Estudo da extração das proteínas dos farelos de oleaginosas através de métodos químico e enzimático

O aumento da demanda por combustíveis alternativos e sustentáveis, como o biodiesel, vem promovendo a diversificação e o aumento da produção de oleaginosas, a fim de abastecer os diferentes setores industriais que empregam os óleos vegetais como matéria prima. Um importante impacto gerado pelo aumento da demanda por óleos vegetais é a geração de resíduos associado ao processamento das oleaginosas, como as tortas e farelos. Embora algumas unidades de processamento estejam preparadas e dotadas de tecnologias para o aproveitamento integral de toda a matéria prima, como no caso da soja e girassol, a maioria das oleaginosas emergentes, como a macaúba, não possui uma cadeia produtiva sustentável e eficiente que levaria ao aproveitamento total dos potenciais da matéria prima. Contudo, os farelos obtidos a partir do processamento de óleos possuem uma apreciável composição em biomoléculas de interesse industrial, como as proteínas, fibras e carboidratos. Neste sentido, com o objetivo de agregar valor aos farelos das oleaginosas, assim como diversificar seu uso, principalmente quanto ao aproveitamento do potencial em gerar produtos de alto valor agregado, com diferentes aplicações, o presente trabalho propõe investigar processos para a extração de proteínas a partir de farelos de polpa e amêndoa de macaúba. Paralelamente, a extração de proteínas de farelo de amendoim também foi investigada, como forma de comparação, uma vez que esta oleaginosa é apontada como uma importante fonte de proteínas vegetais. Desta forma, o presente trabalho contempla estudos que avaliam a solubilidade das proteínas em diferentes condições de pH e na presença de sais mono e bivalentes. Nestes estudos, os farelos da amêndoa e amendoim mostraram perfil de solubilidade similares, sendo observado perfil um pouco distinto para as proteínas do farelo de polpa, onde a solubilidade é satisfatória em ampla faixa de pH. De um modo geral, a região alcalina de pH favorece a solubilidade das proteínas dos farelos. Soluções salinas de baixa concentração podem melhorar a solubilidade das proteínas. O trabalho ainda contempla o estudo estatístico de otimização de parâmetros de processo para maximização da extração de proteínas em sistemas em batelada, sendo empregada a metodologia de planejamento experimental composto central, com análise de superfície de resposta. Os processos de extração por via química e enzimática foram investigados, sendo obtidos rendimentos de extração acima de 65%. A extração enzimática demonstrou melhor desempenho. Por fim, com o objetivo de delinear o comportamento de transferência de massa e termodinâmico do processo de extração de proteínas, apresentam-se estudos cinéticos da extração de proteínas em diferentes condições de processo, sendo empregados 3 diferentes modelos matemáticos, a saber, modelo cinético de dois estágios, modelo cinético de segunda ordem e modelo de difusão intrapartícula, para descrição do processo de extração sólido-líquido através de parâmetros de transferência de massa. Todos os modelos foram adequados para a descrição do processo de extração. Os parâmetros cinéticos e termodinâmicos foram similares aos encontrados na literatura para a extração de diferentes biomoléculas de matrizes vegetais, apresentando-se como um processo favorável e espontâneo.The increased demand for alternative and sustainable fuels, such as biodiesel, has been promoting the diversification and increased production of oilseeds in order to supply the different industrial sectors that use vegetable oils as feedstock. An important impact generated by increasing demand for vegetable oils is the generation of waste associated with the processing of oilseeds, such as pies and sharps. Although some processing units they are repared and equipped with technologies to take full advantage of all the raw material such as soybean and sunflower, most emerging oilseeds as macaúba lack a sustainable and efficient production chain that leads to the full use of the potential of the raw material. However, the bran obtained from the oils processing have an appreciable composition of industrial interest biomolecules such as proteins, carbohydrates and fibers. In this sense, in order to add value to brans of oilseeds, as well as diversify its use, especially regarding the use of the potential to generate high value-added products with different applications, this paper proposes to investigate processes for protein extraction from sharps of pulp and kernel of macaúba. Similarly, extraction of peanut meal protein was also investigated as a way of comparison, since this oilseed is considered as an important source of vegetable protein. Thus, this work includes studies evaluating the solubility of proteins in different conditions of pH and the presence of mono and divalent salts. In these studies, the sharps of kernel of macauba and sharps of peanut showed similar solubility profile, being observed profile a little different for the pulp bran protein, where solubility is satisfactory in wide range of pH. In general, the alkaline pH region promotes the solubility of proteins of sharps. salt solutions of low concentration can improve the protein solubility. The work also includes the statistical analysis and optimization of process parameters for maximizing protein extraction systems in batch using the central composite design methodology, with response surface analysis. The extraction process by chemical and enzymatic pathway were investigated, obtaining extraction yields of at least 65%. Enzymatic extraction showed better performance. Finally, with the purpose of outlining the mass transfer behavior and thermodynamic proteins extraction process, the paper presents kinetic studies of protein extract at different process conditions and were employed three different mathematical models, namely kinetic model two-stage, second-order kinetic model and model intraparticle diffusion for describing the solid-liquid extraction process through mass transfer parameters. All models were suitable for the description of the extraction process. The kinetic and thermodynamic parameters were similar to those found in the literature for the extraction of different biomolecules of vegetable matrices, presenting itself as a favorable and spontaneous process