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MICHELLE TEIXEIRA SANTOS
CARACTERIZAÇÃO DE COMPOSTOS BIOATIVOS EM
FRUTAS EXÓTICAS DA MATA ATLÂNTICA
CAMPINAS
2015
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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS Faculdade de Engenharia de Alimentos
MICHELLE TEIXEIRA SANTOS
CARACTERIZAÇÃO DE COMPOSTOS BIOATIVOS EM FRUTAS EXÓTICAS DA MATA ATLÂNTICA
Orientador: Profª Drª Glaucia Maria Pastore
___________________________________
Campinas 2015
Dissertação apresentada à Faculdade de Engenharia de Alimentos/ Ciência de Alimentos, da Universidade Estadual de Campinas, como parte dos requisitos para obtenção do Título de Mestra em Ciência de Alimentos.
ESTE EXEMPLAR CORRESPONDE À VERSÃO FINAL DISSERTAÇÃO DEFENDIDA PELA ALAUNA MICHELLE TEIXEIRA SANTOS, E ORIENTADA PELA PROFA. DRA. GLAUCIA MARIA PASTORE
Ficha catalográfica
Universidade Estadual de Campinas
Biblioteca da Faculdade de Engenharia de Alimentos Claudia Aparecida Romano - CRB 8/5816
Santos, Michelle Teixeira,
Sa59c SanCaracterização de compostos bioativos em frutas exóicas da Mata Atlântica / Michelle Teixeira Santos. – Campinas, SP : [s.n.], 2015.
SanOrientador: Glaucia Maria Pastore.
SanDissertação (mestrado) – Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos.
San1. Compostos bioativos. 2. Antioxidantes. I. Pastore, Glaucia Maria. II.
Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia de Alimentos. III. Título.
Informações para Biblioteca Digital
Título em outro idioma: Characterization of bioactive compounds em exotic fruits of Mata
Atlântica
Palavras-chave em inglês:
Bioactive compounds Antioxidants
Área de concentração: Ciência de Alimentos Titulação: Mestra em Ciência de Alimentos Banca examinadora:
Glaucia Maria Pastore [Orientador]
Ana Elizabeth Cavalcante Fai Buarque de Gusmão Silvana Mariana Srebernich
Data de defesa: 08-04-2015
Programa de Pós-Graduação: Ciência de Alimentos
Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
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BANCA EXAMINADORA
_______________________________________________ Profa. Dra. Glaucia Maria Pastore
Orientadora
_______________________________________________ Profa. Dra. Elizabeth Cavalcante Fai Buarque de Gusmão
_______________________________________________ Profa. Dra. Silvana Mariana Srebernich
_______________________________________________ Dra. Juliana Bueno da Silva
________________________________________________ Profa. Dra. Rosângela dos Santos
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RESUMO
Cresce o número de consumidores que optam por hábitos mais saudáveis e melhor qualidade de vida, incluindo em sua dieta alimentos que exerçam funções essenciais para a promoção da saúde e prevenção de doenças. O Brasil possui uma das maiores biodiversidades do planeta, com fontes inexploráveis de alimentos, como frutas exóticas ricas em compostos bioativos com funções diversas e complementares. Neste sentido, o presente trabalho buscou investigar o potencial prebiótico e a presença de compostos antioxidante em frutas exóticas da Mata Atlântica como o Cambuí Roxo (Eugenia candolleana), Araçá Una (Psidium eugeniaefolia) e Araçá Morango (Psidium
guianensis).
A extração etanólica apresentou melhor performance em relação à analise dos oligossacarídeos nas frutas. A concentração de oligossacarídeos totais nestes extratos foi em media de 44; 14 e 46 mg/100g de fruta para Cambuí roxo, Araçá una e Araçá morango, respectivamente, sendo verificada através de cromatografia de íons acoplada a detector amperiométrico pulsado. Os oligossacarídeos que se destacaram na composição das frutas foram os fruto-oligossacarídeos GF2, a estaquiose e a maltotriose.
Foi observado ao microscópio a formação de aglomerados e formações celulares do tipo rede nos cultivos indicando a formação de exopolissacarídeo por
Lactobacilos acidophilus em meio enriquecido com os extratos da frutas analisadas. A
produção máxima de EPS foi verificada em 24h de cultivo sendo de 45,39; 41,90 e 17,16 mg/100g de meio para o Cambuí roxo, Araçá una e Araçá morango, respectivamente.
A concentração de fenólicos para as extrações alcoólicas foi em média de 685; 395 e 361 mg de ácido gálico/100g de fruta, respectivamente para o Cambuí roxo, Araçá una e Araçá morango. Os extratos das frutas exóticas da Mata Atlântica foram avaliados, ainda quanto à capacidade antioxidante in vitro através do método Oxygen
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Radical Absorbance Capacity (ORAC) apresentando teores médios de 3.212; 2.065 e 2.641µM Trolox equivalente/100g de fruta para Cambuí roxo, Araçá una e Araçá morango, nesta ordem.
A importância da pesquisa de compostos bioquímicos em frutas exóticas tem como objetivo, além de populariza-las, promover uma maior variedade de alimentos, novos sabores, aliado a componentes funcionais que exercem benefícios, tais como atividade prebiótica no intestino humano e atividade antioxidante, principal causa de envelhecimento celular. Os resultados desta pesquisa mostram a riqueza de componentes que podem ser explorados destas frutas.
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ABSTRACT
A growing number of consumers who choose for good health and better quality of life, including in your diet foods that acts essential functions for health promotion and disease prevention. Brazil has one of the greatest biodiversity on the planet with unusable food sources, such as exotic fruits rich in bioactive compounds with different and complementary functions. In this sense, the present study investigated the prebiotic potential and the presence of antioxidant compounds in exotic fruits of the Atlantic Forest as Cambuí roxo (Eugenia candolleana), Araçá una (Psidium
eugeniaefolia) and Araçá morango (Psidium guianensis).
The ethanol extract showed better performance in relation to the analysis of oligosaccharides in fruits. The concentration of total oligosaccharides in these extracts was an average of 44; 14:46 mg/100g of fruit to Cambuí roxo, Araçá una and Araçá roxo, respectively, and verified by ion chromatography coupled with pulsed amperiométrico detector. Oligosaccharides that stood out in the composition of fruit were the fructo-oligosaccharides GF2, stachyose and maltotriose.
It was observed under the microscope the formation of agglomerates and mobile network type formations on crops indicating the formation of exopolysaccharide by Lactobacillus acidophilus amid enriched with extracts of fruit analyzed. The maximum production of EPS was observed in 24 hours of cultivation being 45.39; 41.90 and 17.16 mg/100g medium for purple Cambuí roxo, Araçá una and Araçá morango respectively.
The concentration of phenolic for alcoholic extractions averaged 685; 395 and 361 mg of AG/100 g of fruit, respectively for purple Cambuí roxo, Araçá una and Araçá morango. The extracts of exotic fruits of the Atlantic Forest were evaluated, even as the antioxidant capacity in vitro through the Oxygen Radical Absorbance Capacity method (ORAC) having average levels of 3,212; 2065 and 2.641μM Trolox equivalent/100 g of fruit to purple Cambuí roxo, Araçá una and Araçá morango, in that order.
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The importance of research biochemicals in exotic fruits, aims, and popularized them, promote greater variety of foods, new flavors, combined with functional components that exercise benefits such as prebiotic activity in the human gut and antioxidant activity, leading cause of cellular aging. The results of this research show the richness of components that can be exploited these fruits.
