| Name: | Description: | Size: | Format: | |
|---|---|---|---|---|
| 1.62 MB | Adobe PDF |
Authors
Advisor(s)
Abstract(s)
Colour is spread widely in nature in several matrices, namely in fruit, vegetables, seeds and roots. In daily diets, consumers ingest a large quantity of many natural pigments, especially anthocyanins, carotenoids, curcuminoids, chlorophylls and betacyanins. Over time, it has been visible that there has been a preference for natural and healthier products, leading to changes in the industrial sector, especially in the food industry. Colourants are one of the most important additives in terms of marketing, because their presence influences consumer’s perceptions; being used in juices, candies, cakes, jellies, yoghurts and many other products.
Among the oldest cultivated species, Curcuma longa Linnaeus has been known for a very long time and widely used in Indian cuisine, being famous for its yellow-gold colour and its spicy flavour. In addition, its constituents - curcuminoids, are substances with important health properties, performing bioactive functions, mainly antioxidant and anti-inflammatory action.
In this work, the extraction optimization studies of curcumin from Curcuma longa Linnaeus commercial powder was optimized through an ultra-sound assisted extraction (UAE), by applying a response surface methodology (RSM) combining different independent variables. The identification and concentration of curcumin was quantified by HPLC-DAD-ESI/MS. Moreover, the bioactive properties of the optimized extract rich in curcumin were also evaluated through in vitro tests of antioxidant, antimicrobial, toxicity, and cytotoxic activities. The antioxidant activity was evaluated by means of TBARS (Thiobarbituric Acid Reactive Species) and OxHLIA (oxidative hemolysis inhibition assay) methodologies; the antimicrobial activity was determined using the microdilution method in Gram-positive and Gram-negative bacteria; the cytotoxic properties were studied in four human tumor cell lines: MCF-7 (breast carcinoma), NCI-H460 (lung carcinoma), HeLa (cervical carcinoma), AGS (gastric adenocarcinoma) and CaCo (colorectal adenocarcinoma); and toxicity in a non-tumor cell line called hFOB (osteoblast).
The results revealed that the UAE optimal conditions were established as t= 6.87 min, S= 57.50 % (ethanol) using 65 g/L of solid/liquid ratio and 27.5% of power, conducting to an extraction yield of 21%, with a total curcumins content of 30.2 mg per g of powder and 294.7 mg per g of extract (dried extracted residue-basis). Regarding the evaluation of bioactivities, the extract showed antioxidant capacity, as well as bacteriostatic and bactericidal activity in some of the tested strains. In addition, the extract also presented antiproliferative capacity in most of the tumour cell lines tested, a promising anti-inflammatory potential and absence of toxicity.
In this sense, is possible to say that this study has a great interest for the food industry, because it highlights curcumin as colourant and as bioactive compound. Furthermore, it promotes the development of new solutions that allow the reduction of the number of artificial additives, namely colourants, used in the food sector, replacing them with natural equivalents.
A cor é amplamente difundida na natureza em várias matrizes, nomeadamente em frutas, vegetais, sementes e raízes. Nas dietas diárias, os consumidores ingerem uma grande quantidade de muitos pigmentos naturais, especialmente antocianinas, carotenoides, curcuminoides, clorofilas e betacianinas. Com o tempo, tornou-se visível a preferência por produtos naturais e mais saudáveis, levando a mudanças no setor industrial, especialmente na indústria de alimentos. Os corantes são um dos aditivos mais importantes em termos de marketing, porque a presença deles influência a perceção do consumidor; sendo usado em sucos, balas, bolos, geleias, iogurtes e muitos outros produtos. Entre as espécies cultivadas mais antigas, a Curcuma longa Linnaeus é conhecida há muito tempo e muito utilizada na culinária indiana, sendo famosa pela sua cor amarelo-ouro e pelo seu sabor picante. Para além disso, os seus constituintes - curcuminoides, são substâncias com importantes propriedades para a saúde, desempenhando funções bioativas, principalmente ação antioxidante e anti-inflamatória. Neste trabalho, os estudos de otimização da extração de curcuminoides do pó comercial de Curcuma longa Linnaeus foram otimizados através da extração assistida por ultras-sons (UAE), aplicando uma metodologia de superfície de resposta (RSM) combinando diferentes variáveis independentes do processo. A identificação e concentração de curcuminoides foi quantificada por HPLC-DAD-ESI/MS. Além disso, as propriedades bioativas do extrato otimizado rico em curcumina também foram avaliadas, através de testes in vitro de atividade antioxidante, antimicrobiana, toxicidade e citotóxica. A atividade antioxidante foi avaliada pelas metodologias de TBARS e OxHLIA; a atividade antimicrobiana foi determinada pelo método de microdiluição em bactérias Gram-positivos e Gram-negativos; as propriedades citotóxicas foram estudadas em quatro linhas celulares tumorais humanas: MCF-7 (carcinoma da mama), NCI-H460 (carcinoma do pulmão), HeLa (carcinoma cervical), AGS (adenocarcinoma gástrico) e CaCo (adenocarcinoma colorretal); e toxicidade numa linha celular não tumoral chamada hFOB (osteoblasto). Os resultados revelaram que as condições ótimas da extração assistida por ultrassons foram estabelecidas em t = 6,87 min, S = 57.50 % (etanol) utilizando 65 g/L de relação sólido/líquido e 27,5% de potência, conduzindo a um rendimento de extração de 21%, com um teor total de curcuminas de 30,2 mg por g de pó e 294,7 mg por g de extrato (base de resíduo extraído seco). Em relação à avaliação das bioatividades, o extrato apresentou capacidade antioxidante, bem como atividade bacteriostática e bactericida em algumas das estirpes testadas. Além disso, o extrato também apresentou capacidade anti-proliferativa na maioria das linhas celulares tumorais testadas, potencial anti-inflamatório promissor e ausência de toxicidade. Nesse sentido, pode-se dizer que este estudo tem grande interesse para a indústria alimentar, pois destaca a curcumina como corante e como composto bioativo. Não obstante, promove o desenvolvimento de novas soluções que permitem reduzir o número de aditivos artificiais, nomeadamente corantes, utilizados no sector alimentar, substituindo-os por equivalentes naturais.
