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Research Project
Providing industry and consumers with new alternative sources of natural additives from plant origin in the classes of preservatives and colouring agents: extraction, purification, stabilization and product development
Funder
Authors
Publications
From the field to the table: ionizing radiation as a feasible postharvest treatment for fresh and dried plant foods
Publication . Pinela, José; Antonio, Amilcar L.; Barros, Lillian; Cabo Verde, Sandra; Carvalho, Ana Maria; Oliveira, Beatriz; Ferreira, Isabel C.F.R.
Food irradiation is a treatment that involves subjecting in-bulk or packaged food to a controlled
dose of ionizing radiation, with a clearly defined goal. It has been used for disinfestation and
sanitization of food commodities and to retard postharvest ripening and senescence processes, being a
sustainable alternative to chemical agents 1 . Doses up to 10 kGy are approved by several international
authorities for not offering negative effects to food from a nutrition and toxicology point of view 2 .
However, the adoption of this technology for food applications has been a slow process due to some
misunderstandings by the consumer who often chooses non-irradiated foods. In this study, the effects
of the ionizing radiation treatment on physical, chemical and bioactive properties of dried herbs and its
suitability for preserving quality attributes of fresh vegetables during cold storage were evaluated.
The studied herbs, perennial spotted rockrose (Tuberaria lignosa (Sweet) Samp.) and common
mallow (Malva neglecta Wallr.) were freeze-dried and then irradiated up to 10 kGy in a Cobalt-60
chamber. The selected vegetables, watercress (Nasturtium officinale R. Br.) and buckler sorrel (Rumex
induratus Boiss. Reut.) were rinsed in tap water, packaged in polyethylene bags, submitted to
irradiation doses up to 6 kGy and then were stored at 4 C for a period of up to 12 days. Physical,
chemical and bioactive parameters of irradiated and non-irradiated samples were evaluated using
different methodologies the colour was measured with a colorimeter, individual chemical compounds
were analyzed by chromatographic techniques, antioxidant properties were evaluated using in vitro
assays based on different reaction mechanisms, and other quality analyses were performed following
official methods of analysis.
The irradiation treatment did not significantly affect the colour of the perennial spotted rockrose
samples, or its phenolic composition and antioxidant activity 3 . Medium doses preserved the colour
of common mallow and a low dose did not induce any adverse effect in the organic acids profile. The
green colour of the irradiated vegetables was maintained during cold storage but the treatment had
pros and cons in other quality attributes. The 2 kGy dose preserved free sugars and favoured
polyunsaturated fatty acids (PUFA) while the 5 kGy dose favoured tocopherols and preserved the
antioxidant properties in watercress samples. The 6 kGy dose was a suitable option for preserving
PUFA and the ω-6 ω-3 fatty acids ratio in buckler sorrel samples. This comprehensive experimental
work allowed selecting appropriate processing doses for the studied plant foods in order to preserve its
quality attributes and edibility.
Infusions from Thymus vulgaris L. treated at different gamma radiation doses: effects on antioxidant activity and phenolic composition
Publication . Pereira, Eliana; Barros, Lillian; Antonio, Amilcar L.; Cabo Verde, Sandra; Santos-Buelga, Celestino; Ferreira, Isabel C.F.R.
The use of ionizing radiation dates back to many years ago, and is accredited for application in different foods with several purposes. It has been increasingly used in many countries for the treatment of aromatic plants. Thymus vulgaris L. (thyme) is a plant commonly used by food, pharmaceutical and cosmetic industries representing a natural source of several bioactives such as phenolic compounds. The aim of this work was to evaluate the effects of gamma radiation on the antioxidant activity (measured through the free radical scavenging activity, reducing power and lipid peroxidation inhibition) and phenolic compounds profile (obtained by HPLC-DAD-ESI/MS) of infusions prepared from irradiated thyme. The results showed that gamma irradiation at the dose of 10 kGy improved the free radical scavenging activity, reducing power and lipid peroxidation inhibition capacity of the studied infusions, while increasing significantly the concentrations of methyleriodictyol-O-pentosylhexoside, luteolin-7-O-glucoside, eriodictyol and total flavonoids content. Thus, gamma radiation could be considered as a suitable treatment to be used in Thymus vulgaris L., herein validated for its bioactive parameters.
