Estratégias para a valorização tecnológica da torta de noz pecã [Carya Illinoensis (Wangenh.) K. Koch]

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Ciência dos Alimentos, Florianópolis, 2021.

A torta de noz-pecã (TNP) resultante da prensagem para obtenção do óleo é um coproduto rico em nutrientes e compostos bioativos. Apesar do potencial para seu aproveitamento como ingrediente para a indústria de alimentos, seu valor comercial é baixo, sendo normalmente destinada à alimentação animal. O trabalho teve por objetivo determinar o potencial nutricional, de minerais, a microestrutura e as propriedades funcionais da TNP. Foram obtidos extratos (aquoso, alcoólico e acético) por extração assistida por ultrassom utilizando um planejamento simplex-centroide com modelo cúbico. Além disso, foi obtida uma bebida de noz pecã (BNP), a qual foi submetida ao processo de crioconcentração em blocos. A TNP, os extratos, à bebida e suas frações crioconcentradas foram avaliadas quanto ao teor de fitoquímicos e seu perfil antioxidante. De acordo com os resultados obtidos a TNP apresentou 40,5% de carboidratos, 21,9% de proteínas, 16,6% de lipídios, 13,0% de fibra dietética e valor calórico de 398,8 kcal 100 g-1. Um total de 9 minerais foram detectados na TNP, sendo os mais abundantes Mg, Mn e Co (416,74, 23,21 mg 100 g- 1 e 59,00 µg 100 g- 1, respectivamente). Análises de microscopia mostraram estruturas irregulares e opalescentes com formas ovais, de escama, globular e granular. A TNP apresentou capacidade de emulsificação (3,67 m2 g-1) e absorção de óleo (1,65 g g -1 de TNP) e elevada capacidade de absorção de água (6,65 g g -1 de TNP). O conteúdo de compostos fenólicos totais no extrato aquoso, etanólico e acético obtidos por extração assistida por ultrassom da TNP variou de 172,43 a 2744,24 mg de ácido gálico equivalente 100 g-1 (P < 0,001) e o teor de taninos condensados de 253,42 a 1376,44 mg catequina equivalente 100 g-1 (P < 0,001). Constatou-se através do ensaio de captura do radical DPPH e da capacidade redutora total (CRT) que o extrato TNP apresenta tanto a capacidade de transferir átomos de hidrogênio quanto de reduzir os compostos hidrofílicos e lipofílicos (12,55 a 74,11 % de inibição de DPPH e 127,63 a 2070,80 mg QE 100 g-1 de CRT, respectivamente). A melhor combinação de solventes, que resultou no extrato com maior concentração de compostos fenólicos (1920,91 mg AGE 100 g - 1), taninos condensados (1195,19 mg CE 100 g- 1), e maior atividade antioxidante in vitro (69,58% de inibição de DPPH e 1700,57 mg QE 100 g - 1 de CRT), foi a mistura de 14,58 mL de etanol, 9,36 mL de água e 1,06 mL de ácido acético (58:3:37,4:4,2). Foi observado na bebida crioconcentrada um aumento no conteúdo de sólidos totais de aproximadamente 64 % em relação a BNP. O pH apresentou um decréscimo de 7,3 % ao final do processo (estágio C5). Os parâmetros de cor CIELab foram influenciados significativamente (P?<?0,05) pelos estágios da crioconcentração. As coordenadas positivas de a* e b* aliados a saturação (C*), ângulo de matiz (h*) e browning index (BI) confirmaram a tendência a tonalidade amarelo alaranjada tanto para as frações concentradas quanto para as frações de gelo. No estágio C5 foi observado um aumento de aproximadamente 2,5× para os fenólicos, 7× para os taninos e 10× para flavonóis em comparação com o controle. A crioconcentração atingiu retenção de 98 % no estágio C3, além de 85 % de eficiência no estágio C4 e 254 % de fator de concentração no estágio C5. De acordo com os resultados, o sistema simplex-centroide é uma estratégia viável para obtenção de extratos ricos em compostos bioativos e de elevada atividade antioxidante a partir da TNP. A crioconcentração proporcionou a obtenção de concentrados com teor de compostos bioativos e atividade antioxidante maior do que a BNP. Foi observado um grande potencial para o aproveitamento da TNP como produto e para a obtenção de ingredientes para a indústria de alimentos. Estas estratégias, além de agregar valor a um produto rico em nutrientes e compostos com potencial atividade biológica, podem contribuir para a redução da produção de resíduos agroindustriais.

