Influence of geographic origin in quality, phytochemical composition, and biological activity of honey

Dissertação de Mestrado em Engenharia Alimentar

O mel é uma substância açucarada natural produzida pelas abelhas da espécie Apis mellifera a partir do néctar de plantas ou das secreções provenientes de partes vivas das mesmas. Este alimento é altamente valorizado pelos consumidores pelas suas propriedades nutracêuticas e potenciais aplicações terapêuticas. Estas propriedades estão geralmente associadas e são influenciadas pela composição química do mesmo, nomeadamente ao nível do seu conteúdo em compostos fenólicos, metabolitos secundários comumente associados a diversas propriedades biológicas atribuídas ao mel e a outras matrizes alimentares, incluindo a capacidade antioxidante e antienvelhecimento. O stress oxidativo surge quando existe um desequilíbrio entre a formação de radicais livres e a capacidade de desintoxicação de um determinado organismo. O interesse da comunidade científica pelo estudo da capacidade antioxidante de fontes naturais tem vindo a aumentar, visto que estas alterações são responsáveis pelo desenvolvimento de diversas doenças. Atualmente tem-se verificado um interesse crescente e a atribuição de uma maior importância à apicultura ao nível do setor económico, mas a diminuição da produção de mel em Portugal está a tornar-se um problema, captando o interesse da comunidade científica para o estudo mais exaustivo desta matriz. Apesar de todas as propriedades benéficas anteriormente referidas, a verdade é que o mel pode ser sujeito a diversos fatores que podem comprometer a sua qualidade antes de chegar ao consumidor final, como é o caso do aumento do teor em 5-hidroximetilfurfural (HMF). Desta forma, este trabalho teve como objetivo principal analisar méis portugueses de diversas fontes botânicas e origens geográficas através da determinação da composição fenólica e atividades biológicas, assim como parâmetros de qualidade, corroborando, desta forma, as propriedades nutracêuticas deste produto alimentar, tentando dar um valor acrescentado a este alimento, produzido em grande escala a nível nacional, e verificar a influência destes dois parâmetros nas análises efetuadas. De forma a atingir os objetivos propostos, o conteúdo em HMF foi avaliado como um parâmetro de qualidade. De seguida, analisou-se o conteúdo fenólico por métodos espetrofotométricos, nomeadamente fenóis totais, orto-difenóis e flavonoides. A capacidade antioxidante foi analisada por três metodologias, radical 2,2-difenil-1- picrilhidracil (DPPH), 2,2-Azino-bis (ácido 3-etilbenzotiazolina-6-sulfônico) sal de diamónio (ABTS) e pelo método do poder antioxidante redutor férrico (FRAP). A atividade antienvelhecimento foi determinada pelo método de inibição enzimática (anti tirosinase e anti-elastase). Neste estudo, verificou-se que o conteúdo fenólico é de facto um parâmetro importante nesta matriz, variando de 20,82 (mel de Pittosporum sp., Açores) a 112,13 (mel de Erica sp., Góis) mg ácido gálico (AG)/100 g de amostra relativamente ao teor em fenóis totais, de 10,25 (mel de Citrus sp., Faro) a 103,26 (mel de Castanea sp., Chaves) mg AG/ 100 g de amostras relativamente ao teor orto-difenóis, e de 2,94 (mel de Lavandula sp., Beja) a 40,96 (mel de Castanea sp., Chaves) mg catequina (CAT)/ 100 g de amostra relativamente ao teor em flavonoides. Em relação à capacidade antioxidante, atingiram-se valores de 0,06 (mel de Citrus sp., Faro) a 2,27 (mel de Castanea sp., Alcobaça) mmol Trolox/ 100 g de amostra, de 0,04 (mel de Lavandula sp., Reguengos de Monsaraz) a 0,45 (mel de Pittosporum sp., Açores) mmol Trolox/ 100 g de amostra e de 0,05 (mel de Citrus sp., Faro) a 0,69 (mel de Echium sp., Beja) mmol Trolox/ 100 g de amostra, para os métodos, ABTS, DPPH e FRAP, respetivamente. A atividade inibitória do mel em ambas as enzimas apresentam resultados promissores, tendo a atividade inibitória da tirosinase atingido valores entre 2,23% (mel de Erica sp., Góis) e 33,20% (mel de Rubus sp., Linda-a-Velha) e a atividade inibitória da elastase entre 20,34% (mel de Castanea sp., Leiria) e 61,39% (mel multifloral, Loures). Relativamente ao parâmetro de qualidade avaliado, verificou-se que todas as amostras se enquadram nos limites legais (inferior a 40 mg/Kg). Este estudo contribuiu para a valorização de um produto alimentar nacional, importante para a economia e equaciona a sua potencial aplicação na indústria alimentar, cosmética e/ou farmacêutica numa perspetiva diferente da atual. Simultaneamente, permite constatar que as fontes botânicas e origens geográficas são parâmetros extremamente importantes para a seleção do mel, com os propósitos anteriormente referidos.