A cor é amplamente difundida na natureza em várias matrizes, nomeadamente em frutas, vegetais, sementes e raízes. Nas dietas diárias, os consumidores ingerem uma grande quantidade de muitos pigmentos naturais, especialmente antocianinas, carotenoides, curcuminoides, clorofilas e betacianinas. Com o tempo, tornou-se visível a preferência por produtos naturais e mais saudáveis, levando a mudanças no setor industrial, especialmente na indústria de alimentos. Os corantes são um dos aditivos mais importantes em termos de marketing, porque a presença deles influência a perceção do consumidor; sendo usado em sucos, balas, bolos, geleias, iogurtes e muitos outros produtos. Entre as espécies cultivadas mais antigas, a Curcuma longa Linnaeus é conhecida há muito tempo e muito utilizada na culinária indiana, sendo famosa pela sua cor amarelo-ouro e pelo seu sabor picante. Para além disso, os seus constituintes - curcuminoides, são substâncias com importantes propriedades para a saúde, desempenhando funções bioativas, principalmente ação antioxidante e anti-inflamatória. Neste trabalho, os estudos de otimização da extração de curcuminoides do pó comercial de Curcuma longa Linnaeus foram otimizados através da extração assistida por ultras-sons (UAE), aplicando uma metodologia de superfície de resposta (RSM) combinando diferentes variáveis independentes do processo. A identificação e concentração de curcuminoides foi quantificada por HPLC-DAD-ESI/MS. Além disso, as propriedades bioativas do extrato otimizado rico em curcumina também foram avaliadas, através de testes in vitro de atividade antioxidante, antimicrobiana, toxicidade e citotóxica. A atividade antioxidante foi avaliada pelas metodologias de TBARS e OxHLIA; a atividade antimicrobiana foi determinada pelo método de microdiluição em bactérias Gram-positivos e Gram-negativos; as propriedades citotóxicas foram estudadas em quatro linhas celulares tumorais humanas: MCF-7 (carcinoma da mama), NCI-H460 (carcinoma do pulmão), HeLa (carcinoma cervical), AGS (adenocarcinoma gástrico) e CaCo (adenocarcinoma colorretal); e toxicidade numa linha celular não tumoral chamada hFOB (osteoblasto). Os resultados revelaram que as condições ótimas da extração assistida por ultrassons foram estabelecidas em t = 6,87 min, S = 57.50 % (etanol) utilizando 65 g/L de relação sólido/líquido e 27,5% de potência, conduzindo a um rendimento de extração de 21%, com um teor total de curcuminas de 30,2 mg por g de pó e 294,7 mg por g de extrato (base de resíduo extraído seco). Em relação à avaliação das bioatividades, o extrato apresentou capacidade antioxidante, bem como atividade bacteriostática e bactericida em algumas das estirpes testadas. Além disso, o extrato também apresentou capacidade anti-proliferativa na maioria das linhas celulares tumorais testadas, potencial anti-inflamatório promissor e ausência de toxicidade. Nesse sentido, pode-se dizer que este estudo tem grande interesse para a indústria alimentar, pois destaca a curcumina como corante e como composto bioativo. Não obstante, promove o desenvolvimento de novas soluções que permitem reduzir o número de aditivos artificiais, nomeadamente corantes, utilizados no sector alimentar, substituindo-os por equivalentes naturais.
Description
Mestrado de dupla diplomação com a Université Libre de Tunis
Keywords
Curcuma longa L. Curcumin Colourants Response surface methodology Bioactive properties