Valorization of ucuúba (Virola surinamensis) seeds through the recovery of bioactive compounds using alternative extraction processes

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos, Florianópolis, 2024.

Virola surinamensis, popularmente conhecida como ucuúba, é uma árvore amazônica em perigo de extinção típica de áreas alagadas, notável pelo alto teor de gordura em suas sementes. Este estudo caracterizou a gordura extraída de sementes inteiras e descascadas por prensagem hidráulica (do inglês HP), avaliando o rendimento da extração, parâmetros de qualidade, perfil de ácidos graxos, teor de compostos fenólicos totais (do inglês TPC), atividade antioxidante pelos métodos ABTS e DPPH, e comportamento térmico por DSC. Além disso, foi investigado o aproveitamento da torta residual (C1) gerada no processo de HP, analisando sua composição proximal e o impacto da gordura residual na recuperação de compostos de alto valor por meio do desengorduramento, resultando em uma torta desengordurada (C2). As tortas (C1 e C2) foram submetidas a extrações com etanol puro e soluções hidroetanólicas utilizando Soxhlet (SOX), Extração Assistida por Micro-ondas (do inglês MAE) e Extração com Líquido Pressurizado (do inglês PLE). Os extratos foram avaliados em termos de conteúdo total de fenóis (do inglês TPC), conteúdo total de flavonoides (do inglês TFC), conteúdo total de carotenoides (do inglês TCC) e atividade antioxidante pelos métodos ABTS e DPPH. Os resultados mostraram um maior rendimento de extração de gordura com sementes descascadas (52.05%) em comparação com sementes inteiras (47.65%) por (HP). A gordura extraída de ambas as amostras foi predominantemente composta por ácidos graxos saturados, com destaque para o ácido mirístico e o ácido láurico, o que conferiu excelente estabilidade térmica. O TPC foi maior na gordura das sementes inteiras (6.54 mg GAE g?¹) em comparação às sementes descascadas (5.82 mg GAE g?¹). A atividade antioxidante também foi superior na gordura das sementes inteiras (77.03 µmol TE g?¹ pelo método ABTS e 12.25 µmol TE g?¹ pelo método DPPH). A torta (C1) apresentou elevados teores de lipídios (33.24 g 100 g?¹), carboidratos (43.32 g 100 g?¹) e proteínas (15.09 g 100 g?¹). Os extratos da torta desengordurada (C2), especialmente os obtidos por MAE com etanol 70%, exibiram os maiores valores de TPC (126.78 mg GAE g?¹), TCC (18.74 mg BCE g?¹) e atividade antioxidante pelo método DPPH (791.71 µmol TE g?¹). Além disso, a extração por SOX com etanol 50% apresentou o maior valor de TFC (13.10 mg QE g?¹), enquanto o etanol 100% resultou na maior atividade antioxidante pelo método ABTS (1286.69 µmol TE g?¹) também na torta desengordurada (C2). Este estudo é pioneiro na comparação das características da gordura extraída de sementes inteiras e descascadas de ucuúba, assim como no aproveitamento da torta residual por meio de métodos de extração não convencionais. Os resultados demonstram a viabilidade de utilizar integralmente esse material biológico na obtenção de compostos de alto valor agregado, com grande potencial de aplicação, especialmente nas indústrias cosmética e farmacêutica. O conhecimento gerado sobre o potencial dessa matéria-prima pode trazer benefícios econômicos e ambientais para a região amazônica e suas comunidades.

Abstract: Virola surinamensis, popularly known as ucuúba, is an endangered Amazonian tree native to flooded areas, notable for the high fat content of its seeds. This study characterized the fat extracted from whole and peeled seeds through hydraulic pressing (HP), evaluating extraction yield, quality parameters, fatty acid profile, total phenolic content (TPC), antioxidant activity using ABTS and DPPH assays, and thermal behavior through differential scanning calorimetry (DSC). Additionally, the utilization of the residual press cake (C1) generated during HP was investigated by analyzing its proximal composition and the impact of residual fat on the recovery of high-value compounds through defatting, resulting in a defatted cake (C2). The cakes (C1 and C2) were subjected to extractions using pure ethanol and hydroethanolic solutions with Soxhlet (SOX), Microwave Assisted Extraction (MAE), and Pressurized Liquid Extraction (PLE). The extracts were evaluated for total phenolic content (TPC), total flavonoid content (TFC), total carotenoid content (TCC), and antioxidant activity through ABTS and DPPH assays. The results showed a higher fat extraction yield with peeled seeds (52.05%) compared to whole seeds (47.65%) using HP. The extracted fat from both samples was predominantly composed of saturated fatty acids, with a significant presence of myristic and lauric acids, contributing to excellent thermal stability. The TPC was higher in the fat from whole seeds (6.54 mg GAE g?¹) compared to peeled seeds (5.82 mg GAE g?¹). Antioxidant activity was also superior in the fat from whole seeds (77.03 µmol TE g?¹ by the ABTS method and 12.25 µmol TE g?¹ by the DPPH method). The cake (C1) showed high levels of lipids (33.24 g 100 g?¹), carbohydrates (43.32 g 100 g?¹), and proteins (15.09 g 100 g?¹). Extracts from the defatted cake (C2), especially those obtained by MAE with 70% ethanol, exhibited the highest TPC (126.78 mg GAE g?¹), TCC (18.74 mg BCE g?¹), and antioxidant activity by the DPPH method (791.71 µmol TE g?¹). Moreover, SOX extraction with 50% ethanol yielded the highest TFC (13.10 mg QE g?¹), while 100% ethanol provided the highest antioxidant activity by the ABTS method (1286.69 µmol TE g?¹) from the defatted cake (C2). This study is pioneering in comparing the characteristics of fat extracted from whole and peeled ucuúba seeds and in utilizing the residual press cake through non-conventional extraction methods. The findings demonstrate the feasibility of fully utilizing this biological material to obtain high-value compounds with great potential applications, particularly in the cosmetic and pharmaceutical industries. The knowledge generated about the potential of this raw material can bring economic and environmental benefits to the Amazon region and its communities.