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Authors
Abstract(s)
The increase in public awareness for the direct relationship between diet and health has led to concerns related to the use of commercial food additives, promoting the search for natural alternatives. Thus, natural antioxidants are among the most searched compounds nowadays, due to the issues related with the oxidative stress and its harmful effects on both food quality and human health. Tocopherols are among the most well-known and interesting natural antioxidants because its use as a food additive has multiple benefits. These are encompassed by the designation of vitamin E, which is an essential and extremely important micronutrient for human health that should be provided by the diet, being a strong wall against oxidation, especially in cooperation with vitamin C.
The use of natural tocopherols at an industrial level depends on the sustained production, hence the importance and choice of the in vitro culture as an alternative to their production. The in vitro production of natural compounds allows a continuous year round availability of the demanded products in an independent way of environmental conditions and without ecological issues.
In recent years, mushrooms became more and more value and exploited due to their richness on valuable compounds with biotechnological interest and to their easier and faster in vitro production compared to plants. Moreover, the in vitro production of mushrooms mycelium has been explored to improve the synthesis of antioxidants, namely tocopherols.
The present work aims to evaluate the tocopherols content of the well-known medicinal mushroom Ganoderma lucidum (Curtis) P. Karst from the Northeast of Portugal, produced by in vitro culture, and comparing with its fruiting body. The tocopherol levels were determined by chromatographic techniques, namely by high performance liquid chromatography coupled to a fluorescence detector (HPLC-fluorescence). Afterwards, a tocopherol rich extract from the mycelium was incorporated in natural yogurts, and the antioxidant potential of the extract (before incorporation) and yogurts (after incorporation) was assessed, in order to study its potential as a food additive. The antioxidant activity was evaluated by the 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) radical scavenging activity and the reducing power assays. Moreover, the effectiveness of the tocopherol rich extract as a food
Abstract
xi
additive was evaluated for the maintenance of the nutritional properties of the studied food matrix. These studies were carried out comparing the nutritional parameters of four yogurt formulations: i) control (yogurt without any type fortifying agent); ii) yogurt with potassium sorbate - E202; iii) yogurt with α-tocopherol - E307; and iv) yogurt with G. lucidum mycelium tocopherol enriched extract.
Overall, with regard to the in vitro culture, G. lucidum mycelium did not show significant differences in radial growth between the two used media.
The chemical analysis showed that the in vitro produced mycelium of G. lucidum was particularly rich in -tocopherol (362±7 μg/g extract) and β-tocopherol (272±8 μg/g extract), among the total tocopherols content 717±12 μg tocopherols/g extract with relevant differences in comparison to the corresponding fruiting body. Besides, G. lucidum mycelium showed good results in the DPPH radical scavenging activity assay (EC50 = 10.4±0.2 mg/mL), but especially good in the reducing power assay (EC50 = 0.32±0.01 mg/mL). While, different results were registered in the tested yogurt formulations with the highest antioxidant activities observed in yogurts incorporated with α-tocopherol and G. lucidum extract. Besides, no particularly significant differences were observed among 0 and 7 days, especially in yogurts incorporated with tocopherol enriched extract obtained from G. lucidum mycelium.
The evaluation of the interaction between the yogurts formulations (YF) and the storage time (ST) on the nutritional composition of yogurts, showed a significant impact on fat, protein and lactose, indicating that the ST influenced these parameters differently for each YF. Furthermore, the effect of YF was only significant for fat, protein, carbohydrates and lactose, resulting that the statistical classification could only be indicated for carbohydrates, which reached maximum values in yogurts prepared with potassium sorbate (5.9±0.2 g/100 g). Also, significant changes in the contents of fat, protein and lactose were registered due to the ST with higher values for fat and lactose in yogurts stored during 7 days, while the protein content did not showed any identifiable tendency. Furthermore, the fatty acids profile showed that the changes induced by ST vary according to YF in most cases and that ST did not induce significant changes in the fatty acids profile, with exception for C4:0, C8:0 and C18:1n9.
