Campo da invenção:

[001 ] A invenção aqui descrita se insere no campo da química dos produtos naturais, mais especificamente no que se refere à obtenção de bioativos, e fa2 referência a um processo de extração sequencial usando fluido supercrítico e liquido pressurizado na obtenção de. frações de extratos concentrados em compostos bioativos do bagaço de maracujá.

Fundamentos da Invenção:

[ 003] Extratos vegetais ricos em compostos bioativos têm ganhado., nos últimos anos, uma significativa parcela do mercado. No entanto, uma das características desejadas dos extratos é a concentração do composto de interesse.

[ 003] Devido a este fato,, processos de. extração em que o extrato é concentrado durante as etapas de extração são muito importantes e altamente desejáveis.

[ 004 ] Sendo assim, esta invenção propõe um processo de extração sequencial usando fluido supercrítico e líquido pressurizado na obtenção de frações de extratos concentrados em compostos bioativos do bagaço de maracujá.

[ 005 ] Os processos utilizados até o presente momento para recuperação do óleo das sementes de maracujá são a prensagem a frio e a recirc¾laçào de solventes orgânicos.

[ 006] A invenção ora proposta faz uso de outros dois processos: de extração para obter frações de extrato concentrado em diferentes compostos químicos, sendo elas a extraçáo com fluido, supercrítico (SFE) e a extração com líquidos pressurizados (PLE) .

[ 007 ] o processo SFE proposto se divide em três etapas com condições de operação distintas, sendo esta imprescindível para a realização da última etapa, a PLE.

[008] As técnicas até então usadas recuperam apenas uma fração de extrato, contendo os compostos de característica polar ou apolar diluídos.

[009] O estudo do artigo ''Svpercritical CO ₂ extraction of passion fruit (Pas.siflora eduli.s. sp.) seed oil assisted by ultrasound", de Barrales et al, se refere á extração supercritica assistida por ultrassom, usando. CO ₂ como solvente, para obtenção de UMA fração de óleo de sementes de maracujá. Diferentemente, a presente invenção estabelece quatro condições operacionais para obtenção de quatro classes distintas de compostos químicos.

[010] Em "Optimization of supercritical carbon dioxide extraction of Passiflora seed oil", de ZAHEDI, Gholamreza et al, a extr.açâo supercritica é simulada em redes, neurais, utiliza CO ₂ como solvente e obtém uma fração de óleo de sementes de maracujá.

[011] Em CN1710043, CN103952233 e CN103992S76, faz-se referência a tecnologias que descrevem a obtenção de apenas uma fração de óleo de maracujá utilizando o processo de extração supercritica.

[012] Diferentemente, a tecnologia proposta na presente invenção obtém quatro frações de extrato concentradas em tocóis, ácidos graxos, carotenoides e compostos fenólicos isolados. Os extratos obtidos de acordo com a presente invenção apresentam atividade biológica e podem ser usados diretamente ou incorporados como ingredientes em alimentos, produtos nutracêuticos e cosméticos.

[013] Vantajosamente, os extratos fracionados obtidos são concentrados em determinados compostos. As técnicas de extração conhecidas do estado da técnica realizam a extração em uma única etapa, obtendo uma única fração de extrato, não necessariamente concentrada nos compostos taioativos de. interesse -

Breve descrição da invenção:

[014] A invenção ora descrita se refere a um processo de extração sequencial para a obtenção de quatro £rações de compostos químicos bioativos do bagaço de maracujá amarelo (Passiflora edulis sp.)..

[015] Mais especificamente, este. processo compreende etapas que envolvem extração com fluido supercrítico (SFE) seguida de extração com líquidos, pressurizados (PLE) para obtenção de frações de extrato concentradas em tocotrienóis, ácidos g.raxos poliinsatur.ados, carotenoides e compostos f.enólicos, em que cada uma destas frações é obtida em condições de operação específicas durante o processo de extração e a sequência destas condições respeita uma ordem de execução específica.

Breve descrição das figuras:

[016] Para obter uma total e completa visualização do objeto desta invenção, são apresentadas as figuras ás quais se fas referências, conforme se segue..

