Caracterização dos compostos bioativos, propriedades reológicas, atividade antimicrobiana e digestão in vitro de polpas de frutas

Orientador: Prof. Dr. Charles Windson Isidoro Haminiuk

Coorientadora: Profª. Drª. Giselle Maria Maciel

Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos. Defesa : Curitiba, 11/09/2018

Inclui referências: p.119-140

Resumo: O consumo de polpas de frutas vem aumentando consideravelmente pela população mundial devido aos benefícios à saúde. Em razão de sua importância nutricional, estudos vêm sendo realizados para descoberta de características de interesse para as agroindústrias, como propriedades reológicas, atividade antioxidante e antimicrobiana. Porém, poucos estudos são dedicados ao levantamento de dados de uma grande variedade de frutas nativas e exóticas, como relatado no Capítulo 1 - revisão bibliográfica. Por essa razão, esta pesquisa teve por objetivo, avaliar a presença de compostos bioativos, efeito antimicrobiano, simulação de digestão in vitro e estudo reológico de polpas de frutas comerciais. A partir disso, o trabalho foi fragmentado em partes específicas, tal que, o Capítulo 2, teve por finalidade quantificar os compostos bioativos de 44 polpas de frutas, através da determinação de compostos fenólicos totais, flavonoides, antocianinas monoméricas e atividade antioxidante pelo método ABTS e DPPH. Utilizou-se, para classificação das amostras, a análise de componentes comuns e pesos específicos (CCSWA). Foi observado que as polpas de frutas que apresentaram maiores concentrações de compostos fenólicos totais e atividade antioxidante foram panã, acerola, açaí e jabuticaba. A CCSWA foi capaz de explicar quase 100% da variância entre os dados, estabelecendo relações direta entre o conteúdo de compostos fenólicos e o potencial antioxidante, sendo estas variáveis as mais influentes na componente comum 1 (CC1). A variância na componente comum 2 (CC2) foi explicada, principalmente, em função do conteúdo de catequina, quantificado pelo HPLC-DAD. Por sua vez, o Capítulo 3 abordou a caracterização físico-química e reológica de 42 polpas de frutas. Foi utlizado para avaliar os resultados, os métodos quimiométricos de CCSWA e análise hierárquica de agrupamentos (HCA). As características físico-químicas e o comportamento reológico das polpas mostraram-se consideravelmente diferentes. O modelo Herschel-Bulkley foi capaz de descrever o perfil reológico das polpas de frutas. O CCSWA foi capaz de explicar quase 100% da variação dos dados, confirmando a relação entre quantidade de sólidos solúveis e a tensão inicial - sendo estas variáveis as responsáveis na classificação das amostras. Através da análise de HCA, observou-se que a quantidade de sólidos solúveis influenciou na viscosidade. O capítulo 4 foi destinado a avaliar a concentração de compostos fenólicos totais, capacidade antioxidante por DPPH, ABTS e FRAP e caracterização dos extratos por UPLC-QToF-MSE, como também, explorar a atividade antimicrobiana e a bioacessibilidade, por meio de análise de digestão in vitro de 10 polpas de frutas. Diferenças no perfil fenólico e na atividade antioxidante foram observadas dependendo da polpa de fruta, da fase de digestão, dos compostos fenólicos e do ensaio de atividade antioxidante. Em geral, a digestão teve um efeito redutor sobre os compostos fenólicos totais e atividade antioxidante. Na caracterização dos extratos por UPLC-QToF-MSE, destacou-se a presença de dois ácidos, cítrico e quínico. Com relação à concentração mínima inibitória (CMI), os extratos apresentaram inibição tanto para bactérias gram positivas quanto para gram negativas. Portanto, as polpas de frutas estudadas apresentam grande potencial bioativo que podem ser utilizadas na indústria como um rico ingrediente alimentício.

Abstract: The consumption of fruit pulps has been increasing considerably by the world population due to the health benefits. Due to their nutritional importance, studies have been carried out to discover characteristics of interest to agroindustries, such as rheological properties, antioxidant and antimicrobial activity. However, few studies are dedicated to the data collection of a large variety of native and exotic fruits, as reported in Chapter 1 - bibliographic review. For this reason, this research aimed to evaluate the presence of bioactive compounds, antimicrobial effect, in vitro digestion simulation and rheological study of commercial fruit pulps. From this, the work was fragmented into specific parts, such that, Chapter 2, aimed to quantify the bioactive compounds of 44 fruit pulps by determining total phenolic compounds, flavonoids, monomeric anthocyanins and antioxidant activity by the ABTS and DPPH methods. The analysis of common components and specific weights (CCSWA) was used for the classification of the samples. It was observed that the fruits pulps that presented higher concentrations of total phenolic compounds and antioxidant activity were panã, acerola, açaí and jabuticaba. CCSWA was able to explain almost 100% of the variance between the data, establishing direct relations between the content of phenolic compounds and the antioxidant potential, being these variables the most influential in the common component 1 (CC1). The variance in common component 2 (CC2) was mainly explained as a function of catechin content, quantified by HPLC-DAD. On the other hand, Chapter 3 approached the physical-chemical and rheological characterization of 42 fruit pulps. It was used to evaluate the results, the CCSWA and hierarchical cluster analysis (HCA) chemometric methods. The physical-chemical characteristics and the rheological behavior of the pulps were considerably different. The Herschel-Bulkley model was able to describe the rheological profile of fruit pulps. The CCSWA was able to explain almost 100% of the data variation, confirming the relations between the amount of soluble solids and the yield stress - these variables being responsible for the classification of the samples. Through the HCA analysis, it was observed that the amount of soluble solids influenced the viscosity. Chapter 4 was designed to evaluate the concentration of total phenolic compounds, antioxidant capacity by DPPH, ABTS and FRAP and characterization of extracts by UPLC-QToFMSE, as well as to explore the antimicrobial activity and bioaccessibility through digestion analysis in vitro of 10 fruit pulps. Differences in phenolic profile and antioxidant activity were observed depending on the fruit pulp, the digestion phase, the phenolic compounds and the antioxidant activity test. In general, the digestion had a reducing effect on the total phenolic compounds and antioxidant activity. In the characterization of extracts by UPLC-QToF-MSE, the presence of two acids, citric and quinic, was highlighted. Regarding the minimum inhibitory concentration (MIC), the extracts showed inhibition for both gram positive and gram negative bacteria. Therefore, the fruit pulps studied have great bioactive potential that can be used in the industry as a rich food ingredient.