Abstract
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According to the Linear Discriminant Analysis (LDA), it was possible to identify the most distinctive parameters of each YF, allowing to choose the functionalizing agent (potassium sorbate, α-tocopherol or the enriched extract in tocopherols obtained from G. lucidum mycelium), according to a specific objective (in this case preservative effect). Considering the values of the antioxidant activity, it can be concluded that the yogurt incorporated with α-tocopherol or extract enriched in tocopherols obtained from the mycelium of G. lucidum, presented a greater preservation potential.
Overall, the mycelium of G. lucidum might certainly be considered as a potential source of tocopherols to be employed as food lipophilic antioxidants.
O aumento da consciencialização pública para a relação direta entre dieta e saúde levou a um aumento da preocupação relativamente ao uso de aditivos alimentares comerciais, promovendo a busca de fontes alternativas naturais. Assim, os antioxidantes naturais estão entre os compostos mais estudados hoje em dia, devido a questões relacionadas com o stresse oxidativo e os seus efeitos nocivos para a qualidade dos alimentos e saúde humana. Os tocoferóis estão entre os antioxidantes naturais mais conhecidos e interessantes devido aos seus múltiplos efeitos benéficos. Estes são abrangidos pela designação de vitamina E, que é um micronutriente essencial e extremamente importante para a saúde humana que deve ser fornecido pela dieta, na medida em que é uma barreira protetora contra a oxidação, especialmente quando atua em cooperação com a vitamina C. O uso de tocoferóis naturais a nível industrial depende da sua produção sustentada, daí a importância e a escolha da cultura in vitro como alternativa à sua produção. A produção in vitro de compostos naturais permite uma disponibilidade contínua durante todo o ano dos produtos desejados, de forma independente das condições ambientais e sem problemas ecológicos. Nos últimos anos, os cogumelos tornaram-se uma mais-valia e são cada vez mais explorados devido à sua riqueza em compostos com interesse biotecnológico, e dado que a sua produção in vitro é mais fácil e rápida comparativamente com as plantas. Além disso, a produção in vitro de micélio de cogumelos já foi explorada para promover a síntese de compostos antioxidantes, nomeadamente tocoferóis. O presente trabalho teve como objetivo avaliar o conteúdo em tocoferóis do cogumelo medicinal Ganoderma lucidum (Curtis) P. Karst do Nordeste de Portugal, produzido por cultura in vitro e comparando com o seu corpo frutífero. Os níveis de tocoferóis foram determinados por técnicas cromatográficas, nomeadamente por cromatografia líquida de alta eficiência acoplada a um detetor de fluorescência (HPLC-fluorescência). Posteriormente, o extrato enriquecido em tocoferóis obtido do micélio foi incorporado em iogurte natural avaliando-se o potencial antioxidante do extrato (antes da incorporação) e nos iogurtes (após incorporação), a fim de estudar o seu potencial como aditivo alimentar. A atividade antioxidante foi avaliada através de dois métodos: atividade captadora de radicais 2,2-difenil-1-picril-hidrazilo (DPPH) e o ensaio do Resumo xiv poder redutor. Avaliou-se também a eficácia do extrato enriquecido em tocoferóis como aditivo alimentar, na conservação das propriedades nutricionais da matriz alimentar estudada. Estes estudos foram realizados comparando os parâmetros nutricionais de quatro formulações de iogurtes: i) controle (iogurte sem qualquer tipo de agente fortificante); ii) iogurte com sorbato de potássio - E202; iii) iogurte com α-tocoferol - E307; e iv) iogurte com extrato enriquecido em tocoferóis obtido do micélio de G. lucidum. Em geral, no que diz respeito à cultura in vitro, o micélio da espécie em estudo não mostrou diferenças significativas no crescimento radial comparando os dois meios de cultura utilizados. A análise química mostrou que o micélio produzido in vitro é particularmente rico em β-tocoferol (272 ± 8 μg/g de extrato) e δ-tocoferol (362 ± 7 μg/g de extrato), entre o total de tocoferóis 717 ± 12 μg de tocoferóis/g extrato e com