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O uso sustentável de resíduos de origem vegetal para a recuperação de biomoléculas ou produção de ingredientes funcionais de valor acrescentado é uma estratégia útil que pode ajudar a enfrentar os desafios societais deste século. Atualmente é originada uma grande quantidade de resíduos de tomate fresco durante as várias etapas do seu ciclo produtivo, desde a cultura até ao armazenamento e venda [1]. Neste sentido, este estudo teve como objetivo otimizar as condições de processamento da extração assistida por micro-ondas para a produção de ingredientes nutricionais com atividade antioxidante a partir de desperdícios de tomate utilizando a metodologia de superfície de resposta (RSM). Um estudo preliminar permitiu selecionar o tempo de extração (t), a temperatura (T), a percentagem de etanol (Et) e a razão sólido/líquido (S/L) como sendo as variáveis independes relevantes a otimizar no processo de extração [2]. Esse estudo revelou ainda que a potência do micro-ondas não induz efeitos significativos nas respostas avaliadas. As variáveis selecionadas foram então combinadas num desenho fatorial completo de Box-Behnken com cinco níveis, implicando 25 combinações originais e 7 repetições no centro do domínio experimental. Como variáveis dependentes estudou-se o rendimento da extração, o teor em açúcares totais e redutores, proteínas, fenóis e flavonoides totais e a atividade antioxidante usando os ensaios da atividade sequestradora de ABTS•+ e da inibição de hemólise oxidativa (OxHLIA). As diferentes respostas foram analisadas por RSM. O modelo proposto foi implementado com sucesso e validado estatisticamente. As condições de processamento ótimas foram as seguintes: t= 20 min, T= 180 °C, Et= 47.4 % e S/L= 45 g/L. Os extratos obtidos apresentam elevado potencial para possível aplicação em alimentos como conservantes naturais ou agentes funcionalizantes.