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- Caracterização fenólica da casca do fruto de Ficus carica L. por LC-DAD-ESI/MSPublication . Backes, Emanueli; Pereira, Carla; Leichtweis, Maria Gabriela; Barros, Lillian; Genena, Aziza Kamal; Barreiro, M.F.; Ferreira, Isabel C.F.R.Os efeitos adversos causados por alguns aditivos artificiais têm conduzido a um interesse crescente pela procura de alternativas naturais e sem toxicidade associada [1]. As antocianinas têm sido descritas como uma excelente fonte de corantes naturais para aplicação alimentar, aspeto impulsionado pela diversidade de cores que estas podem apresentar (vermelho, violeta, roxo e azul) e pelo facto de não existirem restrições quanto à sua utilização [2]. O processamento industrial de fruta gera grandes quantidades de resíduos (por exemplo frutos não conformes, restos de polpa, casca, caroços ou sementes), que poderão ser uma fonte importante de pigmentos e/ou moléculas bioativas, nomeadamente compostos fenólicos. Neste contexto, no presente trabalho a casca do fruto de Ficus carica L. (figo) foi estudada visando a sua valorização como fonte de corantes naturais, em particular como fonte de antocianinas, para aplicação na indústria alimentar. A sua caracterização foi efetuada por cromatografia líquida de alta eficiência acoplada a um detetor de díodos e a um espetrómetro de massa (LC-DAD-ESI/MS). A identificação dos compostos detetados foi realizada por comparação com os tempos de retenção, padrão de fragmentação e espectros UV-Vis de compostos padrão, ou recorrendo a dados existentes na literatura. Os cromatogramas foram adquiridos a 520 nm e a quantificação dos compostos identificados, através do uso de retas de calibração obtidas a partir de padrões comerciais. A casca de figo apresentou apenas uma antocianina, a cianidina-3-rutinósido ([M-H]- a m/z 595), sendo esta a molécula responsável pela coloração apresentada. Em síntese, esta matriz pode ser valorizada como uma fonte de ingredientes corantes, constituindo uma alternativa aos corantes artificiais.
- Ficus carica L. and Prunus spinosa L. extracts as new anthocyanin-based food colorants: a thorough study in confectionery productsPublication . Backes, Emanueli; Leichtweis, Maria Gabriela; Pereira, Carla; Carocho, Márcio; Barreira, João C.M.; Genena, Aziza Kamal; Baraldi, Ilton J.; Barreiro, M.F.; Barros, Lillian; Ferreira, Isabel C.F.R.The present work describes the evaluation of fig peels and blackthorn fruit extracts as natural purple colorants in doughnuts (icing) and in a typical Brazilian pastry called “beijinho”. The extracts were screened for their antioxidant activity as well as their antibacterial capacity. Nutritionally, the employed extracts did not induce significant changes, contrarily to the observed for the rheological features, mainly the darker purple tone observed when blackthorn extract was used in the icing solution. After 24 h, both prepared formulations showed a decrease in color intensity, with no significant differences between fig and blackthorn extracts. In turn, the firmness and consistency of the doughnuts benefited from using natural colorants in the icing solution, while “beijinhos” became softer and chewier, which are valued attributes. A significant increase in the antioxidant and antimicrobial activities was also observed for both natural extracts. Accordingly, the evaluated extracts are promising candidates as natural food colorants.
- Variability in chemical profile and bioactivities of the flesh of greek pumpkin landracesPublication . Leichtweis, Maria Gabriela; Molina, Adriana K.; Dias, Maria Inês; Calhelha, Ricardo C.; Pires, Tânia C.S.P.; Pavli, Ourania; Oliveira, Beatriz; Petropoulos, Spyridon Α.; Barros, Lillian; Pereira, CarlaThe aim of this study was to evaluate the chemical profile of the flesh and yield parameters of Greek pumpkin genotypes, including nine local landraces and two commercially available cultivars, focusing on valorizing the genetic pool of Cucurbita sp. with high added value products. Yield parameters (mean fruit weight and total fruit yield) recorded high variability with genotypes V8 and V2 showing the highest fruit yield. Moreover, genotype V11 was the most abundant in glucose and total sugars and scored the highest sweetness index suggesting good taste and promising marketing attributes. The highest antioxidant activity (OxHLIA assay) was assessed in the V8 genotype, while the V2 genotype showed the highest -, - and total tocopherols content. Oxalic acid was the main organic acid, followed by malic and citric acids, while organic acid composition varied among the tested genotypes. Moreover, the flesh extracts showed varied antimicrobial activity against several bacteria and fungi, while no toxicity against non-tumor cells was recorded. In conclusion, our results make evident the presence of high innate variability in terms of crop performance, chemical composition and bioactive properties not only between the different genotypes but also at the intrapopulational level. This finding is of high importance for the valorization of the local genetic pool of Cucurbita species through the selection of elite genotypes with high yield and quality of fruit, contributing to the conservation of valuable genetic material and limitation of the risk of genetic erosion due to neglect of local landraces.