[017] A Figura 1 representa uma unidade de extração típica habilitada para processos SFE e PLE. A unidade de extração é composta por: V-l a V-6: válvulas de bloqueio; V- 7: válvula micrométrica.; VS: válvula de segurança; C: compressor de ar; F: filtro de ar; FC; filtro de CO ₂ ; BR: banho de refrigeração; BP: bomba de CO ₂ ; BA: banho de aquecimento; CE: célula de extração; R-1: reservatório de CO ₂ ; R-2: reservatório de solvente liquido; B.: bomba HPLC; 1-1, 1-2 e 1-3: indicadores de pressão; 1-4: indicadores de. temperatura; IC: controlador de temperatura; FC-1: frasco de coleta de extrato; F: fluxômetro;. R: totalímentro .

[018] A Figura Z representa graficamente a superfície de resposta para (A) concentração de tocóis totais e (B) concentração de carotenoides totais dos extratos. do bagaço de maracujá obtidos no estudo prévio ao da extração sequencial .

[019] A Figura 3 representa o rendimento global e de compostos alvo dos extratos do bagaço de maracujá obtidos do processo sequencial de SFE, em que (A) é o rendimento, global, (B). é o rendimento de ácidos graxos, (C) ê o rendimento de tocóis e (D) ê o rendimento de carotenoides totais.

Descrição detalhada da Invenção:

[020] A presente invenção trata-se de um processo de extração sequencial para a obtenção de extratos concentrados, em distintos compostos químicos a partir do bagaço de maracujá amarelo (Passiflora edulis sp.) usando extração com fluidos supercriticos ÇSFE) e extração com líquidos pressurizados (PLE) ..

[021] G: referido, processo compreende as. etapas de:

a) submeter o bagaço de maracujá à primeira etapa de extração com fluidos supercriticos (SFE) para obtenção da fração rica em tocotr.i.enóis;

b) submeter o material obtido na etapa (a) à segunda etapa de extração com fluidos supercriticos (SFE.) para obtenção da fração rica em ácidos graxos poliinsaturados; c) submeter o material obtido na etapa (b) à terceira etapa de extração com fluidos supercriticos (SFE) para obtenção da fração rica em carotenoides;

d) submeter o material obtido na. etapa (c) à extraçâo com líquidos pressurizados para obtenção da fraçào rica em compostos fenólicos.

[022] A matéria-prima utilizada no processo da invenção corresponde ao bagaço do maracujá, composto por sementes e mucilagem, resultantes do processo de separação da polpa.

[023] O bagaço é previamente desidratado à temperatura não superior, a 60 °C por tempo suficiente para que a umidade. seja inferior a 0.15 kg água/kg bagaço, sendo moído em seguida para obter um diâmetro de partículas inferior a 2 mm,.

[024] Na etapa (a), o dióxido de carbono (CO ₂ ) aquecido entre 60 e 70 °C e pressurizado entre 15 e 20 MPa, entra em contato com a matéria-prima para ext-ração da primeira fração do extxato rica em t.ocotrienóis, em que a quantidade de CO ₂ utilizada respeita a fração de S/F (em que S é a massa de solvente e F é a massa de bagaço) de até .150.

[025] Na etapa (b) , o dióxido de carbono (CO.?.) aquecido entre 50 e .60 °C e pressurizado entre 15 e 20 MPa, entra em contato com o bagaço que passou pela. etapa (a) para extraçâo da segunda fração do extrato rica em ácidos graxos poliinsaturados, em que a quantidade de CO ₂ utilizada respeita a fração de S/F de até 150.

[026] Na etapa (c) , o fluxo contínuo de dióxido de carbono (CO ₂ ) aquecido entre 50 e 70°C e pressurizado entre 25 e 40 MPa, entra em contato com o bagaço que passou pelas etapas (a) e ( _: b) para extraçâo da terceira fração do extrato rica em carotenoides, em que a quantidade de CO ₂ utilizada respeita a fração de S/F de até 100. [ 027] Na etapa, (d), o bagaço submetido às etapas (a), (b) e (c) é extraído com líquidos pressurizados. Para tal fim, uma mistura líquida de etanol e água., com concentração de etanol entre 40 e 80%. m/m, aquecida entre 60 e 80 °C e pressurizada entre 5 e: 40 MPa entra em contato com o bagaço e extrai a quarta fração ^: de extrato, rica em compostos fenóliços, em que o piceatanol é o majoritário.. A quantidade de etanol usada respeita a fração S/F de até 450.