Honey is a natural sweet substance produced from secretions of living parts of plants or excretions of plant-nectar by Apis mellifera bees. Furthermore, this food is highly valued by consumers for its nutraceutical properties and potential therapeutic purposes. These properties are commonly associated (and influenced) to its chemical composition, including phenolic compounds, secondary metabolites that are commonly responsible for the diverse biological properties attributed to honey and other food matrices, including antioxidant and anti-aging capacity. Oxidative stress occurs when there is an imbalance between the generation of free radicals and the detoxification capacity of a particular organism. The research of antioxidant capacity has aroused the interest of the scientific community since this alteration can be responsible for many diseases. Currently, the interest and the attribution of greater importance to beekeeping in the economic sector has been aroused, but honey production has declined in the last few years in Portugal, becoming a problem that has directed the attention of researchers to a more exhaustive study of this food matrix. In this sense, the main objective of this work was to analyse Portuguese honey from several botanical sources and geographical origins through the determination of phenolic composition and biological activities, as well as quality parameters, corroborating this way its already known nutraceutical properties, trying to enhance the value of this product which is produced on a large scale at a national level, and verify the influence of these two parameters in the performed analyses. To achieve this objective, the content in HMF was evaluated as a quality parameter. Then, the phenolic content was evaluated by spectrophotometric methods, namely total phenols, ortho-diphenols, and flavonoids. The antioxidant capacity was analysed through three methodologies, namely, 2,2-Diphenyl-1-picrylhidracyl radical (DPPH), 2,2-Azino-bis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid) diammonium salt (ABTS), and ferric power reduction (FRAP). The anti-aging capacity was determined by enzymatic inhibition methods (anti-tyrosinase and anti-elastase). In this study, it was verified that the phenolic content is an important parameter to this matrix, ranging from 20.82 (honey from Pittosporum sp., Açores) to 112.13 (honey from Erica sp., Góis) mg of gallic acid (GA)/100 g of sample for the total phenols content; from 10.25 (honey from Citrus sp., Faro) to 103.26 (honey from Castanea sp., Chaves) mg of GA/ 100 g of sample for ortho-diphenols; and from 2.94 (honey from Lavandula sp., Beja) to 40.96 (honey from Castanea sp., Chaves) mg of catechin (CAT)/ 100 g of sample for flavonoids content. Regarding the antioxidant capacity the values ranged from 0.06 (honey from Citrus sp., Faro) to 2.27 (honey from Castanea sp., Alcobaça) mmol Trolox/ 100 g of sample, from 0.04 (honey from Lavandula sp., Reguengos de Monsaraz) to 0.45 (honey from Pittosporum sp., Açores) mmol Trolox/ 100 g, and from 0.05 (honey from Citrus sp., Faro) to 0.69 (honey from Echium sp., Beja) mmol Trolox/ 100 g of sample, for ABTS, DPPH, and FRAP respectively. The inhibitory activity of both enzymes by the honey samples also presented promising results, with the tyrosinase inhibition percentage ranging from 2.23% (honey from Erica sp., Góis) to 33.20% (honey from Rubus sp., Linda-a-Velha), and elastase inhibition percentage from 20.34% (honey from Castanea sp., Leiria) to 61.39% (multifloral honey, Loures). Concerning the quality parameter (HMF), it was verified that all samples comply with the legal parameters (bellow 40.0 mg/Kg). This study contributed to the valorisation of a national food product, important for the economy, and equates its potential application in the food, cosmetic and/or pharmaceutical industry in a different perspective from the current one. At the same time, it allowed us to see that botanical sources and geographical origins are extremely important parameters for the selection of honey for the purposes mentioned above.