- Recuperação otimizada de antocianinas de Prunus spinosa L. e Ficus carica L. para aplicação como corante alimentarPublication . Leichtweis, Maria Gabriela; Backes, Emanueli; Pereira, Carla; Prieto Lage, Miguel A.; Barreiro, M.F.; Barros, Lillian; Ferreira, Isabel C.F.R.Os corantes alimentares são amplamente utilizados em todo o mundo para melhorar as características dos alimentos, nomeadamente conferir uma nova coloração ou intensificar a cor natural do alimento. No entanto, a maioria destes compostos é de origem artificial e muitos deles têm revelado problemas de toxicidade para a organismo humano. Entre eles, destacam-se reações alérgicas, hiperaüvidade e défice de atenção em crianças, ou até mesmo propriedades cancerígenas [l]. Por outro lado, existem moléculas de origem natural com elevado poder corante que não revelam toxicidade, podendo assim ser aplicadas na indústria alimentar em detrimento das artificiais. O presente estudo surge no seguimento desta problemática e visa recuperar antocianinas, uma classe de compostos fenólicos com reconhecidas propriedades corantes, a partir de fontes naturais muito pouco exploradas. Assim, o epicarpo dos frutos de Prunus spinosa L. (abrunho), rico em cianidina 3-rutinósido e peonidina 3-rutinósido, e a casca dos frutos de Ficus carica L. (figo), rica em cianidina 3-rutinósido, foram utilizados para extração destes compostos. Para assegurar uma recuperação máxima, foram testadas duas técnicas de extração, assistida por maceração (EAM) e por ultrassons (EAU), às quais se aplicou uma metodologia de superfície de resposta usando o desenho composto central circunscrito com cinco níveis em cada uma das variáveis independentes estudadas (tempo, proporção de água-etanol como solvente e temperatura (EAM) ou potência (EAU)). O perfil antociânico dos diferentes extratos foi obtido por HPLC-DAD-ESI/MS e como respostas para o modelo foram utüizadas a concentração total de antocianinas (C) no resíduo de extração (R; mg C/g R) e na amostra desidratada (A; mg C/g A), bem como o rendimento de resíduo obtido (g R/g A). Em ambas as matrizes, a técnica mais eficiente foi a extração assistida por ultrassons, obtendo-se condições ótimas de recuperação de compostos aos 5 min, 400 W e 48% de etanol no caso do epicarpo de abrunho, com um rendimento de extração de 0,69 g R/g A e um total de antocianinas de 18, 17 mg C/g Re 11,76 mg C/g A. Por outro lado, a partir da casca de figo foi possível obter 17,0 mg C/g R e 3, 11 mg C/g A, e um rendimento de 0,19 g R/g A, nas condições ideais de extração de 21 min, 310 W e 100% de etanol. Assim, a extração de antocianinas a partir de biorresíduos dos frutos de abrunho e figo, com recurso a técnicas de extração não convencionais, revelaram ser uma boa alternativa para recuperação destes compostos com vista à sua utilização na indústria alimentar.