diferenças relevantes em relação ao corpo de frutificação. O micélio apresentou capacidade de captação de radicais DPPH (EC50 = 10,4 ± 0,2 mg/mL), demonstrando ainda maior eficácia para o poder redutor (EC50 = 0,32 ± 0,01 mg/mL). As formulações de iogurte com maior atividade antioxidante pertenceram ao grupo incorporado com o aditivo α-tocoferol e com o extrato enriquecido em tocoferóis obtidos do micélio de G. lucidum. Contudo, não foram observadas diferenças significativas entre 0 e 7 dias, particularmente no iogurte incorporado com extrato de micélio de G. lucidum. A avaliação da interação entre as formulações de iogurte (YF) e o tempo de armazenamento (ST) na composição nutricional das matrizes mostrou um impacto significativo nos teores de gordura, proteína e lactose, indicando que o ST influenciou esses parâmetros de forma diferente para cada YF. O efeito das formulações foi significativo apenas para os teores de gordura, proteína, hidratos de carbono e lactose, sendo que a classificação estatística apenas foi indicada para os hidratos de carbono, que atingiram os valores máximos nos iogurtes preparados com sorbato de potássio (5,9 ± 0,2 mg/100 g). Foram também registadas diferenças significativas nos teores de gordura, proteína e lactose devido ao ST com maiores valores nos teores de gordura e lactose em iogurtes armazenados durante 7 dias, enquanto o conteúdo de proteína não mostrou nenhuma tendência identificável. Os ácidos gordos mostraram que as alterações induzidas pelo ST variam de acordo com a YF na maioria dos casos e que o ST não induziu alterações significativas na maioria dos ácidos gordos, exceto no caso do C4:0, C8:0 e C18:1n9. Resumo xv De acordo com a Análise Discriminante Linear (LDA), foi possível identificar os parâmetros mais distintivos de cada YF, permitindo escolher o agente funcional (sorbato de potássio, α-tocoferol ou extrato enriquecido em tocoferóis obtidos a partir do micélio de G. lucidum), de acordo com um objetivo específico, que neste caso era um efeito conservante. Atendendo aos valores da atividade antioxidante, pode concluir-se que os iogurtes incorporados com α-tocoferol ou extrato enriquecido em tocoferóis obtidos a partir do micélio de G. lucidum, apresentaram maior poder de conservação. Em geral, o micélio de G. lucidum pode, de facto, ser considerado como uma potencial fonte de tocoferóis que podem ser introduzidos em alimentos como antioxidantes lipofílicos.
O aumento da consciencialização pública para a relação direta entre dieta e saúde levou a um aumento da preocupação relativamente ao uso de aditivos alimentares comerciais, promovendo a busca de fontes alternativas naturais. Assim, os antioxidantes naturais estão entre os compostos mais estudados hoje em dia, devido a questões relacionadas com o stresse oxidativo e os seus efeitos nocivos para a qualidade dos alimentos e saúde humana. Os tocoferóis estão entre os antioxidantes naturais mais conhecidos e interessantes devido aos seus múltiplos efeitos benéficos. Estes são abrangidos pela designação de vitamina E, que é um micronutriente essencial e extremamente importante para a saúde humana que deve ser fornecido pela dieta, na medida em que é uma barreira protetora contra a oxidação, especialmente quando atua em cooperação com a vitamina C. O uso de tocoferóis naturais a nível industrial depende da sua produção sustentada, daí a importância e a escolha da cultura in vitro como alternativa à sua produção. A produção in vitro de compostos naturais permite uma disponibilidade contínua durante todo o ano dos produtos desejados, de forma independente das condições ambientais e sem problemas ecológicos. Nos últimos anos, os cogumelos tornaram-se uma mais-valia e são cada vez mais explorados devido à sua riqueza em compostos com interesse biotecnológico, e dado que a sua produção in vitro é mais fácil e rápida comparativamente com as plantas. Além disso, a produção in vitro de micélio de cogumelos já foi explorada para promover a síntese de compostos antioxidantes, nomeadamente tocoferóis. O presente trabalho teve como objetivo avaliar o conteúdo em tocoferóis do cogumelo medicinal Ganoderma lucidum (Curtis) P. Karst do Nordeste