10 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ... 16 2 REVISÃO BIBLIOGRAFICA ... 19 2.1 ALIMENTOS FUNCIONAIS ... 19 2.2 COMPOSTOS BIOATIVOS ... 21
2.3 OLIGOSSACARÍDEOS PREBIÓTICOS: O QUE SÃO? ... 21
2.4 FIBRA ALIMENTAR ANTIOXIDANTE ... 25
2.5 APLICAÇÕESOLIGOSSACARÍDEOSPREBIÓTICOS ... 25
2.6 MICRO-ORGANISMO PROBIÓTICO ... 27
2.6 EXOPOLISSACARÍDEO ... 30
2.7COMPOSTOSANTIOXIDANTES ... 34
2.7.1 ESPECIES REATIVAS DE OXIGENIO ... 36
2.7.2 TIPOS DE ANTIOXIDANTES ... 39
2.8 FRUTAS BRASILEIRAS: ALIMENTOS NATURALMENTE FUNCIONAIS ... 40
2.8.1 CAMBUÍ ROXO (Eugenia candoleana) ... 42
2.8.2 ARAÇÁ UNA(Psidium eugeniaefolia)e ARAÇÁ MORANGO(Psidium guianensis) 43 3 OBJETIVOS ... 48
3.1OBJETIVOSESPECÍFICOS ... 48
4 MATERIAIS E MÉTODOS ... 49
4.1 OBTENÇÃO E PREPARO DAS AMOSTRAS ... 49
4.2EXTRAÇÃODEOLIGOSSACARÍDEOSDASFRUTAS ... 49
4.3 IDENTIFICAÇÃO E QUANTIFICAÇÃO DE AÇUCARES ... 50
4.4 PRODUÇÃO DE EXOPOLISSACARÍDEO ... 50 4.4.1 CULTURA MICROBIANA ... 50 4.4.2 PREPARO DO PRÉ-INÓCULO ... 51 4.4.3 FERMENTAÇÃO ... 51 4.5QUALIFICAÇÃODOEPS ... 51 4.6 QUANTIFICAÇÃO DE EPS ... 51
4.7 CARACTERIZAÇÃO DOS COMPOSTOS FENÓLICOS... 52
4.7.1 FENÓIS TOTAIS ... 52
4.8CAPACIDADEANTIOXIDANTE ... 53
4.8.1 OXYGEN RADICAL ABSORBANCE CAPACITY (ORAC) ... 53
4.9 ANÁLISE ESTATÍSTICA ... 53
5 RESULTADOS E DISCUÇÃO ... 54
5.1 IDENTIFICAÇÃO E QUANTIFICAÇÃO DE OLIGOSSACARÍDEOS ... 54
5.2 EXOPOLISSACARÍDEO ... 59
5.2.1 IDENTIFICAÇÃO DA PRODUÇÃO DE EPS ... 59
5.2.2AVALIAÇÃOQUANTITATIVADAPRODUÇÃODEEPS ... 61
5.3 FENÓIS TOTAIS ... 63 x
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5.4 OXYGEN RADICAL ABSORBANCE CAPACITY (ORAC) ... 66
6 CONCLUSÃO ... 70 7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 70
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DEDICATÓRIA
Primeiramente à Deus por minha saúde e família maravilhosa que possuo.
À minha mãe Rosaura, por seu amor incondicional e quem me ensinou a ser uma guerreira.
À minha avó Dita, por me ensinar a valorizar o conhecimento e evolução espiritual. Ao amor da minha vida, meu marido Marcelo, por sua dedicação, paciência e carinho por mim.
À minha filha Isabelle por trazer esperança, sentido à minha vida e forças para finalizar este trabalho.
Ao meu irmão Matheus e aos de consideração Rodrigo e Felipe pelos exemplos de vida.
Aos meus tios Cilinho, Denise, André, Fernanda, Claudia e Carlos, pelo carinho e generosidade, sem eles eu não teria iniciado minha carreira acadêmica.
À minha orientadora Profª Drª Gláucia Pastore pela oportunidade, ensinamentos e confiança.
Aos meus sogros Adilson e Regina, pelo carinho e apoio.
Às minhas primas Renata e Adriana, irmãs de consideração pela amizade e apoio. Ás minhas amigas e companheiras de laboratório Érica, Renata, Patrícia, Juliana, Ana Paula, Gustavo, Leonardo, Mariana, Ana Stela, Luciana, Verônica e Maysa, pela paciência, companheirismo, aprendizado e alegria.
Aos técnicos do Laboratório Angélica, Beatriz, Dora e Nadir pelos ensinamentos e confiança.
Ao CNPQ pela bolsa de estudos.
Aos membros participantes da banca examinadora, meus sinceros agradecimentos.
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LISTA DE ILUSTRAÇÕES
FIGURA 01: Estrutura química dos principais fruto-oligossacarídeos...24
FIGURA 02: Molécula de Estaquiose...24
FIGURA 03: Relação e efeitos dos Probióticos e Prebióticos no organismo humano..28
FIGURA 04: Ilustração das etapas de formação de biofilme...32
FIGURA 05: Enzimas antioxidantes endógenas...35
FIGURA 06: Processo de formação do radical superóxido e radical hidroxila...37
FIGURA 07: A formação de espécies reativas de oxigênio, o O2 é convertido em superóxido (O2*) por enzimas oxidativas no retículo endoplasmático (RE), mitocôndrias, membrana plasmática, peroxissomas e citosol...38
FIGURA 08: Fruta Cambuí roxo...43
FIGURA 09: Fruta Araçá una...44
FIGURA 10: Fruta Araçá morango...45
FIGURA 11: Identificação de glicose, frutose, sacarose e estaquiose no extrato etanólico de Cambuí roxo...56
FIGURA 12: Identificação dos picos de glicose, frutose e estaquiose no extrato etanólico de Araçá una...57
FIGURA 13: Qualificação dos picos de glicose, frutose, sacarose, isomaltotriose e estaquiose no extrato etanólico de Araçá morango...58
FIGURA 14: Produção de EPS sinalizada em círculos, em 24horas em meio enriquecido com extrato de Cambuí roxo...59
FIGURA 15: Produção de EPS sinalizada em círculos, em 24horas em meio enriquecido com extrato de Araçá morango...60
FIGURA 16: Produção de EPS sinalizada em círculo, em 24horas em meio enriquecido com extrato de Araçá una...60
FIGURA 17: Gráfico com as curvas de decaimento da fluorescência (Trolox hidrofílico) – Ensaio ORAC...66
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LISTA DE TABELAS
TABELA 1: Benefícios dos compostos bioativos estudados neste trabalho, presentes
em alguns alimentos populares...47
TABELA 2: Quantificação dos açucares nos extratos das frutas analisados: Cambuí
roxo, Araçá una, Araçá morango por cromatografia iônica de alta eficiência...55
TABELA 3: Concentração de EPS produzido em mg/100g de meio...61 TABELA 4: Capacidade dos extratos na redução do reagente Folin-Ciocalteau...63 TABELA 5: Atividade antioxidante pelo método ORAC expressa em Trolox equivalente
(TE)...67
TABELA 6: Relação dos resultados de compostos fenólicos e atividade antioxidante
(ORAC)...68
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LISTA DE SIGLAS
AG... Ácido Gálico EPS... Exopolissacarídeo FOS... Fruto-oligossacarídeos GF2... Kestose GF3... Nistose GF4... Frutofuranosil nistose GOS... Galacto-oligossacarídeos GP... Grau de polimerização IMOs... Isomalto-oligossacarídeos
MRS... Meio de cultura para Lactobacillus ORAC... Oxygen Radical Absorbance Capacity RE... Retículo Endoplasmático
ROS... Radicais superóxidos, espécie reativas de oxigênio. SCFA... Ácidos graxos de cadeia curta
SOD... Superóxido Dismutase
TGOs... Transgalacto-oligossacarídeos XOs... Xilo-oligossacarídeos
SAR... Atividade relacionada à estrutura
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1 INTRODUÇÃO
É cientificamente comprovada a importância dos alimentos na conservação da saúde e prevenção de doenças. Em todo o mundo os alimentos funcionais é uma área promissora para a indústria de alimentos, principalmente com o crescente interesse dos consumidores por alimentos saldáveis não só como fontes de energia, proteína, vitaminas e minerais, mas que apresentam em sua composição, bioativos essenciais ao metabolismo como: Probióticos, prebióticos, pigmentos, compostos fenólicos, ácidos graxos poli-insaturados e fibras (ANNUNZIATA; VECCHIO, 2011).
O consumo de frutas tem sido apontado como fundamental para a redução do riscos de doenças tais como a obesidade (BASTOS et al., 2009), as cardiovasculares, câncer, diabetes, mal de Alzheimer, catarata entre outras doenças funcionais relacionadas com a idade avançada (HINNEBURG et al., 2006). O desempenho dessas funções estão relacionadas à presença de compostos bioativos, entre eles destaca-se os antioxidantes e o conteúdo de fibras (ROSA; ALVAREZ-PARILLA ; GONZALÉZ-AGUILAR, 2010).
Espécies frutíferas exóticas, pouco conhecidas pelos consumidores, aumenta a perspectiva de produtos mais rentáveis que agregam valor às matérias primas local. Frutas nativas ou exóticas são definidas como produtos agrícolas não tradicionais de uma região. Estes alimentos também atuam na diversificação e crescimento econômico de países em desenvolvimento, que buscam alternativas agrícolas que atendam as inovações mercadológicas e produtos mais saudáveis (INFANTE, 2013).