[028] Ά ordem das etapas é crucial na obtenção dos compostos bioativos mencionados.

[029] As três primeiras etapas se baseiam na densidade do CO ₂ nas condições descritas. A densidade está associada ao poder de solvatação do CO ₂ , logo, se a ordem for alterada, nâo serão: obtidos extratos concentrados nos compostos já descritos. Já a quarta etapa precisa ser realizada após o bagaço ser desengordurado. Caso contrário, o extrato será menos concentrado em compostos fenóliços, pois o conteúdo lipídi.co do bagaço atrapalha a obtenção dos mesfios.

[030] Os extratos. obtidos de acordo com a presente invenção apresentam atividade biológica e podem ser usados diretamente ou incorporados como ingredientes em alimentos., produtos nutracêuticos e cosméticos.

Exemplo da invanção:

[031] Para chegar às condições ótimas de SFE, foi realizado um planejamento experimental para testar as variáveis pressão (17, 26, 35 MPa.) e temperatura (40, 50 e 60 °C) , totalizando 9 experimentos, conduzidos em duplicata.

[032] Cada experimento foi conduzido da seguinte forma: uma. determinada quantidade de matêria-prima. (4 g) foi pesada e colocada no extrator esquematizado pela Figura 1; o fluxo de CO ₂ foi liberado e mantido era ccntato com a amostra por 10 minutos com a válvula V-7 estancada e, em seguida, tal válvula foi aberta e o processo de coleta de extrato iniciado, sendo interrompido quando a razão S/F atingiu o valor de 160.

[033] O leito de matéria-priina continha densidade aparente de 0,55 g/cm ³ . Para todos os ensaios, o extrato coletado foi analisado quando ao rendimento global, conteúdo de tocóis, perfil de ácidos graxos e conteúdo total de carotenoides. Os principais resultados destes experimentos estão sumartzados na Figura 2 e na Tabela 1. abaixo.

Tabela 1 - Influência dos parâmetros no rendimento global

de tocóis e carotenoides, sendo estas 60 °C e 17 MPa e 60 °C e 26 MPa, respectivamente.

[035] A partir deste resultado, a sequência de condições foi desenhada, com os tocóis sendo recuperados na primeira etapa, pois são os compostos mais solúveis em COc supercritico, e os carotenoides obtidos na terceira etapa, uma vez. que necessitam de alta pressào.

[036] Em vista desse fato, necessítava-se, então, de uma etapa intermediária, em que os tocóis fossem extraídos sem a extração dos carotenoides. Esta condição também foi escolhida com base na Figura 2 e Tabela 1, 50 °C e 17 MPa, a qual resultou na mais baixa concentração de carotenoides e intermediário rendimento, global.

[037] Para confirmar a hipótese de que as três classes de compostos poderiam ser extraídas em etapas sequenciais, o SFE foi realizada usando as condições de temperatura e pressào informadas acima.

[038] A fim. de avaliar o processo sequencial, as mesmas condições de manuseio do equipamento de extração foram usadas nesta etapa. No entanto, a mesma matéria-prima foi sequencialmente submetida à extração nas seguintes condições: 60 °C e 17 MPa; 50 °C e 17 MPa; e 60 °C e 26 MPa. As duas primeiras etapas foram executadas até S/F de 150 e a terceira etapa com S/F de 100 kg solvente/kg matéria-prima.

[039] Os extratos foram analisados quanto à quantificação de tocóis, ácidos graxos e carotenoides e os resultados estão apresentados na Figura 3 e nas Tabelas 2, 3 e 4 abaixo. Ambas mostram que a primeira etapa concentrou o extrato em tocóis, a segunda etapa recuperou ácidos graxos sem tocóis e baixo teor de carotenoides e a terceira etapa concentrou o extrato em carotenoides.

