O modelo de regressão para o teor de sólidos totais é apresentado na Equação (8). Este modelo foi obtido através da análise de regressão linear dos resultados, considerando um nível de 95% de confiança.
Modelo de regressão:
Teor de sólidos totais (%) = 15,21 + 2,3.10–2t – 1,5.10–4t2 + 8,9.10–2T – 5,6.10–4T2 – 1,01R + 2,5.10–2R2 + 7,0.10–4t x T – 1,5.10–3t x R – 1,7.10–3T x R (8) Onde: t: tempo; T: temperatura e R: razão L/S
Modelo com variável real.
A Tabela 13 mostra a análise de variância do modelo ajustado. De acordo com a ANOVA, o coeficiente de correlação obtido foi satisfatório (R2 = 0,81) e a razão entre o valor de F calculado e o valor de F tabelado foi 1,18. Portanto, o modelo é estatisticamente significativo.
Tabela 13 - Análise de variância do modelo de regressão para sólidos totais (Eq. (8)).
Fonte de variação Soma dos quadrados Graus de liberdade Média Quadratica Valor F Regressão 182,919 9 20,3243 3,9953 Residuo 40,6966 8 5,0871 Total 223,6156 17 Coeficiente de correlação 0,8180 F- valor tabelado (95%) F9,8 = 3,39
O diagrama de Pareto para o teor de sólidos totais é apresentado na Figura 10. De acordo com o diagrama, apenas o efeito razão L/S linear foi significativo ao nível de 95% de confiança, apresentando efeito negativo, ou seja, a elevação desta variável promove uma diminuição no teor de sólidos totais.
-,329135 -,385547 -,474768 -,60888 ,8142149 ,8285701 2,048785 2,17682 -4,87732 p=,05 2Lby3L Temperatura(Q) Tempo(Q) 1Lby3L 1Lby2L (1)Tempo(L) (2)Temperatura(L) razão L/S(Q) (3)razão L/S(L)
Efeitos padronizados (valor de tcalc)
Observando o gráfico de superfície de resposta (Figura 11) verifica-se que a diminuição da razão L/S resulta em um aumento no teor de sólidos totais. Costa et al. (2011) também obtiveram esse efeito em extratos aquosos de mulateiro (Calycophyllum
spruceanum). Eles observaram que o aumento da proporção de amostra diminuía a
eficiência da extração de taninos, aumentando, contudo, a extração de outros sólidos solúveis, representados pelo alto teor de resíduo seco. Cunha et al. (2009) observaram o mesmo efeito em extratos de allemão (Astronium urundeuva). Ao aumentarem a proporção da amostra, diminuía o teor de taninos condensados e elevava o teor de resíduo seco. Segundo os autores, este fato pode ser devido a saturação do solvente, pois o aumento da proporção de planta pareceu reduzir a eficiência do solvente na extração de tanino. Por outro lado, isso não afetou o resíduo seco da solução de extração, que foi diretamente proporcional à proporção de planta. O resíduo seco é composto por todos os sólidos solúveis presentes no extrato, por conseguinte, a tendência é de que, quanto maior a proporção de planta/extrato, maior a quantidade de sólidos extraídos. No entanto, um grupo específico de substâncias foi dependente da eficiência do solvente, o que significa que houve uma competição de taninos e outras substâncias pelo solvente.
Figura 11 - Superfície de resposta para o teor de sólidos totais (%) em função da razão L/S e da temperatura (tempo = 105 min).
4.2.4 Validação dos modelos de regressão
Com base na análise dos resultados obtidos pelo delineamento composto central rotacional, usando a metodologia de superfície de resposta, verificou-se que os modelos de regressão para polifenóis totais, taninos condensados e sólidos totais apresentaram bons ajustes.
Para validar os três modelos de regressão escolheram-se duas condições dentro da faixa estudada no planejamento experimental. A condição 1 possui tempo de 100 minutos, temperatura de 100°C e razão L/S 30:1. Já a condição 2 apresenta tempo de 100 minutos, temperatura de 90°C e razão L/S 26:1. Os resultados são apresentados na Tabela 14.
Tabela 14 - Teores de polifenóis totais, taninos condensados e sólidos totais obtidos em determinadas condições para validação dos modelos de regressão.