Não é nova a percepção quanto a importância das fibras na dieta humana, porém apenas nos últimos anos este componente tem sido investigado especificamente. Dentre as fibras da dieta presentes nas frutas destacam-se os oligossacarídeos com efeito prebiótico.
Os oligossacarídeos são açúcares encontrados em frutas, vegetais, leite e mel (CANO et al., 2006) resistente à digestão enzimática humana, atuam estimulando seletivamente grupos de bactérias probióticas, como Bifidus e Acidophillus, mantendo o equilíbrio adequado da microbiota intestinal (ROBERFROID et al., 2010). O produto do
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metabolismo de prebióticos pelas bactérias acidófilas, que está sendo muito estudada, é o exopolissacarídeo (EPS). Este contribui para formação de agregados celulares bacterianos e no reconhecimento e adesão à superfície, facilitando a colonização em vários ecossistemas (CINQUIN et al., 2006).
Além das fibras, os compostos com atividade antioxidante presentes nos frutos também são responsáveis e essenciais para a promoção da saúde e a prevenção de processos degenerativos associados às espécies reativas de oxigênio presentes no organismo (CANUTO et al., 2010).
A caracterização das frutas em relação aos seus variados componentes bioativos reveste-se de importância, uma vez que permite conhecer benefícios específicos que estas frutas oferecem, caracterizando-as como alimentos naturalmente funcionais.
O Brasil considerado o país da megabiodiversidade, possui grandes florestas entre elas com grande destaque a Mata Atlântica, uma das florestas mais ricas em numero de espécie endêmicas, onde são gerados 70% do PIB brasileiro (MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE-MMA, 2015) e a mais ameaçada do planeta, possui diversas espécies de frutas exóticas com potencial de consumo in natura e industrial. Dado oficiais da produção de frutas nativas brasileiras são limitados, estima-se a produção de frutas exóticas cerca de 8% produzidas em 2011 no país (INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA-IBGE, 2012).
A promoção da utilização de espécies nativas, com plantios organizados, valorizando seus fitoquímicos, aromas e sabores excêntricos, geram recursos financeiros produzindo matéria prima diferenciáveis, não só para as indústrias alimentícias como também para o mercado de cosméticos.
Frutas exóticas cultivadas e exploradas racionalmente podem ser caracterizadas visando sua utilização como alimentos e/ou ingredientes funcionais (RUFINO, 2008).
Neste contexto, o presente estudo teve como objetivo avaliar a presença de compostos bioativos nas frutas Cambuí Roxo (Eugenia condoleana), Araçá morango
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(Psidium guianensis) Araçá una (Psidium eugeniaefolia), por apresentarem poucos estudos sobre sua composição. Foi pesquisado a presença de oligossacarídeos e a produção de EPS utilizando extratos destas frutas como estimulo seletivo de cepas de
Lactobacilus acidophilus a qual faz parte o grupo de bactérias benéficas que colonizam
o cólon. Foi avaliado também a atividade antioxidante e fenóis destas frutas, por valorizar a importância que os compostos bioativos exercem na prevenção de processos degenerativos associados aos radicais livres presentes no organismo (COSTA; ROSA, 2006) acrescentando informações disponíveis sobre estas frutas.
A caracterização realizada neste trabalho poderá estimular o interesse popular por sabores exóticos que possuem propriedades fisiológicas e nutricionais que favorecerão tanto os consumidores, pela variedade de alimentos em sua dieta, como a expressão econômica com o aumento da variedade de ingredientes para as indústrias, diversificando e agregando valor aos produtos nacionais.
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2 REVISÃO BIBLIOGRAFICA
2.1 ALIMENTOS FUNCIONAIS
O conhecimento da composição dos alimentos é fundamental para se avaliar a disponibilidade de nutrientes e o seu consumo pela população, desenvolver pesquisas sobre as relações entre dieta e doença e compreender o mecanismo de interação com o organismo humano. O Brasil por possuir uma vasta biodiversidade, possui muitos alimentos desconhecidos, principalmente frutas, que deveriam ser melhor empreendidos (NÚCLEO DE ESTUDOS E PESQUISA EM ALIMENTAÇÃO-NEPA, 2014). A caracterização de compostos ativos permite identificar os alimentos que podem exercer efeitos funcionais além da nutrição, chamados de alimentos funcionais.
Cresce o número consumidores preocupados com a qualidade de vida e buscam nos alimentos substâncias que trazem benefícios extras à saúde, este aumento contribui para o desenvolvimento de pesquisas em alimentos funcionais CASELATO; FREITAS; SGARBIERI, 2011).
Os alimentos funcionais devem apresentar propriedades benéficas além das nutricionais básicas, sendo apresentados na forma de alimentos comuns. São consumidos em dietas convencionais, mas demonstram capacidade de regular funções corporais de forma a auxiliar na proteção contra doenças como hipertensão, diabetes, câncer, osteoporose e coronariopatias (ARAÚJO; MENEZES, 2010).
Um alimento pode ser considerado funcional se for demonstrado que o mesmo, pode beneficiar uma ou mais funções alvo no corpo, além de possuir os adequados efeitos nutricionais, de maneira que seja tanto relevante para o bem-estar e a saúde quanto para a redução do risco de doenças (GRANATO et al., 2010).
Os alimentos e ingredientes funcionais podem ser classificados de dois modos: quanto à fonte, de origem vegetal ou animal, ou quanto aos benefícios que oferecem, atuando em várias áreas do organismo: no sistema gastrointestinal que está associado às fibras classificadas solúveis por ajudar na diminuição do nível de colesterol, prevenindo doenças cardiovasculares, atuam no combate da obesidade, pois
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há uma maior saciedade precisando ingerir menor quantidade de alimentos (PIMENTEL; FRANCKI; GOELIICKE, 2005). Já as fibras insolúveis, estimulam o a formação do bolo fecal, estimulando o transito intestinal, prevenindo a constipação intestinal e o câncer colorretal (HIDALGO; FARRAN, 2013). Ambas as fibras são encontradas em cereais integrais como aveia, centeio, leguminosas, soja, feijão e frutas. No sistema cardiovascular e outros sistemas vitais como cérebro e rins, as vitaminas antioxidantes (A,C,E), ácido fólico, compostos fenólicos, antocianinas entre outras, são considerado nutrientes funcionais por desempenhar a função de reduzir a oxidação lipídica, reduzindo os riscos de câncer e arteriosclerose (GUL; SINGH; JABEEN, 2014) que podem ser encontradas em frutas, laranja, como a uva, açaí, jabuticaba, amora, cenoura entre outros.
Os alimentos funcionais atuam no metabolismo fisiológico contribuindo para um melhor desempenho do organismo. Os benefícios são gerados pela ação em vias bioquímica e fisiológicas decorrentes da interação de uma determinada substancia com células ou tecidos para realizar um efeito biológico (VIDAL et al., 2012).
Por sua vez, o nutracêutico é um alimento ou parte de um alimento que proporciona benefícios médicos e de saúde, incluindo a prevenção e/ou tratamento da doença. Tais produtos podem abranger desde os nutrientes isolados, suplementos dietéticos na forma de cápsulas e dietas até os produtos beneficamente projetados, produtos herbais e alimentos processados tais como cereais, sopas e bebidas (MORAES; COLLA, 2007).
O mercado de alimentos funcionais vem crescendo com o desenvolvimento do conhecimento científico, como é interesse dos consumidores aliar os benefícios dos alimentos a saúde, este mercado está cada vez mais promissor. No Brasil, existem fundos de financiamento de pesquisa no setor baseado na lei de Inovação n 10.973, de 2 de dezembro de 2004 que apoia a importância da competitividade econômica do agronegócio que hoje investe, devido ao aumento da procura, em alimentos com propriedades benéficas à saúde, incluindo prevenção e tratamento de doenças (GIANEZINI et al.; 2012).
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Em 2009, dados da Associação Brasileira das Empresas de Produtos Nutricionais (Abenutri) já apontavam que o mercado de alimentos funcionais movimentaria R$565 milhões. Essa valorização dos alimentos funcionais deve-se principalmente a atividade científica que influencia a qualidade e quantidade de informações que chegam aos consumidores. Os avanços tecnológicos e a mudança na regulamentação mais favorável à aprovação destes alimentos, entre outros inúmeros fatores, favorecem o estímulo comercial no setor alimentício (GIANEZINI et al., 2012).