Abstract: Pecan nut cake (PNC) resulting from the pressing to obtain the oil is a co-product rich in nutrients and bioactive compounds. Despite the potential for its use as an ingredient for the food industry, it has a low commercial value and is usually intended for animal feed. The present work aimed to determine the nutritional potential, minerals, microstructure, and functional properties of PNC. Extracts (aqueous, alcoholic, and acetic) were obtained by ultrasound-assisted extraction using mixture modeling in a simplex-centroid design with a cubic model. In addition, a pecan nut beverage (PNB) was obtained and subjected to block freeze concentration. PNC, extracts, PNB, and cryoconcentrated fractions were evaluated for phytochemical content and antioxidant profile. According to the results obtained, PNC presented 40.5% carbohydrates, 21.9% proteins, 16.6% lipids, 13.0% dietary fiber, and a caloric value of 398.8 kcal 100 g-1. A total of 9 minerals were detected in PNC, the most abundant being Mg, Mn, and Co (416.74, 23.21 and mg 100 g-1 and 59.00 µg 100 g-1, respectively). Microscopy analysis showed irregular and opalescent structures with oval, scaly, globular, and granular shapes. PNC showed emulsification capacity (3.67 m2 g-1) and oil absorption (1.65 g g-1 of PNC), and high water absorption capacity (6.65 g g-1 of PNC). The content of total phenolic compounds in the aqueous, ethanolic, and acetic extract obtained by ultrasound-assisted extraction of PNC ranged from 172.43 to 2744.24 mg of gallic acid equivalent 100 g-1 (P < 0.001) and the content of condensed tannins from 253.42 to 1376.44 mg catechin equivalent 100 g-1 (P < 0.001). The DPPH radical scavenging and total reducing capacity (TRC) assays indicated that the PNC extract could transfer hydrogen atoms and reduce hydrophilic and lipophilic compounds (12.55 to 74.11% inhibition of DPPH and 127.63 to 2070.80 mg QE 100 g-1 TRC, respectively). The best combination of solvents, which resulted in the extract with the highest concentration of phenolic compounds (1920.91 mg AGE 100 g-1), condensed tannins (1195.19 mg EC 100 g-1), and higher in vitro antioxidant activity (69.58% inhibition of DPPH and 1700.57 mg QE 100 g-1 of TRC) was the mixture of 14.58 mL of ethanol, 9.36 mL of water and 1.06 mL of acetic acid (58:3:37.4:4.2). An increase in the total solids content of approximately 64% relative to PNB was observed in the cryoconcentrated beverage. The pH showed a decrease of 7.3% at the end of the process (stage C5). The CIELab color parameters were significantly influenced (P?<?0.05) by the cryoconcentration stages. The positive coordinates of a* and b* combined with saturation (C*), hue angle (h*), and browning index (BI) confirmed the tendency to yellow-orange hue for both concentrated and ice fractions. In stage C5, an increase of approximately 2.5× for phenolics, 7× for tannins, and 10× for flavonols compared to the control was observed. Cryoconcentration reached 98% retention in stage C3, 85% efficiency in stage C4, and 254% concentration factor in stage C5. According to the results, the simplex-centroid system is a viable strategy for obtaining extracts rich in bioactive compounds and high antioxidant activity from PNC. The cryoconcentration process allowed to obtain concentrates with bioactive compounds content and antioxidant activity higher than the PNB. Great potential was observed in the use of PNC as a product or to extract ingredients for the food industry. In addition to adding value to a product rich in nutrients and compounds with potential biological activity, these strategies can reduce the production of agro-industrial residues.