- Recuperação de antocianinas de biorresíduos de Ficus carica L. e Prunus spinosa L.: propriedades corantes e bioativasPublication . Backes, Emanueli; Leichtweis, Maria Gabriela; Pereira, Carla; Alves, Maria José; Prieto Lage, Miguel A.; Barreiro, M.F.; Barros, Lillian; Ferreira, Isabel C.F.R.A recuperação de biorresíduos da indústria alimentar tem vindo a ganhar relevância pela crescente procura da sua valorização enquanto fontes de compostos de interesse para posterior aplicação em diversos ramos industriais, como é o caso da indústria alimentar, têxtil, e farmacêutica, entre outras [1,2]. Assim, o presente estudo visa a recuperação de antocianinas a partir de biorresíduos de frutos: a casca de figo, rica em cianidina 3-rutinósido (C3R), e o epicarpo de abrunho, rico em C3R e peonidina 3-rutinósido (P3R). Foram testadas duas técnicas de extração, maceração (EM) e assistida por ultrassons (EAU), às quais se aplicou uma metodologia de superfície de resposta usando o desenho composto central circunscrito com cinco níveis em cada uma das variáveis independentes estudadas (tempo, proporção de água-etanol como solvente e temperatura (EM) ou potência (EAU)). O perfil de antocianinas dos diferentes extratos foi obtido por HPLC-DAD-ESI/MS e utilizou-se a concentração total de antocianinas (C) no resíduo de extração (R; mg C/g R) e na amostra desidratada (A; mg C/g A) e o rendimento de resíduo obtido (g R/g A) como respostas para o modelo. Foi ainda avaliada a bioatividade (citotoxicidade e atividade antioxidante e antimicrobiana) dos extratos obtidos em condições ótimas, bem como o poder corante dos mesmos avaliados pela incorporação do extrato ótimo em produtos de pastelaria. Para ambas as amostras, a EAU revelou ser a técnica mais eficiente, com condições ótimas de recuperação de C3R aos 21,3±0,6 min, 310±26 W e 100±1% de etanol no caso da casca de figo, com um rendimento de 0,5±0,2 g R/g A e um total de antocianinas de 9,0±0,8 mg C/g R e 4,3±0,1 mg C/g A. Por sua vez, a partir do epicarpo de abrunho foi possível obter um total de C3R e P3R de 18±2 mg C/g R e 11,8±0,8 mg C/g A, e um rendimento de 0,69±0,02 g R/g A, nas condições ideais de extração de 5,0±0,2 min, 400±32 W e 48±3% de etanol. Relativamente às propriedades bioativas, o extrato de casca de figo revelou um valor de EC50 de 2447±2 μg/mL no método TBARS e valores de EC80 de 515±31 e 1624±56 μg/mL, para 60 e 120 min, respetivamente, no ensaio OxHLIA. O extrato de epicarpo de abrunho apresentou valores de EC50 (TBARS; 204,22±0,02 μg/mL) e EC80 (OxHLIA; 303±3 e 540±3 μg/mL, para 60 e 120 min, respetivamente) inferiores, o que indica uma maior atividade antioxidante em ambos os ensaios. Ambos os extratos revelaram propriedades antibacterianas, inibindo o crescimento de 9 estirpes bacterianas (5 Gram-negativo e 4 Grampositivo), em concentrações entre 2,5 e 20 mg/mL. Para além disso, não apresentaram toxicidade em células não tumorais de fígado de porco, o que torna viável a sua aplicação em produtos alimentares sem problemas de toxicidade. Assim, o poder corante dos extratos antociânicos foi testado em produtos de pastelaria: o extrato de casca de figo foi incorporado em cobertura de “donut” e o de epicarpo de abrunho em “beijinhos”, um doce típico do Brasil. Esta aplicação não alterou significativamente o valor nutricional das matrizes em estudo e, para além de conferir ao alimento a cor desejada, proporciona também propriedades antioxidantes e antimicrobianas.