2.2 COMPOSTOS BIOATIVOS
2.3 OLIGOSSACARÍDEOS PREBIÓTICOS: O QUE SÃO?
Fibra alimentar, também denominada fibra dietética, é resistente à ação das enzimas digestivas humanas e é constituída de polímeros de carboidratos (MUSSATTO; MANCILHA, 2007). Os componentes da fibra alimentar dividem-se nos grupos: polissacarídeos não amido, oligossacarídeos, carboidratos análogos (amido resistente e maltodextrina resistentes), lignina, compostos associados à fibra alimentar (compostos fenólicos, proteína de parede celular, oxalatos, fitatos, ceras, cutina e suberina) e fibras de origem animal (quitina, quitosana, colágeno e condroitina). São classificadas também em fibras fermentáveis no cólon e insolúveis, não fermentáveis, como os oligossacarídeos (SWENNEN; COURTIN; DELCOUR, 2006).
Os oligossacarídeos atuam na redução de nível de colesterol sanguíneo e a diminuição do risco de desenvolvimento de câncer, decorrentes de três fatores: capacidade de retenção de substância tóxicas ingeridas ou produzidas no trato gastrointestinal durante processos digestivos; redução do tempo do trânsito intestinal, promovendo uma rápida eliminação do bolo fecal, com redução do tempo de contato do tecido intestinal com substâncias mutagênicas ou carcinogênicas; e formação de substâncias protetoras pela fermentação bacteriana dos compostos da alimentação (GIBSON, 1999).
Os polissacarídeos são macromoléculas de ocorrência natural e exercem funções bastante variadas em todos os organismos vivos. Estes biopolímeros são
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formados pela condensação de monossacarídeos ou seus derivados oligossacarídeos, que se unem através de ligações glicosídicas originando compostos de alta massa molecular e propriedades físico-químicas e biológicas peculiares (COUTO; SANROMÁN, 2006).
A despolimerização destas moléculas resulta em fragmentos menores, com grau de polimerização (GP) que variam de duas até aproximadamente treze unidades monossacarídicas, denominados oligossacarídeos. Estes carboidratos participam da constituição da fibra alimentar e são parcialmente digeridos por seres humanos, no qual as porções não digeríveis servem como alimentos para as bactérias que fazem parte da flora natural tais como a bifidobactérias e lactobacilos (SGARBIERI, 2011).
Alguns oligossacarídeos são encontrados na forma livre em frutas, vegetais, leite e mel, como os dissacarídeos frutose, lactose e sacarose; outros como a maltose e a celobiose são obtidos a partir de hidrólise química ou enzimática do amido e celulose, respectivamente (SGARBIERI, 2011).
Este componentes alimentar não digeríveis pelas enzimas humanas, estimulam seletivamente o crescimento e atividade de bactérias benéficas à saúde do hospedeiro chamadas de prebióticos. Comparados a outros carboidratos resistentes à digestão, os prebióticos estimulam bifidobactérias capazes de produzir vitaminas do complexo B, ácido fólico, ácido nicotínico e biotina (SWENNEN; COURTIN; DELCOUR, 2006). Estudos comprovam que estes prebiótico estão relacionados com a saúde do individuo e a manutenção da sua microflora intestinal, sendo importante e indispensável para a absorção dos micronutrientes, sua biodisponibilidade e barreira contra antígenos (ALI et al., 2011).
São considerados prebióticos os oligossacarídeos resistentes às ações das enzimas digestivas. Ao atingirem o cólon, produzem efeitos benéficos à microflora natural humana, induzindo efeitos favoráveis á saúde (ROBERFROID, 2007).
Os oligossacarídeos prebióticos são encontrados naturalmente em vegetais como alcachofra, raiz de chicória, cebola, alho, banana, aspargo, trigo, centeio e cevada. No entanto, as concentrações presentes são baixas, exigindo consumo
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extremamente elevado para obtenção dos efeitos fisiológicos desejados (PIMENTEL PIMENTEL; FRANCKI; GOELIICKE, 2005).
Atualmente, entre os componentes alimentares que parecem mostrar os melhores efeitos prebióticos estão as frutanas do tipo inulina. A maioria das espécies de bifidobactérias e muitas outras bactérias são capazes de metabolizar estes oligossacarídeos (ROBERFROID, 2007).
As origem dos oligossacaídeos mais conhecidos são:
Amido: Malto-oligossacarideos: maltose, maltoheptose, isomalto oligossacárideos: isomaltose, panose, isomaltotriose Ciclodextrinas (CDs): α-CD, CD-β, γ-CD, HP-β-CD, ramificado CDs Outros: maltitol, gentio-oligossacarídeo, trealose , nigerose.
Sacarose: Glicosilsucrose, fruto-oligossacarídeo, palatinose (isomaltulose), lactosucrose, xylosucrose, rafinose, estaquiose, trehalulose.
Lactose : Galacto-oligossacarídeo, lactossacarose, lactulose, lactitol.
As frutas são exemplos de alimentos ricos em fibras, em especial o fruto-oligossacarídeo (FOS), frutano com menos de seis monômeros de frutose que apresenta ação prebiótica (ROBERFROID, 2007).
Os fruto-oligossacarídeos, inulina e galacto-oligossacarídeos são, entre outros, componentes ativos de alimentos funcionais chamados de Prebióticos (ALI et al., 2011). Os FOS são considerados açúcares não convencionais e compostos por uma molécula de sacarose na qual são ligadas de 1 a 3 moléculas de frutose, resultando nos compostos 1-kestose (GF2), nistose (GF3) e frutofuranosil nistose (GF4) (Figura 1).
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FIGURA 1: Estrutura química dos principais fruto-oligossacarídeos
(A) 1- kestose, (B) nistose e (C) frutofuranosil (PASSOS e PARK, 2003).
Estaquiose é um tetrassacarídeo que consiste em duas unidades de α-D-galactose, uma unidade α-D-glicose, e uma unidade de β-D-frutose ligadas sequencialmente como (α1 → 6) gal (α1 → 6) glc (α1 ↔ 2β ) fru (GIESE et al., 2011). A Estaquiose é encontrado naturalmente em muitos vegetais como exemplo, soja, feijão verde, soja e outros feijões e plantas Figura 2 (AMOR et al., 2008).
FIGURA 2: Molécula de Estaquiose (AMOR et al., 2008).
A estaquiose é menos doce do que a sacarose, em cerca de 28% numa base de peso. É utilizado principalmente como um edulcorante, não é completamente digestível por seres humanos. A estaquiose apresenta as mesmas propriedades fisiológicas como fruto-oligossacarídeos (AMOR et al., 2008).
Os xilo-oligossacarídeos (XOs) também atuam como prebióticos, diminuem os níveis de açúcares no sangue e o metabolismo das gorduras (ROBERFROID, 2007).
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Outros oligossacarídeos, como a lactosacarose, os isomalto-oligossacarídeos (IMOs), transgalacto-oligossacarídeos (TGOs), rafinose, estaquiose também têm recebido atenção, visto que podem atuar como fatores de crescimento para bifidobactérias e são utilizados em vários alimentos (ALMEIDA; PASTORE, 2004).
2.4 FIBRA ALIMENTAR ANTIOXIDANTE
Fibras encontradas em algumas frutas, tanto solúveis quanto insolúveis,
estão estruturalmente associadas a compostos polifenóis. Esta estrutura é classificada como fibra antioxidante, que tal qual como as fibras, não são digeríveis e fermentáveis no intestino humano (SÁNCHEZ et al., 2007).
A associação das atividades fisiológicas das fibras e compostos fenólicos presentes em frutas possuem potenciais efeitos benéficos à saúde. Estes compostos podem ser utilizados como ingrediente alimentar com atividade antioxidante (DOS SANTOS et al., 2014).
2.5 APLICAÇÕES OLIGOSSACARÍDEOS PREBIÓTICOS
O grande potencial de aplicação de oligossacarídeos nas áreas de alimentos, rações animais, fármacos, cosméticos e também como agentes imunomoduladores e prebióticos tem promovido a condução de novas pesquisas para viabilizar sua obtenção e elucidar suas propriedades biológicas funcionais (MUSSATTO; MANCILHA, 2007). Os oligossacarídeos podem ser utilizados em processos biológicos de reconhecimento, como infecções virais e bacterianas, adesão celular, transdução de sinais e comunicações intercelulares (GIESE et al., 2011).