Condição de extração
Polifenóis totais (mg
EAG/ 100 mg casca) Taninos condensados (mg EC/ 100 mg casca) Sólidos totais (%)
Valor
experimental previsto Valor experimental Valor previsto Valor experimental Valor previsto Valor
1 8,78±0,11a* 8,9±0,08a 7,63±0,11a 7,48±0,07a 8,88±0,15a 9,01±0,15a 2 7,48±0,06a 7,58±0,08a 6,38±0,13a 6,53±0,07a 8,47±0,10a 8,64a±0,15a *Valores experimental e previsto com a mesma letra na mesma linha não diferem significativamente pelo teste t pareado (p>0,05). EAG = equivalente de ácido gálico; EC = equivalente de catequina.
Pode-se verificar que nas duas condições estudadas os valores experimentais não apresentaram diferença estatística dos valores previstos, tanto para polifenóis totais quanto para taninos condensados e sólidos totais. Portanto, os três modelos de regressão são válidos.
4.2.5 Extrações de taninos em sequência
Em um processo de extração é importante verificar o máximo que se pode extrair de uma matéria-prima utilizando quantidades adequadas de solvente. Por isso foram feitos testes reutilizando tanto a casca como o solvente. Os resultados são apresentados na Figura 12.
Figura 12 – Fluxograma do processo de extração em sequencia, com teores de taninos condensados (mg equivalente de catequina/ 100 mg casca) dos extratos obtidos em diferentes ciclos.
De acordo com a Figura 12, os extratos obtidos da primeira casca apresentaram valores de 7,62; 1,49 e 0,35 mg EC/ 100 mg casca nos ciclos 1, 2 e 3, respectivamente. Ou seja, fazendo três extrações com a mesma casca e renovando o
solvente obteve-se uma quantidade de taninos total de 9,46 mg EC/ 100 mg casca. Apesar do aumento na quantidade de taninos extraída, os acréscimos fornecidos pelos dois últimos ciclos foram pequenos, já que na primeira extração obteve-se aproximadamente 80% do total extraído. Isso mostra que o processo de extração é eficiente e que não necessita de novos ciclos de extração com a mesma casca.
Analisando os dados dos extratos da segunda e terceira casca nos três ciclos, verifica-se que a quantidade total de taninos extraídos foi de 7,91 e 4,24 mg EC/ 100 mg casca, respectivamente. A diminuição na quantidade de taninos extraídos da 2ª casca em relação à 1ª e da 3ª casca em relação à 2ª deve-se, provavelmente, a uma saturação crescente do solvente.
Com relação à reutilização do solvente, pode-se observar que no ciclo 1 os extratos obtidos da primeira, segunda e terceira casca apresentaram valores de 7,62; 13,30 e 14,67 mg EC/ 100 mg casca, respectivamente. Portanto, utilizando o mesmo solvente com três amostras de casca pode-se obter um total de 14,67 mg EC/ 100 mg casca. A quantidade de taninos acrescentada na 2ª extração foi de 5,68 mg EC/ 100 mg casca, um valor considerável. Já na 3ª extração o acréscimo foi de apenas 1,4 mg EC/ 100 mg casca. Com base nesses dados, a utilização do mesmo solvente em até duas extrações pode ser viável.
Analisando o processo de extração em sequência como um todo, simulando um sistema semi-contínuo, verifica-se que, ao final processo, pode-se obter uma quantidade total de taninos de 21,61 mg EC/ 100 mg casca, após as nove extrações, utilizando três vezes menos as quantidades de casca e solvente, comparada com nove extrações em único estágio. Essa quantidade extraída é pequena para compensar o custo envolvido com energia e tempo, já que nove extrações sem reutilização de casca e solvente pode fornecer um total de aproximadamente 68 mg EC/ 100 mg casca.
4.3 Secagem dos extratos
A secagem de extratos de plantas é uma etapa importante para fins de produção em larga escala, devido à estabilidade física, química e microbiológica, além
da facilidade de padronização dos princípios ativos (SILVA et al., 2012). Entre as técnicas de secagem empregadas com sucesso na preparação de extratos secos encontra- se a atomização ou “spray dryer” e a liofilização.
Neste sentido, foram feitos testes para verificar o efeito destas duas técnicas de secagem sobre os extratos de taninos da casca de cajueiro. Os resultados são mostrados na Tabela 15.
Tabela 15 - Teores de polifenóis totais e taninos condensados dos extratos submetidos à secagem.