- Food preservative extracts from pumpkin by-productsPublication . Molina, Adriana K.; Leichtweis, Maria Gabriela; Pereira, Carla; Pires, Tânia C.S.; Calhelha, Ricardo C.; Bachari, Khaldoun; Ziani, Borhane E.C.; Ferreira, Isabel C.F.R.; Barros, LillianPumpkin is a vegetable widely consumed around the world, popularly known for its nutritional and pharmacological properties. Some reports in the literature reveal the rich profile of nutrients and bioactive compounds of pumpkin varieties [1,2]. However, the seeds, peels, and fibers resulting from pumpkin processing are still poorly explored by food industry. Considering the alarming scenario of losses and waste during all the food supply chain worldwide [3] and seeking to promote a more sustainable food system, the present study purposed to investigate the by-products of different varieties of pumpkin as a source of extracts with preservative capacity for food application. For that purpose, hydroethanolic extracts from the varieties “Butternut squash”, “Common pumpkin”, and “Kabocha squash” from Portugal, and “Butternut squash”, “Common pumpkin”, and “Musquée de provence” from Algeria, were evaluated in terms of their bioactivities, more specifically the antioxidant, antimicrobial, and cytotoxic capacities. All the samples presented great antioxidant capacity through two based-cell assays, namely the lipid peroxidation inhibition capacity (TBARS) and the anti-hemolytic activity (OxHLIA). Interestingly, the seeds of the common pumpkin from Algeria did not present antihemolytic properties, despite showing the strongest lipid peroxidation inhibition capacity. In fact, the seeds stood out for all the pumpkin varieties in the TBARS assay, while in the OxHLIA assay, the results were quite similar between the type of bioresidues and between the varieties. Moreover, the samples from Portugal showed greater antioxidant capacity than the Algerian ones. Regarding cytotoxicity, the effect of inhibiting non-tumor cell growth was not observed, even at the highest tested concentration of 400 μg/mL. This first validation is of great importance to prevent food safety issues. These preliminary results are the basis for future studies aiming at the valorization of these bioresidues from food industry as a great source of preservative compounds toward the replacement of synthetic additives with natural alternatives allied to health benefits, as also the promotion of a circular economy
- Ultrasound as a Rapid and Low-Cost Extraction Procedure to Obtain Anthocyanin-Based Colorants from Prunus spinosa L. Fruit epicarp: comparative study with conventional heat-based extractionPublication . Leichtweis, Maria Gabriela; Pereira, Carla; Prieto Lage, Miguel A.; Barreiro, M.F.; Baraldi, Ilton J.; Barros, Lillian; Ferreira, Isabel C.F.R.An ultrasound rapid and low-cost procedure for anthocyanin-based colorants from Prunus spinosa L. fruit epicarp was developed, and the advantages were compared with conventional heat-based extraction. To obtain the conditions that maximize anthocyanins’ extraction, a response surface methodology was applied using the variables of time, temperature, and ethanol content, in the case of heat extraction, whereas for ultrasound assisted extraction, temperature was replaced by ultrasound power. Two anthocyanin compounds were identified by HPLC-DAD-ESI/MS—namely, cyanidin 3-rutinoside and peonidin 3-rutinoside. The responses used were the extraction yield and the content of the identified anthocyanins. Ultrasound extraction was the most effective method at 5.00 0.15 min, 400.00 32.00 W, and 47.98% 2.88% of ethanol obtaining 68.60% 2.06% of extracted residue, with an anthocyanin content of 18.17 mg/g (extract-basis) and 11.76 mg/g (epicarp-basis). Overall, a viable green process was achieved that could be used to support pilot-scale studies for industrial production of anthocyanin-based colorants from P. spinosa fruit epicarp.
- Study of Prunus spinosa L. fruit epicarp and Lonicera careulea L. fruit: alternative natural colorants withPublication . Molina, Adriana K.; Leichtweis, Maria Gabriela; Pereira, Carla; Dias, Maria Inês; Ferreira, Isabel C.F.R.; Barros, LillianNatural matrices that are rich in anthocyanin compounds are increasingly explored by the food industry due to their colouring properties. As examples, Prunus spinosa L. and Lonicera careulea L. fruits are excellent sources of anthocyanins and are, therefore, increasingly explored for their colouring properties to be applied as food colorants, in addition to providing beneficial properties to the consumer [1,2]. Therefore, the aim of this study was to evaluate the anthocyanin profile (HPLC-DAD/ESI-MS) and the antioxidant (TBARS and OxHLIA) and antimicrobial properties of the hydroethanolic extract of P. spinosa fruit epicarp and L. careulea fruit juice. A high content of cyanidin-3-O-glucoside and cyanidin-3-O-rutinoside was found in the juice of L. caerulea berries and in the hydroethanolic extract of the epicarp of P. spinosa, respectively. As for the antioxidant activity, in the TBARS assay, the L. caerulea berries showed a higher capacity (IC50 of 29.9±0.3 μg/mL) than the positive control, trolox (IC50 of 139±5 μg/mL). Similarly, the epicarp of P. spinosa showed the ability to inhibit lipid peroxidation, revealing an EC50 value of 204±2 μg/mL. Regarding the ability to retard oxidative haemolysis, both extracts showed activity not only at 60 min, but also at 120 min, allowing EC50 values of 145±5 μg/mL and 938±49 μg/mL, respectively, for L. caerulea, and 296±4 and 509±3 μg/mL, respectively, for P. spinosa. On the other hand, both colouring extracts revealed great antimicrobial properties. Through this work, it was possible to conclude that L. caerulea and P. spinosa berries have a high colouring capacity and bioactive potential, being suitable for the development of new products for food industry.