Os oligossacarídeos vêm sendo utilizados comercialmente como ingredientes de cosméticos, medicamentos, produtos agrícolas e principalmente na indústria alimentícia (CANO et al., 2006).
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Estes compostos são muitas vezes substituintes do açúcar atuando como adoçantes em alimentos de baixa caloria, e também são adicionados em sucos e refrigerantes para melhorar e intensificar sabores (RONDA et al., 2005). Também atuam como agentes anti-higroscópicos e umectantes, protegendo os alimentos da perda de água (WANG; CHEN, 2006).
Apresentam propriedades imunomoduladoras e biológicas que atuam diretamente no intestino. Adicionalmente, o prebiótico pode inibir a multiplicação de patógenos, garantindo benefícios adicionais à saúde do hospedeiro (ROBERFROID, 2007).
A funcionalidade dos alimentos prebióticos está relacionada a uma atuação direta com: Aumento do tempo de esvaziamento do estômago; modulação do trânsito do trato gastrointestinal; diminuição de colesterol via adsorção de ácidos biliares e por meio de atuação indireta, modulando a fermentação microbiana pelo estímulo de bactérias bífidas responsáveis por aumento de SCFA (ácidos graxos de cadeia curta), diminuição de pH e diminuição na absorção da amônia (BORTOLOZO; QUADROS, 2007).
Para um ingrediente alimentar ser classificado como um prebiótico é necessário(SILVA, 2007):
• Não sofrer hidrólise e nem ser absorvido na parte superior do trato gastrointestinal;
• Ser um substrato seletivo para um número limitado de bactérias potencialmente benéficas ao cólon, que são estimuladas para crescerem e desenvolverem atividades metabólicas;
• Ser capaz de promover uma biota intestinal saudável e, como conseqüência, induzir efeitos no lúmen que beneficiem o hospedeiro.
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2.6 MICRO-ORGANISMO PROBIÓTICO
Por definição, probióticos são ingredientes alimentares de micro-organismos vivos que afetam beneficamente o hospedeiro por melhorar o balanço da microbiota intestinal (SANDERS, 2008).
Entretanto, a definição atualmente aceita internacionalmente é que eles são micro-organismos vivos, administrados em quantidades adequadas, que conferem benefícios à saúde do hospedeiro (WORLD HEALTH ORGANIZATION- WHO, 2003; SANDERS, 2008).
Benefícios relatados associados a linhagens probióticas incluem restabelecimento da microbiota intestinal, aumento da colonização, de resistência e a prevenção da diarréia, redução do colesterol sérico, redução de enzimas fecais potencialmente mutagênicas, redução da intolerância à lactose, aumento da resposta imune, aumento da absorção de cálcio e síntese de vitaminas e pré-digestão de proteínas (RIJKERS et al., 2010).
As Bifidobactéria é um importante grupo de cultura probióticas comumente utilizado em produtos fermentados láteos (BALLUS et al., 2010). Algumas cepas de bactérias ácido lácticas e Bifidobactérias metabolizam o prebiótico produzindo o Exopolissacarídeo (EPS). O EPS tem uma importante função na indústria de laticínios, como o melhoramento das propriedades texturais e redução da sinérese de lácticos. Além dos aspectos tecnológicos, sabe-se que algumas bactérias possuem efeito benéfico na saúde humana e o desenvolvimento de alimentos funcionais contendo bactérias é um mercado em expansão, trazendo benefícios econômicos e à saúde (RUAS; REYES, 2006).
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FIGURA 3: Relação e efeitos dos Probióticos e Prebióticos no organismo humano
(PUUPPONEN et al., 2002).
As bactérias do grupo ácido lácticas são organismos Gram positivos, não esporulados e apresentam catalase e motilidade negativa. Além disso, não apresentam citocromos, são anaeróbicos exigentes, tolerantes ao ácido e estritamente fermentativos da fermentação o ácido láctico (LIN et al., 2006).
A seleção de um micro-organismo com propriedades probióticas exige a observação de três fatores principais:
Segurança, características funcionais e características tecnológicas. Quanto à segurança, aspectos como a origem (trato gastrointestinal de humanos saudáveis), não patogenicidade e resistência aos antibióticos devem ser verificados (VERDENELLI et al., 2009).
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Uma linhagem probiótica, considerando-se as características funcionais, deve apresentar as seguintes especificações:
a) Tolerância ao ácido e ao suco gástrico humano;
b) Tolerância à bile (importante característica para a sobrevivência no intestino delgado);
c) Aderência à superfície epitelial e persistência no trato gastrointestinal humano;
d) Imunoestimulação, mas não efeito pró-inflamatório;
e) Atividade antagônica em relação a patógenos, tais como Helicobacter
pylori, Salmonella spp. Listeria monocytogenes e Clostridium difficile;
f) Propriedades antimutagênicas e anticarcinogênicas (VERDENELLI et al., 2009; SCHILLINGER; GUIGAS ; HOLZAPFEL, 2005).
Os probióticos atuam na redução do pH. A acidificação do meio ocorre com a produção dos ácidos graxos de cadeia curta e com aumento da produção das bactérias produtoras de ácido lácticos. Exerce a ação bactericida ocupando sítios na mucosa e impedindo desse modo a permanência de patógenos no intestino, como já demonstrado pelo esquema da Figura 3 (PUUPPONEN et al., 2002). Além disso, as bacteriocinas, produzidas a partir de componentes proteicos dos lactobacilos, são capazes de exercer ação local semelhante aos antibióticos contra organismos patogênicos e de diminuir a produção de citocinas pró-inflamatórias, tais como interferon gama, fator de necrose tumoral alfa e interleucina 2. Também apresentam capacidade de estimular a produção da imunoglobulina A, conforme estimulo de sua produção com o uso dos lactobacilos casei CRL431, indicando ativação do sistema autoimune (DENIPOTE; TRINDADE; BURINI, 2010).
Os prebióticos atuam estimulando o crescimento e a atividade dos probióticos, bactérias estas que habitam o cólon do intestino. Esses ingredientes não digeríveis beneficiam assim a saúde do hospedeiro (MORAES et al., 2014)
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A presença de açucares viabiliza algumas espécies microbianas, pois influência a composição do meio favorecendo também a produção de exopolissacarídeos (CORCORAN et al., 2005; STANTON et al., 2005).
2.6 EXOPOLISSACARÍDEO
O exopolissacarídeo (EPS) é o produto do metabolismo secundário produzido por algumas bactérias que não estão em condições favoráveis de proliferação. As bactérias acido lácticas, inofensivas a saúde humana, são capazes de produzir grandes quantidades de EPS, quando em condições adequadas (RUAS; REYES, 2005). O EPS é produzido tanto intracelular quanto extracelular, porém o produto extracelular é mais facilmente extraído e purificado podendo ser produzido em escala indutrial. Assim, cresce o interesse comercial pelo EPS por possuírem também propriedades específicas como aplicações biotecnológicas como biofloculantes, encapsulamento de materiais, remoção de metais pesados, absorção de medicamentos (LIU et al., 2010; ISMAIL; NAMPOOTHIRI, 2010) e no desenvolvimento de alimentos, atuando como agentes de viscosidade, estabilizantes, emulsificantes ou geleificantes (LIU et al., 2010).
Este polissacarídeo pode contribuir na formação de agregados celulares bacterianos e no reconhecimento e adesão à superfície, facilitando a colonização de bactérias beneficas (DUBOC; MOLLET, 2001) com interessante atividade antibiótica, imunoestimuladora, emunomodulador, anti-inflamatória e antioxidante em várias indústrias como de alimentos e farmacêuticas (PAN; MEI, 2010). O mercado de biotecnologia está em expansão, podendo trazer benefícios econômicos e à saúde, já que confere efeito funcional para os alimentos.
O método biotecnológico de quantificação e qualificação do EPS pode ser melhorada com a presença de prebióticos.
A produção de EPS por culturas lácticas mostrou ser influenciada pela composição do meio de crescimento. O estudo das condições de cultivo sobre a produção de EPS pode ser interessante no sentido de melhorar o rendimento por
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enriquecer a composição do meio, como fontes de carbono e nitrogênio, fatores de crescimento e as condições em que as linhagens crescem (DUBOC; MOLLET, 2001).
