estudo comparativo entre métodos analíticos para determinação de teor de óleo em polpa de...

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ESTUDO COMPARATIVO ENTRE MÉTODOS ANALÍTICOS PARA 1 DETERMINAÇÃO DE TEOR DE ÓLEO EM POLPA DE MACAÚBA 2 3 SIMONE MENDONÇA 1 ; SIMONE PALMA FAVARO 1 ; LORENA COSTA GARCIA 1 ; 4 PEDRO AUGUSTO FERREIRA VAZ 2 . 5 6 INTRODUÇÃO 7 Frente à necessidade atual de fontes alternativas de energia, a macaúba é considerada uma 8 das espécies nativas com alta potencialidade de fornecimento de óleo para a produção de biodiesel, 9 pois é uma palmeira adaptada às condições de cerrado e possui elevada produtividade, podendo 10 gerar cerca de dez vezes mais óleo que a soja em uma mesma área (ROSCOE et al., 2007). Apesar 11 de ser uma fonte relevante de óleo, a macaúba ainda não está totalmente domesticada. Os frutos de 12 macaúba apresentam grande diversidade fenotípica, inclusive entre indivíduos encontrados num 13 mesmo maciço. Antoniassi et al. (2012), por exemplo, avaliando 153 amostras, encontrou uma 14 variação do teor de óleo da polpa (base úmida) de 2,5 a 57,2% e da amêndoa (base úmida) de 15 a 15 51,8%. 16 Um importante passo para a domesticação da cultura seria a estruturação de um programa 17 de melhoramento que visasse, por exemplo, a maximização do teor de óleo. Além disso, seria 18 interessante a adequação de metodologia para determinar seu teor de óleo. O método considerado 19 padrão na determinação do teor de óleo pela American Oil Chemists Society (AOCS) é o que 20 emprega o extrator tipo Soxhlet (AOCS, 2010). Contudo, este procedimento, além de ser moroso, é 21 de difícil automação e consome elevada quantidade de solventes orgânicos, o que dificulta sua 22 aplicação em larga escala, bem como em programas de melhoramento genético. 23 Outras metodologias analíticas têm sido propostas para acessar o teor de óleo como é o 24 caso da que faz uso do ASE® (Acelerated Solvent Extraction), equipamento desenvolvido pela 25 empresa Dionex, USA; RMN (Ressonância Magnética Nuclear); NIRS (Espectroscopia no 26 Infravermelho Próximo) e Ankon, equipamento desenvolvido pela empresa Ankon Technology, 27 USA. A introdução das tecnologias de NMR e NIRS reduziu significativamente o tempo gasto nas 28 análises. No entanto, o alto custo dos equipamentos e necessidade de pessoal altamente qualificado 29 para desenvolver a calibração do equipamento pode ser um entrave à sua ampla utilização. A ASE 30 emprega a combinação do aumento da temperatura e pressão, com redução do tempo de extração e 31 quantidade do solvente empregado, além de manter relativamente constante e reprodutível as 32 1 1 Embrapa Agroenergia, [email protected]; [email protected];[email protected] 2 Centro Universitário Unieuro, [email protected]

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Artigo publicado nos anais do Congresso Brasileiro de Macaúba, em 2013.

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Page 1: Estudo comparativo entre métodos analíticos para determinação de teor de óleo em polpa de macaúba simone mendonça final

ESTUDO COMPARATIVO ENTRE MÉTODOS ANALÍTICOS PARA 1

DETERMINAÇÃO DE TEOR DE ÓLEO EM POLPA DE MACAÚBA 2

3

SIMONE MENDONÇA1; SIMONE PALMA FAVARO1; LORENA COSTA GARCIA 1; 4

PEDRO AUGUSTO FERREIRA VAZ 2. 5

6

INTRODUÇÃO 7

Frente à necessidade atual de fontes alternativas de energia, a macaúba é considerada uma 8

das espécies nativas com alta potencialidade de fornecimento de óleo para a produção de biodiesel, 9

pois é uma palmeira adaptada às condições de cerrado e possui elevada produtividade, podendo 10

gerar cerca de dez vezes mais óleo que a soja em uma mesma área (ROSCOE et al., 2007). Apesar 11

de ser uma fonte relevante de óleo, a macaúba ainda não está totalmente domesticada. Os frutos de 12

macaúba apresentam grande diversidade fenotípica, inclusive entre indivíduos encontrados num 13

mesmo maciço. Antoniassi et al. (2012), por exemplo, avaliando 153 amostras, encontrou uma 14

variação do teor de óleo da polpa (base úmida) de 2,5 a 57,2% e da amêndoa (base úmida) de 15 a 15