- Biological activity of pumpkin byproducts: antimicrobial and antioxidant propertiesPublication . Leichtweis, Maria Gabriela; Molina, Adriana K.; Pires, Tânia C.S.P.; Dias, Maria Inês; Calhelha, Ricardo C.; Bachari, Khaldoun; Ziani, Borhane E.C.; Oliveira, Beatriz; Pereira, Carla; Barros, LillianPumpkin fruits are widely appreciated and consumed worldwide. In addition to their balanced nutritional profile, pumpkin species also present valuable bioactive compounds that confer biological and pharmacological properties to them. However, the seeds, peels, and fibrous strands resulting from pumpkin processing are still poorly explored by the food industry. The current study used those fruit components from the genotypes of pumpkin that are economically significant in Portugal and Algeria to produce bioactive extracts. In order to support their usage as preservatives, their phenolic content (HPLC-DAD-ESI/MS) and antioxidant (OxHLIA and TBARS) and antimicrobial properties (against eight bacterial and two fungal strains) were assessed. In terms of phenolic profile, the peel of the Portuguese ‘Common Pumpkin’ showed the most diversified profile and also the highest concentration of total phenolic compounds, with considerable concentrations of (-)-epicatechin. Regarding the antioxidant capacity, the seeds of ‘Butternut Squash’ from both countries stood out, while the fibrous strands of Portuguese ‘Butternut Squash’ and the seeds of Algerian ‘Gold Nugget Pumpkin’ revealed the strongest antimicrobial activity. The bioactive compounds identified in the pumpkin byproducts may validate their enormous potential as a source of bio-based preservatives that may enhance consumers’ health and promote a circular economy.
- Determinação de antocianinas no epicarpo de frutos de Prunus spinosa L.Publication . Leichtweis, Maria Gabriela; Pereira, Carla; Backes, Emanueli; Carvalho, Ana Maria; Baraldi, Ilton J.; Barros, Lillian; Ferreira, Isabel C.F.R.A fim de otimizar processos e/ou desenvolver novos produtos, a indústria alimentar tem utilizado diversas substâncias, denominadas aditivos alimentares [1]. Estes aditivos são adicionados aos alimentos de forma a terem uma contribuição tecnológica e/ou fisiológica, no entanto, existe também uma preocupação por parte dos consumidores relativa aos efeitos adversos que alguns dos aditivos artificiais podem ter. Os corantes são uma das classes de aditivos, amplamente utilizados para conferir coloração aos alimentos. Atualmente, existe uma grande tendência de substituição de corantes artificiais por alternativas naturais. As antocianinas são um grupo de pigmentos que apresentam uma coloração vermelha, azul e/ou violeta, estando presentes em muitas flores e frutos, podendo ser consideradas alternativas aos corantes artificiais [2]. Os frutos de Prunus spinosa L. (abrunho) apresentam um epicarpo de coloração azul intensa evidenciando ser uma fonte promissora de corantes naturais. Neste trabalho, efetuou-se a caracterização do epicarpo do abrunho em termos de antocianinas, determinadas por cromatografia líquida de alta eficiência acoplada a um detetor de díodos e a um espetrómetro de massa (HPLC-DAD-ESI/MS). A identificação dos compostos foi realizada utilizando padrões, quando disponíveis, comparando os seus tempos de retenção, espetros UV-Vis e espetros de massa. Na ausência de padrões, a identificação foi efetuada pelo perfil de fragmentação e por comparação com a informação disponível na literatura. A quantificação foi realizada a partir das áreas dos picos registados ao comprimento de onda de 520 nm, por comparação com as curvas de calibração dos padrões. O epicarpo do abrunho apresentou dois compostos antociânicos, cianidina-3-rutinósido ([M-H]- a m/z 595) e peonidina-3-rutinósido ([M-H]- a m/z 609), estando a primeira molécula em maior concentração. Esta matriz poderá ser considerada uma fonte de pigmentos na gama de cores vermelho-roxo, tendo aplicabilidade tanto na indústria alimentar como farmacêutica.