A aderência e a colonização são atributos muito importantes para a funcionalidade dos probióticos, principalmente quando se considera os efeitos que requerem a estimulação dos enterócitos intestinais. A associação mais íntima com a mucosa intestinal geralmente envolve a aderência da bactéria às células epiteliais, caso contrário a bactéria probiótica pode não influenciar os parâmetros fisiológicos, as linhagens Lactobacillus acidophilus conseguem aderir às células epiteliais mediante mecanismo mediado por proteínas e podem empregar carboidratos, como exopolissacarídeos (RICKARD et al., 2003). A Figura 4 representa a importante formação do biofilme de exopolissacarídeo.
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FIGURA 4: Ilustração das etapas de formação de biofilme.
a) Colonização primária da superfície recoberta por um filme condicionante composto por polissacarídeos, oligossacarídeos, proteínas, lipídeos entre outros.
b) Desenvolvimento, divisão celular, síntese de EPS e composição das microcolonias.
c) Coadesão de células simples e coagregado de células ou grupo de micro-organismos
d) Maturação e formação de mosaicos clonais em um biofilme multiespécies (RICKARD et al., 2003.)
A atividade antimicrobiana é uma das formas empregadas pelas bactérias probióticas para excluir, competitivamente, ou inibir a atividade das bactérias patogênicas no intestino. Entre os compostos antimicrobianos produzidos por bactérias probióticas estão ácidos orgânicos (ácido láctico e acético), peróxido de hidrogênio (nos ambientes em que oxigênio está presente), diacetil, β-hidroxipropionaldeído (produzido por Lactobacillus reuteri), além de peptídeos (ou proteínas) bacteriostáticos ou bactericidas. Bacteriocinas, compostos proteicos produzidos por bactérias, exibem atividade bacteriostática ou bactericida sobre bactérias susceptíveis. Estudos in vitro mostraram que a maioria das linhagens de Lactobacillus produz, frequentemente, bacteriocinas que destroem espécies intimamente relacionadas (CINQUIN et al., 2006).
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As características tecnológicas que as bactérias probióticas deverem apresentar são (BALLUS et al.,2010):
a) Propriedades sensoriais agradáveis; b) Resistência aos bacteriófagos;
c) Viabilidade durante o processamento;
d) Estabilidade no produto e durante a estocagem
Em relação ao sabor do produto fermentado é preciso mencionar que algumas espécies de bactérias probióticas são homofermentativas (produzem apenas ácido láctico), enquanto outras são heterofermentativas (produzem ácido láctico e outros ácidos orgânicos). O ácido acético proporciona sabor desagradável de vinagre. Além disso, as bactérias probióticas se multiplicam muito lentamente no leite (por apresentarem baixa atividade proteolítica), gerando pouco ácido láctico, o que aumenta o tempo de fermentação (BALLUS et al.,2010).
As bactérias do grupo ácido lácticas, capazes de sintetizar exopolissacarídeos, ganharam considerável atenção da indústria de laticínios em função da sua potencial aplicação como agentes espessantes e emulsificantes. Com o aumento da popularidade dos produtos alimentícios “naturais” sem a adição de aditivos, o uso de linhagens de bactérias ácido lácticas produtoras de exopolissacarídeos pode resultar em produto final seguro, natural e saudável. Além disso, apresentará melhor textura e maior estabilidade, gerando impacto muito importante no desenvolvimento de novos produtos (LIN; CHANG CHIEN, 2007).
As principais linhagens de bactérias do grupo ácido lácticas capazes de produzir exopolissacarídeos pertencem aos gêneros Streptococcus, Lactobacillus,
Lactococcus, Leuconostoc e Pediococcus. Também já se verificou que algumas
linhagens do gênero Bifidobacterium podem produzir esses biopolímeros (RUAS; REYES, 2005).
Portanto, neste trabalho foi selecionada a bactéria Lactobacillus acidofillus para produção de EPS, por ser a mais utilizada em indústrias de alimentos. A análise foi
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feita em substratos contendo substâncias estimulantes ao crescimento, extratos das frutas como prebióticos em meio MRS.
2.7 COMPOSTOS ANTIOXIDANTES
O oxigênio é um veneno, e os organismos aeróbicos somente sobrevivem porque possuem defesas antioxidantes (HALLIWELL, 2007). Os antioxidantes são substâncias que, presentes em pequenas concentrações, em comparação ao substrato oxidável, neutralizam os radicais livres e previnem os danos causados por eles. Estas substâncias podem reduzir os danos adversos, antes que estes reajam com alvos biológicos, impedindo assim as reações em cadeia ou a ativação do oxigênio a produtos altamente reativos (DECKER, 2008).
Dificilmente encontra-se uma única definição para antioxidante, de uma forma geral, são substâncias que presentes em concentrações adequadas, atrasam ou inibe a oxidação de um substrato de maneira eficaz (WINYARD; MOODY; JACOB, 2005). Os antioxidantes podem desativar as moléculas de radicais livres instáveis, tendo assim um papel importante na prevenção de dano adicional (LIMA et al., 2007).
Nos últimos anos, os antioxidantes têm ganhado muita importância por serem potenciais profiláticos e agentes terapêuticos em muitas doenças (SPIGNO; TRAMELLI; De FAVERI, 2007). A descoberta da relação entre os radicais livres com o câncer, diabetes, doenças cardiovasculares, envelhecimento, entre outras, conduziu a uma mudança médica sobre os cuidados com a saúde (LIMA et al., 2007).
A produção contínua de radicais livres durante os processos metabólicos levou ao desenvolvimento de muitos mecanismos de defesa antioxidante para limitar os níveis intracelulares e impedir a indução de danos (SPIGNO; TRAMELLI; De FAVERI, 2007).
Várias estratégias antioxidantes foram formadas para as células lidarem com a toxicidade do oxigênio. Os agentes considerados como antioxidantes compreendem: enzimas que removem cataliticamente radicais e espécies reativas, como por ex., as enzimas superóxido dismutase (SOD), glutationa redutase, glutationa peroxidase e
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catalases (Figura 5); proteínas que minimizam a disponibilidade de pró-oxidantes, tais como íons ferro e íons cobre, como por ex., as transferrinas, ferritinas, metalotioneinas e haptoglobinas; proteínas que protegem processos celulares contra danos oxidativos através de outros mecanismos não enzimáticos, como por ex., as proteínas de estresse (“stress proteins”); moléculas de baixo peso molecular que possuem a capacidade de captar ROS via auto-oxidação, como por ex., glutationa e aquelas que possuem grupo tiol (SH), ou vitaminas como α-tocoferol, ácido ascórbico e β-caroteno (HALLIWELL, 1994).
FIGURA 5: Enzimas antioxidantes endógenas
(HALLIWELL, 1994).
As substâncias antioxidantes atuam de diferentes formas de proteção do organismo. O primeiro mecanismo de defesa contra os radicais livres é impedir a sua formação, principalmente pela inibição das reações em cadeia com o ferro e o cobre. Os antioxidantes são capazes de interceptar os radicais livres gerados pelo
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metabolismo celular ou por fontes exógenas, impedindo o ataque sobre os lipídeos, os aminoácidos das proteínas, a dupla ligação dos ácidos graxos poliinsaturados e as bases do DNA, evitando a formação de lesões e a perda da integridade celular (ABRAHÃO et al., 2010).
2.7.1 ESPÉCIES REATIVAS DE OXIGENIO
Os organismos vivos interagem com o meio ambiente visando manter um
ambiente interno que favoreça a sobrevivência, o crescimento e a reprodução. O oxigênio molecular (O2) obtido do ambiente é vital para organismos aeróbios; contudo, espécies reativas de oxigenio (ROS – “reactive oxygen species”), formadas intracelularmente (endógena) a partir do oxigênio ameaçam a integridade celular, uma vez que elétrons provenientes da cadeia de transportes de elétrons, localizada na mitocôndria, podem interagir com várias moléculas intracelulares por meio da oxidação de biomoléculas, comprometendo processos biológicos importantes (VALKO et al.,2007). Essas espécies reativas podem também ser originadas de fontes exógenas de ROS, que incluem luz ultravioleta (UV) principalmente nos comprimentos de onda maiores que 280 nm – UVA e UVB, irradiação ionizante e agentes químicos. (BERRA; MENCK; Di MASCIO, 2006).
ROS são também produzidas durante processos patológicos, como, por exemplo, o que ocorre em uma resposta inflamatória celular (BERRA; MENCK; Di MASCIO, 2006).
