Postharvest treatments of macaúba palm (Acrocomia aculeata) fruit: storage period, gamma radiation and drying temperature

Abstract

Macaúba is a multipurpose oleaginous palm distributed in tropical and subtropical America with high biomass productivity and high oil content. It is a promising vegetable oil that can be used either as a source of edible or raw material in the biodiesel industry. However, random and bulk harvest within few months of the year coupled with rudimentary processing technology is becoming a bottleneck to exploit the potential benefit of this fruit. Therefore, storage and maintenance of postharvest oil quality is a major challenge in the production chain of macaúba. Development of postharvest technology packages fills some of the gaps in the current scenario. This fruit is endowed with high water content that impairs the mesocarp oil quality. Moreover, harvesting is synchronized with hot and rainy season of the year that enhances hydrolysis and oxidation processes. This can be facilitated by the endogenous lipase or microorganisms growing in association that boost hydrolysis of triacylglycerol to free fatty acids. Moreover, the presence of peroxidase favored oil oxidation. Accordingly, three successive and independent experiments concerned to postharvest of macauba fruits were conducted. The first experiment was aimed at assessing parameters related to oil quality, where ripe macaúba fruits were kept at room temperature for 0, 3, 6, 9, 12, 15, 20, 25, 30, 45 and 60 days. Hydrolysis and oxidation reactions were analyzed by biochemical activities (specific activity of lipase), physico-chemical properties of the mesocarp (water activity, moisture loss of fresh fruit, damage index) and physico- chemical properties of mesocarp crude oil (acidity index, peroxide index, molar absorptivity at 232 nm and 270 nm, total carotene content and oxidative stability) of the stored macaúba fruit. Increasing acidity and loss of oil stability along the storage was accompanied by reduction of moisture and increase in fruit decay. Lipase might not be related to increased acidification process. The stored crude mesocarp oil had oxidative stability of 31 days as per biodiesel standard. However, the overall quality of the oil maintained within the required standards up to 20 days. The second experiment was conducted to study the effect of gamma radiation in the mesocarp oil quality of macaúba fruit along the storage. Ripe fruits were treated with 3 gamma radiation doses (0, 4 and xii 8 KGy), stored at room conditions, and analyzed after 0, 10, 20 and 30 days. Mesocarp and exocarp water activity, mesocarp moisture and oil content, specific activity of lipase and peroxidase, and other physico-chemical properties of the crude mesocarp oil were studied. Gamma radiation decreased accumulation of oil as compared to control. The 8 KGy gamma dose resulted in oil oxidation. In general, decreased enzymatic activities and best oil quality was obtained with 4 KGy gamma dose along the 30 days of storage. The third experiment assessed the effect of drying temperature upon biochemical activity and physical-chemical properties of stored macaúba fruits. Ripe fruits, stored at room conditions, were dried with three drying temperatures (control, 60°C and 100°C) for 24 hours at four storage periods (0, 10, 20 and 30 days). Drying decreased water activities followed by enzymatic activities. Lipase was less stable to drying than peroxidase. Most oil quality indices, except acidity, were favored by drying after some time of storage. Macaúba fruits, dried at 100°C after 30 days stored, showed reduced enzymatic activities, increased oil content and suitable mesocarp oil quality. In general, direct fruit harvest from the plant conserved the desirable mesocarp oil quality of macaúba to be used as a raw material either in biodiesel or food industries with comparative advantage like oil palm. Macaúba fruits stored at ambient condition maintained the postharvest oil quality of the mesocarp for 20 days. This range extend to 30 days in 4 KGy gamma dose and for fruits dried after 30 day at 100°C with desirable mesocarp oil quality in storage. Despite the installation cost, these technological packages could be amplified either in subsitence or in large scale production schemes.