de Portugal, produzido por cultura in vitro e comparando com o seu corpo frutífero. Os níveis de tocoferóis foram determinados por técnicas cromatográficas, nomeadamente por cromatografia líquida de alta eficiência acoplada a um detetor de fluorescência (HPLC-fluorescência). Posteriormente, o extrato enriquecido em tocoferóis obtido do micélio foi incorporado em iogurte natural avaliando-se o potencial antioxidante do extrato (antes da incorporação) e nos iogurtes (após incorporação), a fim de estudar o seu potencial como aditivo alimentar. A atividade antioxidante foi avaliada através de dois métodos: atividade captadora de radicais 2,2-difenil-1-picril-hidrazilo (DPPH) e o ensaio do Resumo xiv poder redutor. Avaliou-se também a eficácia do extrato enriquecido em tocoferóis como aditivo alimentar, na conservação das propriedades nutricionais da matriz alimentar estudada. Estes estudos foram realizados comparando os parâmetros nutricionais de quatro formulações de iogurtes: i) controle (iogurte sem qualquer tipo de agente fortificante); ii) iogurte com sorbato de potássio - E202; iii) iogurte com α-tocoferol - E307; e iv) iogurte com extrato enriquecido em tocoferóis obtido do micélio de G. lucidum. Em geral, no que diz respeito à cultura in vitro, o micélio da espécie em estudo não mostrou diferenças significativas no crescimento radial comparando os dois meios de cultura utilizados. A análise química mostrou que o micélio produzido in vitro é particularmente rico em β-tocoferol (272 ± 8 μg/g de extrato) e δ-tocoferol (362 ± 7 μg/g de extrato), entre o total de tocoferóis 717 ± 12 μg de tocoferóis/g extrato e com diferenças relevantes em relação ao corpo de frutificação. O micélio apresentou capacidade de captação de radicais DPPH (EC50 = 10,4 ± 0,2 mg/mL), demonstrando ainda maior eficácia para o poder redutor (EC50 = 0,32 ± 0,01 mg/mL). As formulações de iogurte com maior atividade antioxidante pertenceram ao grupo incorporado com o aditivo α-tocoferol e com o extrato enriquecido em tocoferóis obtidos do micélio de G. lucidum. Contudo, não foram observadas diferenças significativas entre 0 e 7 dias, particularmente no iogurte incorporado com extrato de micélio de G. lucidum. A avaliação da interação entre as formulações de iogurte (YF) e o tempo de armazenamento (ST) na composição nutricional das matrizes mostrou um impacto significativo nos teores de gordura, proteína e lactose, indicando que o ST influenciou esses parâmetros de forma diferente para cada YF. O efeito das formulações foi significativo apenas para os teores de gordura, proteína, hidratos de carbono e lactose, sendo que a classificação estatística apenas foi indicada para os hidratos de carbono, que atingiram os valores máximos nos iogurtes preparados com sorbato de potássio (5,9 ± 0,2 mg/100 g). Foram também registadas diferenças significativas nos teores de gordura, proteína e lactose devido ao ST com maiores valores nos teores de gordura e lactose em iogurtes armazenados durante 7 dias, enquanto o conteúdo de proteína não mostrou nenhuma tendência identificável. Os ácidos gordos mostraram que as alterações induzidas pelo ST variam de acordo com a YF na maioria dos casos e que o ST não induziu alterações significativas na maioria dos ácidos gordos, exceto no caso do C4:0, C8:0 e C18:1n9. Resumo xv De acordo com a Análise Discriminante Linear (LDA), foi possível identificar os parâmetros mais distintivos de cada YF, permitindo escolher o agente funcional (sorbato de potássio, α-tocoferol ou extrato enriquecido em tocoferóis obtidos a partir do micélio de G. lucidum), de acordo com um objetivo específico, que neste caso era um efeito conservante. Atendendo aos valores da atividade antioxidante, pode concluir-se que os iogurtes incorporados com α-tocoferol ou extrato enriquecido em tocoferóis obtidos a partir do micélio de G. lucidum, apresentaram maior poder de conservação. Em geral, o micélio de G. lucidum pode, de facto, ser considerado como uma potencial fonte de tocoferóis que podem ser introduzidos em alimentos como antioxidantes lipofílicos.
Description
Mestrado com dupla diplomação com o High Institute of Biotechnology of Monastir (ISBM), Tunisia