As moléculas orgânicas e inorgânicas e os átomos que contêm um ou mais elétrons não pareados, com existência independente, podem ser classificados como radicais livres (HALLIWELL, 2007).
Essa configuração faz dos radicais livres moléculas altamente instáveis, com meia-vida curtíssima e quimicamente muito reativas. A presença dos radicais é crítica para a manutenção de muitas funções fisiológicas normais (PÉREZ et al., 2008).
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Radicais livres, tais como radical hidroxila (•OH), ânion radical superóxido (ROS) (O2•) e hidroperoxila (ROO•), causam danos ao DNA ou podem oxidar lipídios e proteínas (Figura 6).
FIGURA 6: Processo de formação do radical superóxido e radical
hidroxila (HALLIWELL, 1994).
Os ROS atacam as cadeias de ácidos graxos poliinsaturados dos fosfolipídios e do colesterol, abstraindo um hidrogênio do grupo metileno bis alílico, iniciando assim o processo de peroxidação lipídica nas membranas celulares. Os radicais de carbono formados podem reagir com oxigênio originando radicais peroxila, que por sua vez podem atacar novas cadeias de ácidos graxos poliinsaturados, propagando a reação (PÉREZ et al., 2007). O resultado deste processo é a oxidação de várias moléculas de ácidos graxos (peroxidação lipídica), lesão proteica e lesão celular, como demonstrado na Figura 7(ABBAS; KUMAR; FAUSTO, 2005).
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FIGURA 7: A formação de espécies reativas de oxigênio, o O2 é convertido em superóxido (O2*) por enzimas oxidativas no retículo endoplasmático (RE), mitocôndrias, membrana plasmática, peroxissomas e citosol. O O2 é convertido em H2O2 por dismutação em OH+ pela reação de Fenton catalisada por Cu2+/Fe2+. O H2O2 também é derivado diretamente de oxidases nos peroxissomas. E principais enzimas antioxidantes (ABBAS; KUMAR; FAUSTO, 2005).
Entre as principais formas reativas de oxigênio o O2 – apresenta uma baixa capacidade de oxidação, o OH Mostra uma pequena capacidade de difusão e é o mais reativo na indução de lesões nas moléculas celulares. O H2O2 não é considerado um radical livre verdadeiro, mas é capaz de atravessar a membrana nuclear e induzir danos na molécula de DNA por meio de reações enzimáticas (BERRA; MENCK; Di MASCIO, 2006).
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Os radicais livres estão intimamente relacionados com a saúde, já que os compostos gerados neste processo de oxidação de biomoléculas se relacionam com uma grande quantidade de enfermidades, fundamentalmente processos degenerativos como certos tipos de câncer (devido às mutações que ocorrem no DNA, favorecendo a proliferação celular ao alterar de transição), patologias associadas a uma deterioração do sistema cognitivo, como Alzheimer (PERRY et al., 2008).
2.7.2 TIPOS DE ANTIOXIDANTES
Os antioxidantes podem ser classificados em dois grandes grupos: Os endógenos, produzidos pelo próprio organismo, são classificados em enzimáticos (superóxidos dismutases citoplasmática e mitocondrial, catalase, glutationa-peroxidase, glutationa-redutase) e não enzimáticos (glutationa, ácido lipóico, albumina, ubiquinona, metalotioneínas, transferrina, ceruloplasmina); os exógenos originais da dieta de alimentos (ácido ascórbico, tocoferol, carotenóides, compostos fenólicos e demais metabólitos secundários vegetais, zinco, cobre, selênio e magnésio) que unidos regeneram e protegem as células contra os radicais livres (SHAHIDI; HO, 2007).
Os antioxidantes exógenos são muito diversos, sendo comumente encontrados em frutas e vegetais, as vitaminas C e E, os carotenóides, os flavonóides e os compostos fenólicos (SILVA et al., 2010) contribuem para os efeitos benéficos destes alimentos no organismo humano.
Os compostos mais abundantes nos alimentos são os fenólicos, destacando-se os flavonóides. Esdestacando-ses podem destacando-ser classificados em destacando-sete grupos, as flavonas, flavanonas, flavonóis, flavanonóis, isoflavonas, flavanóis (catequinas) e antocianidinas (SHAHIDI; HO, 2007; DEGÁSPARI; WASZCZYNSKYJ, 2004).
Os compostos fenólicos não se apresentam na forma livre em vegetais, e sim como taninos e ligninas. Estes polímeros fitoquímicos possuem estruturalmente anel aromático com um ou mais substituintes hidroxílicos com alto grau de polimerização (ANGELO; JORGE, 2007). A atividade antioxidante é devido a sua estrutura (SAR), ou seja, a capacidade de eliminar os radicais livres depende do número e as posições dos
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grupos de hidroxilas, para elinar átomos de hidrogênio, elétrons ou íons metálicos em relação ao grupo funcional carbóxila (BALASUNDRAM; SUNDRAM; SAMMAN, 2006).
A atividade anticarcinogênica dos fenólicos tem sido relacionada à inibição dos cânceres de cólon, esôfago, pulmão, fígado, mama e pele. Os compostos fenólicos que possuem este potencial são resveratrol, quercetina, ácido caféico e flavonóis. (ANGELO; JORGE, 2007; BALASUNDRAM; SUNDRAM; SAMMAN, 2006). Assim, ressalta-se a importância da dieta balanceada na prevenção de enfermidades.
2.8 FRUTAS BRASILEIRAS: ALIMENTOS NATURALMENTE FUNCIONAIS
Estima-se que o Brasil contém mais de 13% da biota mundial e é considerado um dos países com o maior centro de diversidade genética do mundo, uma vez que detém a maior diversidade biológica do planeta. (BRANDON et al., 2005).
O Brasil é o terceiro maior produtor de frutas, perdendo apenas para China e Índia. Do total produzido, 47% é consumido in natura e apenas 2% desse percentual são direcionados para a exportação e os 53% do total produzido destina-se para a agroindústria, cujos 29% são vendidos ao mercado externo, em que a maior parte é suco concentrado e congelado de laranja (FOOD AND AGRICULTURE ORGANIZATION OF THE UNITED NATIONS-FAO, 2010).
O agronegócio representa, aproximadamente, 21% do total do produto interno bruto (PIB), sendo responsável por 37% dos empregos e por 41% das nossas exportações. É o setor que pode responder mais rapidamente para a geração de emprego no Brasil já que investimentos da ordem de R$ 1milhão de reais na agropecuária pode criar até 182 empregos. O país apresenta variadas condições ecológicas, possibilitando o cultivo de diferentes fruteiras com o objetivo de diversificar sua produção (CARVALHO; MIRANDA, 2009).
Existe um grande número de espécies de frutas nativas ainda pouco exploradas, em apenas seus ambientes naturais, correndo o risco de serem perdidas. Tanto espécies exóticas, como as nativas poderiam ser mais bem avaliadas, se incluídas em bancos de germoplasma (CORRÊA, 2008).
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O Bioma Mata Atlântica, que ocupa toda a faixa continental atlântica leste brasileira e se estende para o interior no Sudeste e Sul do País, é definido pela vegetação florestal predominante e relevo diversificado. São três estados - Espírito Santo, Rio de Janeiro e Santa Catarina - e 98% do Paraná, além de porções de outras 11 unidades da federação (PINTO et al., 2006).
De acordo com o World Watch Institute, algumas áreas do planeta, chamadas “hotspots”, são prioridade global de conservação, por serem singularmente ricas em biodiversidade e sob grande ameaça (PINTO et al., 2006).
Dados recente do IBGE, revelam que estão preservados apenas 12% da área original da Mata Atlântica, o bioma mais devastado do País. De 1,8 milhão km², sobraram 149,7 mil km². A área desmatada chega a 1,13 milhão km² (88% do original) _ quase o Estado do Pará e mais que toda a região Sudeste, considerados um dos biomas mais importantes do mundo (INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA, 2011). O crescimento urbano, principalmente nas grandes cidades, acentuou a transformação da Região da Mata Atlântica (FRANZON et al., 2009).
Várias espécies frutíferas da Mata Atlântica são de grande importância para a economia mundial e fazem parte do cotidiano de milhares de famílias. O caju, maracujá, pitanga, mexerica, goiaba são algumas entre as variedades de espécies de frutas já muito consumidas (CARVALHO; MIRANDA, 2009). Entre outras ainda pouco estudas com sabores desconhecidos considerados exóticos.