Electron-beam irradiation as an alternative to preserve nutritional, chemical and antioxidant properties of dried plants during extended storage periods
Publication . Pereira, Eliana; Antonio, Amilcar L.; Rafalski, Andrzej; Barreira, João C.M.; Barros, Lillian; Oliveira, Beatriz; Ferreira, Isabel C.F.R.
According to current market demands, there is an increasing need for improved conservation methodologies. In addition to an extension in shelf-life, food products should preserve their compositional integrity and bioactive properties throughout storage time. Irradiation technology has been progressively considered as a feasible conservation technology. Electron-beam irradiation, in particular, might be predominantly suitable to be applied in food products with reduced thickness, such as aromatic and medicinal plants. In this study, the effects of e-beam irradiation on chemical, nutritional and antioxidants parameters of different plant species were evaluated. To assess the potential of this technology over extended periods, plant samples were stored for the first time up to a maximum of 18 months. Despite some heterogeneity among the effects produced in each plant species, electron-beam treatment attenuated the reduction of individual compounds (primarily, free sugars, organic acids, tocopherols and polyunsaturated fatty acids) verified in non-irradiated samples, showing its potential as an alternative conservation technology.
Foeniculum vulgare Mill. utilizado como antioxidante em iogurtes: comparação entre o ingrediente natural e um aditivo sintético
Publication . Caleja, Cristina; Barros, Lillian; Oliveira, Beatriz; Ferreira, Isabel C.F.R.
Os aditivos sintéticos são utilizados regularmente na indústria alimentar como forma
de garantir as características e propriedades dos alimentos processados [1]. No
entanto, vários estudos apontam para a existência de uma relação direta entre o
consumo excessivo deste tipo de aditivos e o aparecimento de várias reações
adversas [2]. Desta forma, existe por parte dos consumidores uma tendência
crescente na escolha de alimentos mais saudáveis e em que a adição de aditivos
sintéticos é reduzida ou, até mesmo, inexistente [1]. Este trabalho pretende comparar
os efeitos de um antioxidante natural versus sintético em iogurtes; o extrato aquoso
de Foeniculum vulgare Mill. (funcho), obtido por decocção, foi usado como aditivo
natural e o sorbato de potássio (E202) como aditivo sintético. Desta forma, foram
preparados três grupos de amostras: iogurtes controlo (sem adição de qualquer
aditivo), iogurtes com decocção de funcho e iogurtes com E202. As propriedades
antioxidantes das amostras foram avaliadas através de dois ensaios in vitro (efeito
captador de radicais livres e poder redutor) imediatamente após a incorporação e após
7 e 14 dias de armazenamento a 4ºC. Os resultados demonstram que a presença de
aditivos (natural e sintético) conferiu propriedades antioxidantes aos iogurtes sendo o
efeito maior verificado nos iogurtes incorporados com extrato de funcho. Desta forma,
podemos concluir que o extrato aquoso de funcho rico em compostos fenólicos
[3],pode ser uma alternativa no desenvolvimento de aditivos naturais para aplicação
em produtos lácteos substituindo desta forma os usuais antioxidantes químicos e sem
comprometer o valor nutricional dos mesmos.
Composição química e propriedades bioativas de suplementos alimentares à base de cardo mariano
Publication . Pereira, Carla; Barros, Lillian; Alves, Maria José; Calhelha, Ricardo C.; Santos-Buelga, Celestino; Ferreira, Isabel C.F.R.
