Интегрированные процессы, применяемые к шелухе какао-бобов для получения фенольных соединений и целлюлозы
Integrated processes applied to cocoa bean hulls to obtain phenolic compounds and cellulose
Julia Andrade Cerqueira, Natália de Camargo Lima Beluci, Jaquellyne Bittencourt Moraes Duart da Silva, Suzana Mali
Аннотация (перевод)
Аннотация Шелуха какао-бобов является одним из основных отходов, образующихся в какао-промышленности, составляя примерно 10–20% от общей массы бобов и приводя к образованию больших объемов выбрасываемой биомассы, богатой ценными компонентами, включая фенольные соединения (PC) и целлюлозу. Данное исследование было направлено на валоризацию шелухи какао-бобов посредством экстракции PC и целлюлозы с использованием экологически безопасного подхода, а также на предложение вариантов утилизации этих отходов с помощью интегрированных процессов с получением биопродуктов с добавленной стоимостью. Для экстракции PC необработанную шелуху какао-бобов (RCBH) и шелуху какао, предварительно обработанную в автоклаве (PTH), подвергали экстракции при нагревании (HAE) водой и ультразвуковой экстракции (UAE) водой или 50% этанолом, тогда как богатые целлюлозой материалы получали путем обработки надуксусной кислотой. HAE, примененная к RCBH, обеспечила самое высокое содержание PC (16.67 mg GAE/g db) и антиоксидантную способность, достигшую 48 mg TE/g db по DPPH и 156 mg TE/g db по ABTS. Обработка надуксусной кислотой способствовала существенной делигнификации, увеличивая содержание целлюлозы с 25.06 до 40.48% в исходных материалах до 46.87–69.20% в соответствующих богатых целлюлозой фракциях. Экстрагированные материалы продемонстрировали повышенную степень кристалличности, достигающую 74.4%. В целом полученные результаты подтверждают целесообразность дальнейшего изучения шелухи какао-бобов в качестве сырья для комплексного извлечения PC и целлюлозы, хотя масштабируемость процесса, воздействие на окружающую среду, экономическая целесообразность и валоризация оставшихся фракций требуют дополнительной оценки.
Оригинальная аннотация
Abstract The cocoa bean hull is one of the main residues generated by the cocoa industry, accounting for approximately 10–20% of the total bean weight and resulting in large amounts of discarded biomass, which is rich in valuable components, including phenolic compounds (PC) and cellulose. This study aimed to valorize cocoa bean hull through the extraction of PC and cellulose using an eco-friendly approach and to propose the utilization of this residue by integrated processes resulting in value-added biobased products. For PC extraction, raw cocoa bean hulls (RCBH) and autoclave pretreated cocoa hulls (PTH) were subjected to a heat-assisted extraction (HAE) with water and to an ultrasound-assisted extraction (UAE) with water or 50% ethanol, while cellulose-rich materials were obtained by peracetic acid treatment. HAE applied to RCBH provided the highest PC content (16.67 mg GAE/g db) and antioxidant capacity, reaching 48 mg TE/g db by DPPH and 156 mg TE/g db by ABTS. Peracetic acid treatment promoted substantial delignification, increasing cellulose contents from 25.06 to 40.48% in the starting materials to 46.87–69.20% in the corresponding cellulose-rich fractions. The extracted materials exhibited increased crystallinity, reaching 74.4%. Overall, the results support further investigation of cocoa bean hull as a feedstock for integrated recovery of PC and cellulose, although process scalability, environmental impacts, economic feasibility, and valorization of the remaining fractions require further evaluation.
Идентификаторы
Canonical: https://research.holos.house/w/3f83b467-98ba-465c-8a09-6cfc10d1b8be
DOI: 10.1007/s13399-026-07284-7
OpenAlex: W7214361648