Por apresentar uma grande variedade de frutas com sabores exóticos, o Brasil atrai interesse de várias partes do mundo. A baixa ingestão de frutas e demais vegetais está entre os 10 principais fatores de risco que contribuem para mortalidade no mundo. (GOMES, 2007; WORLD HEALTH ORGANIZATION, 2003).
É papel fundamental que as frutas desempenham na saúde humana, não
apenas pelo simples prazer em consumi-las, mas pelo aumento da expectativa de vida, vitalidade e prevenção de inúmeras doenças. Por apresentarem componentes responsáveis por vários benefícios, como vitaminas, antioxidantes, fibras entre outros,
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fazem da fruta um alimento indispensável para a saúde humana (LORENZI et al., 2006).
Visto a necessidade e importância das frutas na saúde humana, é necessária a investigação da multiplicidade de produtos agrícolas cujo conhecimento é limitado quanto a sua composição, produção e consumo. Assim, frutas exóticas de uma determinada região, manifestada pela rica biodiversidade, poderão ampliar a variedade produtos e ingredientes no mercado para consumidores (RUFINO, 2008).
2.8.1 CAMBUÍ ROXO (Eugenia candoleana)
Myrtaceae possui aproximadamente 4.000 espécies distribuídas em 130 gêneros e ocorre em biomas como cerrado, floresta atlântica e florestas deciduais,compondo de forma significativa a flora brasileira (SOUZA; LORENZI, 2005). Apesar da ampla distribuição e importância das suas espécies, são escassos os estudos taxonômicos sobre as mesmas.
Tem o nome popular Cambuí de origem indígena, vem da palavra “açambiú” que significa “árvore de galho fino”. A espécie candolleana vem da palavra latina Cand – brilhante e branco da palavra grega leaenae – couro, rijo, descrevendo as folhas dessa espécie que têm textura semelhante ao couro. O Cambuí Roxo é uma fruta com aparência de jabuticaba, como representada na figura 8, porém mais doce e saborosa. Os frutos são bagas globosas ou ovóides, de cor roxa e brilhante quando madura, medindo até 3 cm de diâmetro, pesando de 3 a 9 grama, com polpa branca, agridoce e saborosa com uma ou duas sementes cinzas, oblongas, mais longa que larga e achatadas de até 1 cm de diâmetro por 4 a 5 mm de altura, 2 unidades pesam 1 grama (MUNIZ, 2008). O fruto amadurece nos meses de fevereiro a julho. A planta suporta bem a secas e geadas, podendo ser cultivada em vasos, se manejada com podas regulares, o que não impede a frutificação. Os frutos são atraentes e muito doce, sendo saboreada in natura e pode ser utilizado na fabricação de refrescos, licores, geléias, sorvetes e seu agradável aroma em cosméticos. Os pássaros são grandes apreciadores dos seus frutos e a árvore deve ser utilizada em jardins e parques, pois
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produz efeito luminoso das folhas, além de atrair inúmeras espécies de aves (MUNIZ, 2008).
FIGURA 8: Fruta Cambuí roxo.
2.8.2 ARAÇÁ UNA (Psidium eugeniaefolia) e ARAÇÁ MORANGO (Psidium guianensis)
A família das Myrtaceae apresenta uma grande diversidade de frutas nativas, com ampla viabilidade. Nessa família está incluído também o gênero Psidium, ao qual pertencem os araçazeiros, também chamados de araçás, que apresentam ampla distribuição no território brasileiro principalmente no Cerrado, mas esta espécies é nativa da Mata Atlântica. (SOUZA e LORENZI, 2005).
O Araçá una ou Araçá roxo (Psidium eugeniaefolia), Figura 9, é uma fruta comestível que merece destaque principalmente pelo seu sabor e aroma exótico que terá boa aceitação entre os consumidores. A fruta é pequena de coloração vinho. Apresenta três sementes revestidas por uma fina película e sua polpa é consistente unida a casca, dificultando sua separação.
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O Araçá morango ou Araçá de anta (Psidium guianensis), Figura 10, tem uma forma semelhante a goiaba com múltiplas sementes, porém menor com coloração amarela e saborosa (MUNIZ, 2008).
Os araçazeiros são arbustos de 1 a 4 metros de altura composta de muitos ramos formados desde a base do tronco com casca descamante em pequenas placas cinza prateadas, o tronco geralmente é tortuoso e liso (FRANZON et al., 2009).
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FIGURA 10: Fruta Araçá morango.
Entre as interessantes propriedades destas frutas, não se tem relato da composição de oligossacarídeos e antioxidantes na literatura.
Outro desafio é o aproveitamento dessas frutas exóticas originais da Mata Atlântica brasileira, para aumentar a variedade de ingredientes, produtos funcionais, prebióticos, antioxidantes do Brasil, colocando o país em evidencia competitiva internacional pelo fato de aproveitar seus recursos naturais na melhoria de sua economia e saúde humana.
Atualmente os alimentos funcionais mais populares brasileiros conhecidos como ricos em fibras alimentares do grupo de oligossacarídeos são: Chicória, alho-poró, alho, banana, cebola, tomate, beterraba, aspargos, alcachofra, yacon, semente de centeio, aveia, trigo e mel (FERRARI; TORRES, 2012).
O yacon é raiz doce original do Peru e Bolívia que desde 1989 é cultivada em Capão Bonito (SP), sua composição química é rica em fruto-oligossacarídeo (FOS) e compostos fenólicos, considerado um alimento funcional por diminuir consideravelmente os níveis de glicose sanguíneo, utilizado no tratamento de contra diabetes, colesterol e com potencial de estimular o crescimento de bactérias benéficas do intestino humano (PEDRESCHI et al., 2003).
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Os compostos fenólicos estão presentes em frutas vermelhas, frutas secas, cereais integrais, cebola, chá verde, maçã, nozes, soja, tomate, uva roxa e vinho tinto (FERRARI e TORRES; 2012).
As uvas são consideradas uma das maiores fontes de compostos fenólicos quando comparadas a outras frutas e vegetais (MAXCHEIX; FLEURIET; BILLOT, 1990). As uvas se desenvolvem ao longo de todo o território brasileiro, especialmente sul e nordeste, características tão diferentes de solo e clima, entre outros tratamentos, possibilitam uma grande variedade de aromas e sabores de vinhos típicos da cada região (GUERRA et al., 2009).
A Tabela 1 resume os principais benefícios dos compostos bioativos discutidos e os relaciona aos alimentos onde estão presentes.
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TABELA 1: Benefícios dos compostos bioativos estudados neste trabalho, presentes em
alguns alimentos populares.
COMPOSTOS BIOATIVOS
ALIMENTOS FUNCIONAIS BENEFÍCIOS
Compostos Fenólicos
Frutas vermelhas, frutas secas, cereais integrais, cebola, chá verde, maçã, nozes, soja, tomate e uva roxa.
- Atividade antioxidante e proteção de órgão vitais (cardiovascular, cérebro, fígado e rins). - Diminuição da agregação plaquetária. - Diminuição do risco de aterosclerose. - Alteração no metabolismo do colesterol; - Atividade anti-inflamatória; Fibras Alimentares
Chicória, alho-poró, alho, banana, cebola, tomate, beterraba, mel, aspargos, alcachofra, yacon, semente de centeio, aveia e trigo.
- Redução da pressão sanguínea;
- Anticancerígenos, diminuem a absorção de agentes indutores do câncer e aumentam a velocidade de digestão e excreção do bolo fecal. Exopolissacarídeos Iogurtes Prebióticos Iogurtes Probióticos - Agentes espessantes, geleificantes e emulsificantes - Anti-cancerígenos - Anti-inflamatório (RINAUDO, 2008; FERRARI ; TORRES, 2012).
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3 OBJETIVOS
Investigar a presença de compostos antioxidantes e oligossacarídeos prebióticos, em frutas exóticas da Mata Atlântica: Cambuí Roxo (Eugenia candolleana), Araçá Una (Psidium eugeniaefolia) e Araçá Morango (Psidium guianensis).
3.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Identificar e quantificar os oligossacarídeos presentes nas frutas.
Verificar a atividade prebiótica das frutas utilizando cepas de Lactobacillus
acidophilus LA-5 na produção de exopolissacarídeo (EPS).
Avaliar o conteúdo de compostos fenólicos totais de Cambuí roxo, Araçá una e Araçá morango ;
