Obtaining of mycosterols to develop new functionalized foods: extraction, refinement, stabilization and incorporation into dairy products

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Optimization of microwave-assisted extraction of ergosterol from Agaricus bisporus L. by-products using response surface methodology

Publication . Heleno, Sandrina A.; Prieto Lage, Miguel A.; Barros, Lillian; Rodrigues, Alírio; Barreiro, M.F.; Ferreira, Isabel C.F.R.

This work intends to valorise by-products of the industrial processing of mushrooms to obtain ergosterol as a value-added compound. Agaricus bisporus L. is the world’s most consumed mushroom and one of the richest sources of ergosterol. Microwave-assisted extraction was used to replace conventional techniques that are time-consuming and need large amounts of solvent. Time (3-20 min), temperature (60-210 ºC) and solid-liquid ratio (1-20 g/L) were found the relevant variables to analyze the extraction process. To maximize the ergosterol extraction yield, response surface methodology was used to optimize the process. The global optimal extraction conditions were determined and comprise: 19.4±2.9 min, 132.8±12.4 ºC and 1.6±0.5 g/L, yielding 556.1±26.2 mg of ergosterol per 100 g of mushroom by-products. In the MAE optimal conditions, it was possible to obtain ergosterol in a similar value to the one obtained in other works when using the Soxhlet extraction method with a significant decrease in the time of extraction. The results show the potential of using the by-products of an agroindustry, mushrooms processing industry, as productive sources of ergosterol.

2016Journal article

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Calluna vulgaris (L.) Hull: Chemical characterization, evaluation of its bioactive properties and effect on the vaginal microbiota

Publication . Mandim, Filipa; Barros, Lillian; Calhelha, Ricardo C.; Abreu, Rui M.V.; Pinela, José; Alves, Maria José; Heleno, Sandrina A.; Santos, Paulo F.; Ferreira, Isabel C.F.R.

The inflorescences of Calluna vulgaris were nutritionally and chemically characterized. Furthermore, different organic and aqueous extracts were prepared for the evaluation of their bioactive properties. From the obtained results, carbohydrates were the major compounds, followed by protein, lipid and ashes. It was possible to identify the sugars fructose and glucose, five organic acids, 26 individual fatty acids and the four tocopherol isoforms. Concerning the extract composition, 12 phenolic compounds were identified, with myricetin-3-O-glucoside and myricetin-O-rhamnoside predominating. Concerning the bioactive effects, the more polar extracts showed not only the highest amount in phenolic compounds, but also the strongest antioxidant and antibacterial activities. In contrast, for the anti-inflammatory and cytotoxic potential, the most effective extracts were the n-hexane and the ethyl acetate extracts, respectively. C. vulgaris presented a wide range of biological effects, highlighting their capacity to inhibit pathogenic bacteria without affecting beneficial microflora, corroborating their use in traditional medicine.

2019Journal article

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Cromatografia em Camada Fina e Cromatografia em Coluna utilizadas na síntese química de derivados do ergosterol

Publication . Francisco, Cristhian Rafael Lopes; Heleno, Sandrina A.; Calhelha, Ricardo C.; Gonçalves, Odinei Hess; Barreiro, M.F.; García, Pablo A.; Ferreira, Isabel C.F.R.

O ergosterol é o esteroide mais abundante nos fungos e apresenta diversas propriedades bioativas, nomeadamente atividade hipocolesterolémica, que o tornam um agente funcionalizante interessante para a área alimentar. Contudo, este é insolúvel em água e apresenta solubilidade limitada em meios apolares, sendo a via da modificação química utilizada frequentemente para ultrapassar este problema. A cromatografia revela-se essencial no acompanhamento das reações de modificação química e na purificação dos produtos obtidos. Este trabalho teve como objetivo proceder a reações de acetilação [1], esterificação [2] e metilação [3] da molécula de ergosterol. A conversão do ergosterol no decorrer das reações foi avaliada por Cromatografia em Camada Fina (TLC, placas DC-Fertigfolien Alugram® Xtra SIL G/UV254; éter de petróleo/acetato de etilo (9:1, v/v) como eluente). A mistura obtida no final de cada reação foi diluída em éter de petróleo/acetato de etilo e aplicada numa coluna cromatográfica contendo sílica em gel (14x230 mm, Geduran® Si 60). O eluente foi recolhido e a pureza do produto monitorizada por TLC por comparação com os fatores de retenção dos reagentes iniciais. As frações contendo os produtos de interesse foram separadas e avaliadas em relação às propriedades citotóxicas em linhas tumorais (MCF-7, NCI-H460, HeLa, HepG2) e não-tumorais (PLP2). Após isolamento, os compostos foram caracterizados por ressonância magnética nuclear de protão (1H RMN, CDCl3). Estes apresentaram menor atividade citotóxica do que a molécula de ergosterol parental, em todas as linhas celulares tumorais. No entanto, ao contrário desta que apresentou toxicidade em células não-tumorais (GI50 = 89 𝜇g/mL), nenhum dos compostos sintetizados apresentou toxicidade para células normais à concentração máxima testada (400 𝜇g/mL). Assim, as moléculas obtidas por modificação química poderão ser utilizadas em matrizes alimentares lipofílicas.