O cardo mariano é uma planta medicinal nativa da bacia do Mediterrâneo pertencente à família das
Asteraceae. É amplamente reconhecido pelas suas propriedades terapêuticas muitas vezes
associadas aos princípios ativos presentes nas suas sementes [1]. Neste trabalho, avaliou-se o valor
nutricional do cardo mariano bem como a sua composição em ácidos orgânicos, açucares, tocoferóis
e ácidos gordos. Estudou-se ainda a bioatividade de três formulações baseadas nesta planta (infusões,
comprimidos e xaropes), nomeadamente as atividades antioxidante, citotóxica e antimicrobiana. Uma
vez que as suas propriedades terapêuticas são muitas vezes atribuídas à sua composição fenólica,
analisou-se também o perfil em compostos fenólicos das três formulações estudadas [2].
Nas amostras de planta seca analisadas, os hidratos de carbono (87,2±0,3 g/100 g) foram o
macronutriente maioritário, seguido pelas cinzas (6,9±0,3 g/100 g), proteínas (4,44±0,07 g/100 g) e
lípidos (1,46±0,01 g/100 g). A frutose (2,16±0,04 g/100 g) foi o açúcar detetado em maior concentração,
tendo sido também encontradas a glucose (0,97±0,07 g/100 g) e a sacarose (0,47±0,08 g/100 g).
Quanto aos ácidos orgânicos, foram detetados os ácidos quínico (2,8±0,2 g/100 g), oxálico (1,39±0,05
g/100 g), málico (0,96±0,05 g/100 g), cítrico (0,24±0,02 g/100 g), xiquímico e fumárico, estes últimos
em quantidades vestígiais. Foi observada uma prevalência de ácidos gordos polinsaturados (45±1%),
com a contribuição significativa do ácido linoleico (42±1%), seguidos pelos ácidos gordos saturados
(35±1%) e monoinsaturados (19,70±0,01%). Relativamente aos tocoferóis, a amostra revelou duas
isoformas: o γ-tocoferol (0,88±0,01 mg/100 g) e o α-tocoferol (0,42±0,01 mg/100 g).
O xarope e a infusão de cardo mariano demonstraram a melhor atividade antioxidante, com o xarope a
revelar valores de EC50 ligeiramente inferiores aos da infusão (0,018±0,02 a 0,32±0,01 mg/mL para o
xarope e 0,36±0,08 a 2,5±0,2 mg/mL para a infusão). O xarope foi ainda a única formulação capaz de
inibir o crescimento de uma linha de células tumorais humanas HepG2 (carcinoma hepatocelular; GI50
= 0,28±0,02 mg/mL), não revelando toxicidade em culturas primárias de células de fígado de porco,
PLP2. No que respeita à atividade antimicrobiana em isolados clínicos com elevados perfis de
resistência, o xarope foi uma vez mais a formulação a revelar os melhores resultados, inibindo o
crescimento de Escherichia coli, E. coli produtora de β-lactamases de espetro estendido (ESBL),
Staphylococcus aureus resistente à meticilina (MRSA) e Pseudomonas aeruginosa (MICs de 0,2 a
1,3 mg/mL). A infusão revelou capacidade de inibir o crescimento destas mesmas estirpes ainda que
em concentrações mais elevadas (MICs de 31,3 a 500 mg/mL), enquanto os comprimidos apenas
inibiram o crescimento de E. coli ESBL (15 mg/mL). Quanto ao perfil fenólico, os compostos maioritários
foram: apigenina-7-O- glucorónido e luteolina-7-O-glucorónido (3,1±0,1 e 1,17±0,09 mg/g) na infusão,
silibinina hidroxilada e taxifolina (1,565±0,007 e 0,284±0,007 mg/g) nos comprimidos, e isoramnetina-
O-desoxi-hexósido-O-hexósido e isoramnetina-3-O-rutinósido (7,26±0,04 e 5,75±0,04 mg/g) no xarope.
De um modo geral, o cardo mariano revelou ser uma boa fonte de compostos fenólicos, apresentando
diversas formulações com propriedades bioativas.
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SFRH/BPD/107855/2015