51,8%. 16

Um importante passo para a domesticação da cultura seria a estruturação de um programa 17

de melhoramento que visasse, por exemplo, a maximização do teor de óleo. Além disso, seria 18

interessante a adequação de metodologia para determinar seu teor de óleo. O método considerado 19

padrão na determinação do teor de óleo pela American Oil Chemists Society (AOCS) é o que 20

emprega o extrator tipo Soxhlet (AOCS, 2010). Contudo, este procedimento, além de ser moroso, é 21

de difícil automação e consome elevada quantidade de solventes orgânicos, o que dificulta sua 22

aplicação em larga escala, bem como em programas de melhoramento genético. 23

Outras metodologias analíticas têm sido propostas para acessar o teor de óleo como é o 24

caso da que faz uso do ASE® (Acelerated Solvent Extraction), equipamento desenvolvido pela 25

empresa Dionex, USA; RMN (Ressonância Magnética Nuclear); NIRS (Espectroscopia no 26

Infravermelho Próximo) e Ankon, equipamento desenvolvido pela empresa Ankon Technology, 27

USA. A introdução das tecnologias de NMR e NIRS reduziu significativamente o tempo gasto nas 28

análises. No entanto, o alto custo dos equipamentos e necessidade de pessoal altamente qualificado 29

para desenvolver a calibração do equipamento pode ser um entrave à sua ampla utilização. A ASE 30

emprega a combinação do aumento da temperatura e pressão, com redução do tempo de extração e 31

quantidade do solvente empregado, além de manter relativamente constante e reprodutível as 32

1 1 Embrapa Agroenergia, [email protected]; [email protected];[email protected] 2 Centro Universitário Unieuro, [email protected]

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condições da análise. O equipamento Ankon® utiliza extração com solvente em batelada, em um 33

processo similar ao empregado na análise de fibra detergente. 34

Três fatores afetam as análises de teor de óleo: a umidade presente na amostra, a 35

granulometria da amostra e o método de extração em si (LUTHRIA, 2004). Não há estudos 36

reportados na literatura sobre metodologia de quantificação do teor de óleo específica para 37

macaúba. Desta forma, o presente estudo objetivou estudar dois fatores que podem interferir no 38

resultado do teor de óleo determinado na polpa, que são o método de secagem da amostra 39

(liofilização ou em estufa de convecção) e protocolo de extração (Soxhlet, Ankon e ASE). 40

MATERIAL E MÉTODOS 41

Foram utilizadas amostras provenientes da Universidade Federal de Viçosa (UFV), Minas 42

Gerais, já despolpadas manualmente e mantidas em gelo durante o transporte, armazenadas a -20 43

ºC. A secagem por liofilização foi realizada por 16 horas, em equipamento da marca Liotop K120. 44

Para a secagem em estufa de convecção, as amostras foram descongeladas a temperatura ambiente, 45

colocadas em finas camadas em placas de petri e em seguida, levadas à estufa ventilada, por 46

aproximadamente 16 h a 60ºC. Ao final destes dois processos, uma alíquota dos materiais “seco em 47

estufa” e “liofilizado” teve seu teor de matéria seca determinado em estufa a 105o C (AOCS, 2010). 48

Foram realizadas quatro repetições para cada procedimento de secagem e as amostras resultantes 49

foram analisadas em duplicata nos diferentes métodos de determinação de teor de óleo. 50

Visando utilizar técnicas que minimizem o uso de solventes, os riscos para o operador e 51

que agilizem as análises de uma grande quantidade de amostras, foram comparadas com o método 52

oficial (Soxhlet - método número Ba 3-38, OACS, 2010) duas técnicas para a quantificação de teor 53

de óleo em polpa de macaúba: a) equipamento ASE 350 (Accelerated Solvent Extraction) (Dionex, 54

USA) - que baseia-se na extração com fluído pressurizado (1500 psi de pressão); b) equipamento 55

Ankon XT-15 (metodologia número Am 4-05, AOCS, 2010). Uma vez que não existe método 56

oficial empregando o ASE na determinação do teor de lipídeos, foi realizado um estudo prévio das 57

variáveis do processo (número de ciclos, temperatura e tempo de extração) visando atingir a 58

condição ótima de operação do equipamento (Tabela 1). Também foram testados um e dois ciclos 59

de extração no Ankon, para verificar se devido ao alto teor de lipídeos da polpa de macaúba, o 60

solvente não poderia ter ficado saturado e deixado de extrair parte do óleo. Todos os testes foram 61

realizados empregando o solvente éter de petróleo PA. 62

Tabela 1. Planejamento experimental para estudo de otimização de extração de lipídeos em polpa 63

de macaúba em equipamento ASE 350. 64

2 1 Embrapa Agroenergia, [email protected]; [email protected];[email protected] 2 Centro Universitário Unieuro, [email protected]

