Resumo da Pesquisa:
A casca da amêndoa do cacau (cocoa bean shell, CBS) é um subproduto agroindustrial abundante e com elevado potencial de valorização em abordagens alinhadas à sustentabilidade e à economia circular. Este trabalho teve como objetivo desenvolver e avaliar uma rota integrada para a valorização da casca da amêndoa do cacau, envolvendo a extração sustentável de metilxantinas, a aplicação da biomassa residual como suporte para imobilização enzimática e o uso do óleo residual como substrato em reações de hidrólise para conversão em ácidos graxos livres. A extração de metilxantinas foi inicialmente conduzida por Extração Guiada Dispersiva Energizada (Energized Dispersive Guided Extraction, EDGE). A composição do solvente extrator foi otimizada por delineamento de misturas, resultando na definição de uma mistura água–etanol na razão 3:2 (v/v). As condições de extração, temperatura e o tempo de extração, foram otimizadas por meio de uma matriz de Doehlert, considerando como variável-resposta o teor de metilxantinas totais. Sob condições otimizadas (148,5 °C e 382 s), o método apresentou desempenho satisfatório em um único ciclo de extração, com recuperação de 20,14 mg g⁻¹ de teobromina e 3,53 mg g⁻¹ de cafeína, em base seca. A sustentabilidade ambiental do preparo de amostras por EDGE foi avaliada pela métrica AGREEprep, resultando em valor de 0,65, indicativo de bom desempenho ambiental. Paralelamente, investigou-se a extração assistida por ultrassom (Ultrasound-Assisted Extraction, UAE) empregando solventes eutéticos profundos naturais (Natural Deep Eutectic Solvents, NADES) como alternativa verde. As condições de extração, tempo de sonicação e o teor de água no NADES, foram otimizadas por meio de uma matriz de Doehlert, considerando como variáveis-resposta a cafeína e a teobromina, com otimização simultânea por meio da função desejabilidade. Sob condições otimizadas (4 min de sonicação e 45,5% de água no NADES), foram obtidos 29,18 ± 0,07 mg g⁻¹ de teobromina e 2,46 ± 0,04 mg g⁻¹ de cafeína, em base seca. A adição de água promoveu redução significativa da viscosidade do solvente, favorecendo a difusão de massa e a eficiência da extração em curto tempo de sonicação, sem evidências de ruptura significativa da estrutura eutética. A sustentabilidade do procedimento analítico e do preparo de amostras por UAE–NADES foi avaliada pelas métricas AGREE (0,55) e AGREEprep (0,67). A quantificação das metilxantinas foi realizada por cromatografia líquida de alta eficiência com detecção por arranjo de diodos (HPLC-DAD), cujo método apresentou adequada linearidade, precisão, exatidão e limites de detecção compatíveis com a aplicação analítica proposta. A biomassa residual obtida após as etapas de extração foi aplicada como suporte orgânico para a imobilização da lipase de Burkholderia cepacia, sendo avaliada em conjunto com suportes inorgânico e híbrido, por meio das técnicas de adsorção física e ligação covalente. A imobilização covalente em suporte orgânico foi o sistema biocatalítico mais promissor, com rendimento de imobilização de 14,3%, manutenção da atividade catalítica superior a 50% da atividade inicial ao longo de oito ciclos sucessivos de reuso e maior resistência à desativação térmica em comparação à enzima livre, apesar de menor atividade catalítica absoluta. O óleo residual da CBS, extraído previamente via Soxhlet, foi utilizado como substrato nas reações de hidrólise enzimática, resultando em conversão de 60,1% em ácidos graxos livres, superior à obtida com a enzima livre (49,9%). De forma geral, os resultados demonstram a viabilidade de uma rota integrada para a valorização da casca da amêndoa do cacau, combinando técnicas de extração sustentáveis, avaliação quantitativa da sustentabilidade e aplicação biocatalítica, em consonância com os princípios da química verde e da economia circular.
Palavras-chave: Casca da amêndoa do cacau. Extração Guiada Dispersiva Energizada. Extração assistida por ultrassom. Biocatalisador imobilizado. Ácidos graxos.