Resumo: O okara, resíduo sólido da extração de soja, é rico em fitoquímicos como ácidos fenólicos e isoflavonas, que são associadas a diversos benefícios à saúde. Este estudo buscou otimizar a extração de isoflavonas do okara usando Deep Eutectic Solvents (DES) e Bio-based Solvents. Na primeira etapa, diferentes DES com base em cloreto de colina ([Ch]Cl) foram investigados como solventes alternativos para a extração de flavonoides de soja e okara, utilizando o COSMO-SAC para seleção de solventes. O DES [Ch]Cl: ácido acético (1:2) com 30% de água destacou-se, resultando em elevados teores de flavonoides totais em soja e okara. As isoflavonas daidzeína, genisteína, gliciteína, daidzina, genistina e glicitina foram identificadas e quantificadas nos extratos. A segunda etapa avaliou os efeitos de diferentes condições na preparação de deep eutectic solvents (DES) com base em [Ch]Cl: ácido acético, [Ch]Cl: ácido fórmico e [Ch]Cl: ácido lático, focando na degradação desses DES. O estudo investigou os impactos da temperatura, tempo e concentração de água na esterificação do [Ch]Cl. Temperaturas elevadas, especialmente para o DES [Ch]Cl: ácido fórmico sem água adicional, intensificaram a reação de esterificação, apresentado aproximadamente 37 % em mol de ésteres a 80°C. A terceira etapa avaliou as condições operacionais de extração de isoflavonas, utilizando um planejamento fracionário e um delineamento composto central rotacional (DCCR) para otimização. O estudo alcançou a extração máxima de 1176,81 µg isoflavonas totais/g de soja seca e 450,9 µg/g de okara seco usando o DES ChCl: ácido acético. Após otimização, foi feita a análise dos precursores de DES na extração de isoflavonas e foi observado que o ácido acético + 70% de água foi 50% mais eficaz na extração de isoflavonas de okara do que o DES [Ch]Cl: ácido acético + 70% de água. A eficácia do ácido acético na extração de isoflavonas de okara abriu caminho para explorar outros solventes alternativos como os Bio-based Solvents formados por ácidos carboxílicos, polióis, gama-valerolactona e acetato de etila. No total, foram investigados 26 Bio-based solvents para extração de compostos fenólicos e isoflavonas de okara e as condições oprecaionais com o melhor solvente foram otimizadas. Glicerol adicionado de 40% de água de destacou como melhor Bio-based solvent extraindo aproximadamente 45.0 mg GAE/100 mL de extrato and 60 µg de isoflavonas totais/mL de extrato. Em conclusão, foi observado que o modelo COSMO-SAC foi uma ferramenta útil na seleção de solventes, poupando tempo e custos; com relação a degradação dos DES é necessária uma avaliação mais detalhada do impacto do teor de éster nas propriedades do DES, no desempenho da aplicação e noutros fatores relevantes; pode-se sugerir também, que o DES [Ch]Cl: ácido acético e o glycerol aquoso podem ser alternativas sustentáveis para a extração de isoflavonas de soja e okara, respectivamente Ver menos

Abstract: The okara, a solid residue from soybean extraction, is rich in phytochemicals such as phenolic acids and isoflavones, which are associated with various health benefits. This study aimed to optimize the extraction of isoflavones from okara using Deep Eutectic Solvents (DES) and Bio-based Solvents. In the first stage, different DES based on choline chloride ([Ch]Cl) were investigated as alternative solvents for the extraction of flavonoids from soybean and okara, using COSMO-SAC model for solvent selection. The [Ch]Cl: acetic acid (1:2) DES with 30% water stood out, resulting in high levels of total flavonoids in soybean and okara. The isoflavones daidzein, genistein, glycitein, daidzin, genistin, and glycitin were identified and quantified in the extracts. The second stage evaluated the effects of different conditions on the preparation of Deep Eutectic Solvents (DES) based on [Ch]Cl: acetic acid, [Ch]Cl: formic acid, and [Ch]Cl: lactic acid, focusing on the degradation of these DES. The study investigated the impacts of temperature, time, and water concentration on the esterification of [Ch]Cl. High temperatures, especially for DES [Ch]Cl: formic acid without additional water, intensified the esterification reaction, yielding approximately 37% mol of esters at 80°C. The third stage evaluated the operational conditions of isoflavone extraction, using a Fractional Factorial Design and a Central Composite Rotatable Design (CCRD) for optimization. The study achieved maximum extraction of 1194.56 µg total isoflavones/g of dry soy and 450.9 µg/g of dry okara using the DES ChCl: acetic acid. After optimization, the analysis of DES precursors in isoflavone extraction revealed that acetic acid + 70% water was 50% more effective in extracting okara isoflavones than [Ch]Cl: acetic acid + 70% water DES. The effectiveness of acetic acid in okara isoflavone extraction paved the way to explore other alternative solvents such as Bio-based Solvents formed by carboxylic acids, polyols, gamma-valerolactone, and ethyl acetate. In total, 27 Bio-based Solvents were investigated for the extraction of phenolic compounds and isoflavones from okara, and the operational conditions with the best solvent were optimized. Glycerol with 40% water added stood out as the best Bio-based Solvent, extracting approximately 45.0 mg GAE/100 mL of extract and 60 µg of total isoflavones/mL of extract. In conclusion, it was observed that the COSMO-SAC model was a useful tool in solvent selection, saving time and costs; regarding DES degradation, a more detailed evaluation of the impact of ester content on DES properties, application performance, and other relevant factors is necessary. It can also be suggested that [Ch]Cl: acetic acid DES and aqueous glycerol may be sustainable alternatives for soy and okara isoflavone extraction, respectively Ver menos