Tabela 2 - Rendimento gl obal e conteúdo de tocóis dos extratos do bagaço de maracujá obtidos p.ot SFE em processo sequencial .

na: amostra não analisada.

^Diferentes letras na mesma coluna indicam diferença significativa (p < 0.05),

Tabela 4 - Conteúdo de carotenoides totais dos e _. xtratos do bagaço de maracajá obtidos por SFE em processo sequencial

¹ Diferentes letras na mesma coluna indicam diferença significativa (p < 0.05).

[040] Por fim, a matéria-prima que passou pela SFE foi submetida à PLE com o intuito de se obter compostos fenólicos. Foi realizado um planejamento experimental contemplando as variáveis temperatura de extração (50, 60 e 70 °C) e formulação do solvente (50, 75 e 100%, m/m, etanol em água) , totalizando 9 experimentos, conduzidos em duplicata.

[041] Cada experimento foi conduzido da seguinte forma: uma determinada quantidade de matéria-prima (3 g) foi pesada e colocada no extrator; o fluxo de solvente foi bombeado e mantido em contato com a amostra por 10 minutos com a válvula V-7 estancada; em seguida, tal válvula, foi aberta e o processo de caleta de . extrato foi iniciado, sendo interrompido quando a razão S/F atingiu o valor de ^: 120. A vazão de solvente foi. de 3 g/min.

[042] O leito de matéria-prima continha densidade aparente de 0,48 g/cm ³ . Para todos os ensaios, o extrato. coletado foi analisado quanto ao rendimento global, conteúdo de fenólicos totais, conteúdo de piceatanol e capacidade antioxidante. Para fins de observar o efeito das prévias etapas de SFE, o ensaio que apresentou maior conteúdo de fenólicos totais foi. reproduzido usando o bagaço que nào passou pela SFE. Os principais resultados desta etapa estão sumarizados nas Tabelas 5 e 6 abaixo.

Tabela 5 - Condições de extração, rendimento global, conteúdo de fenólicos totais e conteúdo de picéatanol dos extratos obtidos do bagaço de maracujá desengordurado

(DPFB) e não desengordurado (nDPPB) através de PLE.

¹ Diferentes letras na mesma coluna indicam diferença, significativa (p < 0.05).

Tabela 4 - Capacidade antioxidante dos extra tas obtidos dos extratos obtidos do bagaço de maracujá desengordurado (DPFB) e não desengordurado (nDPFB) através de PLE.

'Diferentes, letras na mesma coluna indicam diferença significativa (p < 0.05). [043 ] Com base nesses resultados foi possível escolher a quarta etapa do processo sequencial, a condição de PLE de 70 °C e 50. % etanol (m/m) , que mostrou maiores rendimentos de fenólicos totais, de piceatanol e maiores valores de capacidade antioxidante. A comparação entre o bagaço desengordurado, ou seja, que passou pelas etapas de SFE, com o bagaço não desengordurado, mostrou que o bagaço desengordurado produz maiores rendimentos de compostos fenólicos e de piceatanol, bem como, maior capacidade antioxidante. Estes resultados enfatizam a importância do processo sequencial na recuperação destes compostos.

[044] Os métodos atualmente empregados resultam na obtenção de uma única fração de extrato a partir da semente de maracujá. A nova tecnologia promove a obtenção fracionada do extrato, de modo que cada fração seja concentrada em tocóis, ácidos graxos, carotenoides e compostos fenólicos, que podem encontrar aplicações especificas.

[045] Os resultados indicaram que os processos sequenciais pode eficientemente recuperar quatro frações de extratos concentrados.

[046] O principal tocotrienol foi o δ-tocotrienol e o principal ácido graxo foi ácido linoleico.

[047] Os principais carotenoides foram β-caroteno e β- criptoxantina e o principal composto fenólico foi o piceatanol .

[048] Os conteúdos de tocóis totais, compostos fenólicos totais e piceatanol mostraram alta e positiva correlação com as capacidades antioxidantes das frações.

[049] SFE e PLE aplicadas em sequência permitiram obter extratos concentrados em compostos alvos.