasil. Venskutonis P. R. (2013). Natural antioxidants in food systems, In Food Oxidants and Antioxidants: Chemical, Biological, and Functional Properties, ed. by Bartosz G. CRC Press, Boca Raton, FL, p Zhang, C. X.; Wu, H. & Weng, X. C. (2004). Two novel synthetic antioxidants for deep frying oils. Food Chemistry, 84(2),