Liquid-liquid extraction of carotenoids from palm oil (Elaeis guineensis)

Abstract

Palm oil is one of the major fats and oils produced in worldwide. It forms an important ingredient in the diet of many people in the world. The quality of palm oil is mostly determined by the following parameters: Free Fatty Acid (FFA) content, Iodine Value (IV), Peroxide Value (PV), Moisture Content, Saponification Value (SV) and Impurity Content. The crude and degummed palm oil results were, respectively, (a) acid value (mg KOH/g) from 2.79 ± 0.21 and 4.31 ± 0.06, (b) peroxide value (mEq/kg) of 3.82 ± 0.03 and 1.91 ± 0.01, (c) iodine value (g I2/100 g) of 50.01 ± 2.33 and 45.96 ±1.09, (d) saponification value (mg KOH/g) of 199.57 ± 4.20 and 174.85 ± 26.66, (e) reflective index (40°C) of 1.4578 ± 0.00 and 1.4588 ± 0.00, and (f) total carotenoids (μg/g) of 668.81 ± 0.01 and 638.14 ± 0.03. Crude palm oil presented an ash content of 0.03 ± 0.00% and humidity of 0.28 ± 0.04% (m/m). The ash and humidity contents of degummed palm oil were not determined. Density and rheological behavior were evaluated for both crude and degummed palm oil. All the parameters investigated had values within the standards. The liquid-liquid extraction at temperatures of 40, 45, and 50 °C. First, studies were conducted to evaluate the phase-forming capability and extraction performance of low-toxicity, low-cost, and environmentally friendly organic solvents. According to the screening results and the good performance of palm carotene extraction with high distribution coefficients, ethanol and dimethyl sulfoxide were the best solvents for extraction, followed by acetic acid with less effective extraction. The density-based solvation behavior effectively explained the affinity of carotene for the solvent mixture and the tendency of biphasic system formation. The total carotenoid extraction increased with increasing temperature, with 50 °C having the highest extraction, followed by 45 and 40 °C. Equilibrium data for a system composed of palm oil + anhydrous ethanol + DMSO at temperatures ranging from 40, 45, and 50 °C. Using the method developed by Merchuk et al. (1998). Cloud point determination was used to generate experimental binodal curves, showing a decrease in the biphasic region with increasing temperature. The rise in temperature within the experimental ranges enhanced oil solvent miscibility in both stages, according to the findings. Keywords: Palm oil. Liquid- liquid equilibrium. Carotenoids. Solvent.

O óleo de palma é um dos principais óleos produzidos em todo o mundo, sendo um ingrediente importante na dieta de muitas pessoas no mundo. A qualidade do óleo de palma é determinada principalmente pelos seguintes parâmetros: Índice de ácidos graxos livres (FFA), índice de iodo (IV), índice de peróxido (PV), teor de umidade, índice de saponificação (SV) e teor de impurezas. Os resultados do óleo de palma bruto e degomado foram, respectivamente, (a) valor de acidez (mg KOH/g) de 2,79 ± 0,21 e 4,31 ± 0,06, (b) índice de peróxido (mEq/kg) de 3,82 ± 0,03 e 1,91 ± 0,01, (c) índice de iodo (g I2/100 g) de 50,01 ± 2,33 e 45,96 ±1,09, (d) índice de saponificação (mg KOH/g) de 199,57 ± 4,20 e 174,85 ± 26,66, (e) índice de reflexão (40°C ) de 1,4578 ± 0,00 e 1,4588 ± 0,00, e (f) carotenoides totais (μg/g) de 668,81 ± 0,01 e 638,14 ± 0,03. O óleo de palma bruto apresentou teor de cinzas de 0,03 ± 0,00% e umidade de 0,28 ± 0,04% (m/m). Os teores de cinzas e umidade do óleo de palma degomado não foram determinados. A densidade e o comportamento reológico foram avaliados para os óleos de palma bruto e degomado. Todos os parâmetros investigados apresentaram valores dentro dos padrões. A extração líquido-líquido, foi realizada nas temperaturas de 40, 45 e 50 °C. Primeiro, foram conduzidos estudos para avaliar a capacidade de formação de fases e o desempenho de extração em solventes orgânicos de baixa toxicidade, baixo custo e ambientalmente corretos. De acordo com os resultados da triagem e o bom desempenho da extração de caroteno de palma com altos coeficientes de distribuição, o etanol e o dimetilsulfóxido foram os melhores solventes para extração, seguidos do ácido acético com extração menos efetiva. O comportamento de solvatação baseado na densidade explicou efetivamente a afinidade do caroteno pela mistura de solventes e a tendência de formação do sistema bifásico. A extração de carotenoides totais aumentou com o aumento da temperatura, sendo a maior extração realizada à 50 °C, seguida de 45 e 40 °C. Dados de equilíbrio foram obtidos para um sistema composto de óleo de palma + etanol anidro + DMSO em temperaturas variando entre 40, 45 e 50 °C, usando o método desenvolvido por Merchuk et al. (1998). A determinação do ponto de nuvem foi usada para gerar curvas bimodais experimentais, mostrando uma diminuição na região bifásica com o aumento da temperatura. O aumento da temperatura dentro das faixas experimentais aumentou a miscibilidade entre solvente e óleo em ambas as etapas, de acordo com os resultados. Palavras-chave: Óleo de palma. Equilíbrio líquido-líquido. Carotenoides. Solventes.