Tratamentos Polifenóis totais (mg
EAG/ 100 mg extrato) Taninos condensados (mg EC/ 100 mg extrato)
Extrato original 32,21±0,34a* 14,73±0,55a
Extrato liofilizado 32,16±0,46 a 13,51±0,28 ab
Extrato atomizado 30,89±0,59 b 12,86±0,68 b
*Médias com a mesma letra na mesma coluna não diferem significativamente pelo teste de Tukey (p>0,05).
De acordo com os resultados, a secagem por liofilização não alterou o teor de polifenóis totais e de taninos condensados do extrato original. Já a secagem por “spray dryer” diminuiu significativamente a quantidade de polifenóis totais e também de taninos condensados. O efeito do método de secagem sobre a quantidade de compostos fenólicos em outras plantas tem sido relatado (PHAECHAMUD et al., 2012, CHAN et al., 2009, RAMAMOORTHY & BONO, 2007). Métodos de secagem envolvendo processos térmicos resultaram na redução do conteúdo de compostos fenólicos de gengibre, enquanto que o processo não térmico, a liofilização, obteve, significativamente, uma maior quantidade de compostos fenólicos (CHAN et al., 2009). O mesmo ocorreu na secagem de extratos aquosos de Sonneratia caseolaris, um tipo de mangue, onde a secagem por atomização promoveu mais perdas de fenólicos que a liofilização (PHAECHAMUD et al., 2012).
Na liofilização, as condições de procedimento, como baixa temperatura e pressão reduzida, minimizam várias reações de degradação que ocorrem durante a secagem, como a reação de Maillard, desnaturação de proteínas e reações enzimáticas (BOSS, 2004). A secagem por “spray dryer”, apesar de utilizar altas temperaturas, não provoca grandes alterações nas propriedades dos extratos, comparada com outros processos térmicos. Isso porque o tempo de residência do material no interior da câmara de secagem é relativamente pequeno (SILVA et al., 2012).
Com relação aos custos, a secagem por liofilização é 30-50 vezes mais cara que por atomização (GHARSALLAOUI et al., 2007). Isso ocorre porque a liofilização possui custos energéticos elevados devido à necessidade de congelar o produto, de sublimar o gelo e adsorver o vapor de água, bem como a necessidade de suportar o vácuo e a refrigeração. É ainda um processo lento resultante de elevadas resistências à transferência de calor e de massa (SILVA et al., 2012).
Considerando os aspectos custo e produtividade, o método por “spray dryer” é o mais indicado para a secagem industrial dos extratos deste estudo. Pois apresenta um custo bem mais baixo que a liofilização, é um processo contínuo e promoveu uma redução de apenas 13% no teor de taninos condensados em relação ao extrato original.
5 CONCLUSÕES
Os extratos obtidos com etanol 50% em água apresentaram maiores quantidades de polifenóis totais e taninos condensados em relação aos outros solventes. Com a otimização utilizando apenas água foi possível chegar a valores próximos aos obtidos com sulfito de sódio, mas não aos obtidos com etanol.
A variável razão líquido/sólido foi o fator mais importante para todas as respostas, apresentando efeito positivo para polifenóis totais e taninos condensados e efeito negativo para sólidos totais, o que mostra que o aumento da proporção de amostra (sólido) diminuiu a eficiência da extração de taninos, aumentando, contudo, a extração de outros sólidos solúveis.
Há uma relação diretamente proporcional entre a temperatura e os teores de polifenóis totais e taninos condensados no processo de extração.
O fator tempo só foi significativo para o teor de taninos condensados, onde foi observado que o tempo de 100 minutos favoreceu a extração.
Os modelos de regressão para todas as respostas foram válidos, apresentando boa concordância entre valores preditos e observados.
A melhor condição para extrair maiores quantidades de taninos condensados e também polifenóis totais foi usando uma temperatura de 100°C, por 100 minutos, com uma razão L/S 30:1. Nessa condição, o teor de taninos condensados extraídos foi de 7,63 mg EC/ 100 mg casca.
A utilização do mesmo solvente em até duas extrações se mostrou viável para a extração de taninos condensados, ao contrário da reutilização da casca que, após a primeira extração, obteve ganhos mínimos.
A secagem por atomização foi a mais adequada, considerando a utilização industrial, pois apresenta um custo bem mais baixo que a liofilização e promoveu uma redução de apenas 13% no teor de taninos condensados em relação ao extrato original.
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