2017Conference object

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Functionalization of yogurts with Agaricus bisporus extracts encapsulated in spray-dried maltodextrin crosslinked with citric acid

Publication . Francisco, Cristhian Rafael Lopes; Heleno, Sandrina A.; Fernandes, Isabel P.; Barreira, João C.M.; Calhelha, Ricardo C.; Barros, Lillian; Gonçalves, Odinei Hess; Ferreira, Isabel C.F.R.; Barreiro, M.F.

Mushroom extracts contain bioactive compounds potentially useful to functionalize foodstuffs. Herein, alcoholic extracts of Agaricus bisporus were studied for their bioactivity and viability as functional ingredients in a food product with high water content (yogurt). Extracts were microencapsulated (to improve their stability and hydrophilicity) by spray-drying, using maltodextrin crosslinked with citric acid as encapsulating material. The effect of thermal treatment (after atomization) on crosslinking and bioactivity of microspheres was tested. The incorporation of free and thermally untreated forms resulted in yogurts with higher initial antioxidant activity (EC 50 values: 214 and 272 mg.mL −1 ) that decreased after 7 days (EC 50 values: 248 and 314 mg.mL −1 ). Contrarily, thermally treated microencapsulated extracts showed higher antioxidant activity after the same period (EC 50 values, 0 days: 106 mg.mL −1 ; 7 days: 48.7 mg.mL −1 ), in result of an effective protection provided by microencapsulation with crosslinked maltodextrin and citric acid. Functionalized yogurts showed an overall maintenance of nutritional properties.

2018Journal article

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Microencapsulação do extrato de Agaricus Bisporus e obtenção do iogurte funcionalizado

Publication . Gonçalves, Odinei Hess; Francisco, Cristhian Rafael Lopes; Heleno, Sandrina A.; Fernandes, Isabel P.; Calhelha, Ricardo C.; Ferreira, Isabel C.F.R.; Barreiro, M.F.

A microencapsulação tem vindo a ser estudada com o objetivo de proteger substâncias sensíveis e possibilitar a adição de compostos com baixa solubilidade em matrizes alimentares. Neste trabalho, um extrato etanólico de Agaricus bísporus (Lange) Imbach foi microencapsulado por spray-drying [l] seguido de tratamento térmico, gerando micropartículas de maltodextrina reticulada com ácido cítrico. As micropartículas foram caracterizadas por Espectroscopia de Infravermelho (FTIR), Análise Termogravimétrica (TG), tamanho de partículas, eficiência de encapsulaçâo, rendimento e carga em ergosterol. Foi avaliada a atividade citotóxica numa cultura primária de células hepáticas [2] e, em seguida, as micropartículas contendo o extrato foram adicionadas ao iogurte. Os valores de eficiência de encapsulação, rendimento e carga em ergosterol foram de 40,2% (em termos de ergosterol), 35% e 16,4 mg/g, respetivamente. Os espectros de FTIR evidenciaram a reaçâo de reticulaçao entre a maltodextrina e o ácido cítrico, já que houve o aparecimento da banda relativa ao estiramento do grupo éster em 1732 cm-1. Tal banda foi intensificada após o tratamento térmico, demonstrando que a reação de reticutação continuou durante esta etapa. As análises térmicas mostraram o ganho em estabilidade consequente da reticulação da matriz polimérica. Os iogurtes contendo extrato encaDSulado em que as micropartículas passaram por tratamento térmico revelaram maior atividade antioxidante após sete dias de armazenamento. Tal pode ser atribuído à proteção resultante da reticulação da maltodextrina com o ácido cítrico durante a atomização e também durante o tratamento térmico, conforme evidenciado pelas análises de FTIR e TG. As amostras de iogurte contendo o extrato microencapsulado não apresentaram hepatotoxicidade para células não tumorais. Os resultados mostraram que a encapsulação do extrato de A bisporus é uma estratégia promissora para a proteção dos seus compostos e também para a funcionalização de alimentos.

2017Conference object

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