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Variáveis Código -1,68 -1 0 1 1,68 T (ºC) x1 70 80 95 110 120

Número de ciclos

x2 3 4 5 6 7

Tempo x3 2 3 4 5 6 65

RESULTADOS E DISCUSSÃO 66

Ao final dos processos de secagem, as amostras liofilizadas e secas em estufa apresentaram 67

teor de matéria-seca de 97,88 (±1,77) e 98,84 (±0,45), respectivamente. Segundo análise ANOVA 68

não houve diferença significativa nos níveis estudados das diferentes variáveis do processo de 69

extração do ASE (p<0,05), portanto optou-se por utilizar as seguintes condições: 70º C, 7 ciclos de 70

2 minutos, rinse 100% e Purga 100%. Em relação à avaliação da necessidade de 1 ou 2 ciclos no 71

equipamento Ankon, mesmo com o alto teor de lipídeos da amostra, não se mostrou necessária uma 72

re-extração (Tabela 2). 73

Tabela 2. Teor de Lipídeos (%) das amostras de macaúba submetidas a 1 ou 2 ciclos de extração 74

em equipamento Ankon. 75

1 ciclo 2 ciclos

Liofilizada 48,62 (±1,10) 48,68 (±1,08)

Seca em estufa 47,30 (±1,20) 47,43 (±1,14)

*valores entre parênteses representam desvio padrão. 76

De acordo com análise de variância (ANOVA) de todos os dados agrupados, observou-se 77

que o teor de óleo difere em função do protocolo de extração (p=0,028), contudo não foi 78

influenciado pelo método de secagem (p=0,0554). Os resultados dos teores médios de óleo nos 79

diferentes métodos estão apresentados na Figura 1, acompanhados da comparação das médias por 80

teste de Tukey par a par (assinalado com letras). 81

3 1 Embrapa Agroenergia, [email protected]; [email protected];[email protected] 2 Centro Universitário Unieuro, [email protected]

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82

Figura 1. Teor de óleo médio de acordo com método de secagem e metodologia de extração de óleo 83

empregada (letras maiúsculas indicam se há diferença em relação ao protocolo de extração dentro 84

do mesmo tratamento de secagem; letras minúsculas indicam se há diferença no método de secagem 85

para o mesmo método de extração). 86

A metodologia de determinação de teor de óleo em macaúba que apresentou maior 87

similaridade com a oficial (Soxhlet) foi o método Ankon. A forma de secagem que antecede esta 88

determinação interferiu apenas na quantificação de teor de óleo pelo método ASE. 89

90

AGRADECIMENTOS: 91

A FINEP pelos recursos disponibilizados para a realização deste trabalho, através do projeto 92

PROPALMA (01.10.0313/00). 93

94

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS: 95

AMERICAN OIL CHEMISTS SOCIETY (AOCS). Official Methods and Recommended Practices 96 of the American Oil Chemists Society. 8. ed. Champaign, v. 1-2, 2010, 97 LUTHRIA, D.L. Oil Extraction and Analysis: Critical Issues and Competitive Studies AOCS 98 Publishing; 1 ed., 2004, 288p 99 ROSCOE, R.; RICHETTI, A.; MARANHO, E. Análise de viabilidade técnica de oleaginosas para 100 produção de biodiesel em Mato Grosso do Sul. Revista Política Agrícola, n. 1, 2007. 101 ANTONIASSI, R.; JUNQUEIRA, N.T.V.; MACHADO, A.F.F. et al. Variabilidade de genótipos de 102 macaúba quanto às características físicas de fruto e rendimento em óleo. In: CONGRESSO 103 BRASILEIRO DE FRUTICULTURA, XXII, 2012, Bento Gonçalves [Anais....]. Córdoba: 104 Sociedad Argentina de Espectrometria de Masa, 2012. 105 106

48,33Aa 48,52 ABa

46,61 Bb

48,48 Ba 48,65 A a

50,49 Aa

estufa liofilizada

Teor

de

Óle

o

ankon ase soxhlet

4 1 Embrapa Agroenergia, [email protected]; [email protected];[email protected] 2 Centro Universitário Unieuro, [email protected]