Macaúba é uma palmeira oleaginosa com múltiplos usos distribuído na América tropical e sub tropical com elevada produtividade de biomassa e alto teor de óleo. É um óleo vegetal promissor para ser usado como óleo comestível e matéria-prima na indústria de biodiesel e biohidrocarbonetos. No entanto, a produção concentrada de frutos durante 4 meses do ano, a colheita aleatória e processamento rudimentar é um grande desafio para explorar o potencial desta planta. A ausência de tecnologia que mantenha a qualidade pós-colheita do óleo é um gargalo na cadeia produtiva da macaúba. Desenvolvimento do pacotes de tecnologia pós-colheita preenche algumas das lacunas no cenário atual. Elevado teor de água no fruto favorece degradação de qualidade do óleo do mesocarpo. Além disso, a colheita está sincronizada com a estação quente e chuvoso do ano que aumenta os processos de hidrólise e oxidação. Isso pode ser facilitado pela lipase endógena ou microrganismos que crescem em associação que aumentam a hidrólise de triacilgliceróis para ácidos graxos livres. Além disso, a presença de peroxidase favorecida o oxidação do óleo. Por isso, três experimentos independentes com foco de pós-colheita de frutos do macaúba foram realizados. O objetivo do primeiro experimento foi para avaliar os parâmetros relacionados à qualidade do óleo, onde os frutos maduros dos macaúba foram mantidos sob temperatura ambiente para 0, 3, 6, 9, 12, 15, 20, 25, 30, 45 e 60 dias. Reações de hidrólise e de oxidação foram determinada pela atividades bioquímica de fruto armazenado e propriedades físico-químicas do óleo bruto do mesocarpo. Atividades bioquímicas (atividade específica de lipase), as propriedades físico-químicas do mesocarpo (atividade da água, perda de úmidade do fruto fresco, índice de dano) e propriedades físico-químicas do óleo bruto do mesocarpo (índices de acidez e peróxido, absortividade molar a 232 nm e 270 nm, conteúdo de carotenóides totais e estabilidade oxidativa) foram estudaram. A perda de úmidade e apodrecimento de fruto resultou aumenta de acidez e perda de estabilidade de óleo em armazenamento embora lipase não pode estar relacionado ao aumento processo de acidificação. O óleo bruto do mesocarpo armazenado tinha estabilidade oxidativa de 31 dias, como por padrão biodiesel. No entanto, a qualidade do óleo foi mantido dentro dos xiv padrões exigidos até 20 dias à temperatura ambiente. O segundo experimento foi conduzido para estudar o efeito da irradiação gama sobre a qualidade do óleo do mesocarpo durante o armazenamento dos frutos. Os frutos maduros foram tratados com 3 doses de radiação gama (0, 4 e 8 kGy), armazenados em condições ambiente, e analisados após 0, 10, 20 e 30 dias. Atividade de água no mesocarpo e epicarpo, conteúdo de úmidade e teor do óleo do mesocarpo, atividade específica de lipase e peroxidase, as propriedades físico-químicas do óleo do mesocarpo foram estudado. A irradiação gama diminuiu o acumulo de teor de óleo em comparação com o controle. A dose 8 KGy resultou na oxidação do óleo. Em geral, a 4 KGy dose diminuiu as atividades enzimáticas e mantém a qualidade do óleo durante 30 dias do armazenamento. O terceiro experimento foi conduzido para estudar o efeito da temperatura de secagem sobre a atividade bioquímica do fruto e propriedades físico- químicas do óleo bruto do mesocarpo durante o armazenamento. Os frutos maduros foram secos em três temperaturas de secagem (controle, 60° C e 100° C), em quatro períodos de armazenamento (0, 10, 20 e 30) para 24 horas, mantidos sob condições ambiente. Secagem diminuiu atividades de água juntos com atividades enzimáticas. A lipase foi menos estável do que peroxidase em secagem. A maioria dos índices de qualidade de óleo, exceto acidez foram favorecidos por secagem ao longo de armazenamento. A secagem do fruto da macaúba a 100°C, após 30 dias de armazenamento, mantém a qualidade e aumenta o teor de óleo do mesocarpo. Em geral, colheita dos frutos direta da planta conservada a qualidade do óleo do mesocarpo de macaúba desejável para ser usado como uma matéria-prima tanto no biodiesel ou indústrias alimentares com vantagem comparativa, como óleo de palma. Frutos de macaúba armazenados em condição ambiente manteve a qualidade pós-colheita do óleo do mesocarpo durante 20 dias. Na verdade, esta faixa aumentou para 30 dias, para a dose 4 KGy e para frutos secos após 30 dias a 100°C com boa qualidade do óleo do mesocarpo em armazenamento. Apesar do custo de instalação, pacotes tecnológicos poderia ser ampliado tanto na subsistência ou em produção de larga escala.