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Ocimum basilicum var. purpurascens: uma fonte de compostos bioativos e pigmentos naturais de interesse para a indústria alimentar
| datacite.subject.fos | Ciências Agrárias::Biotecnologia Agrária e Alimentar | pt_PT |
| dc.contributor.advisor | Ferreira, Isabel C.F.R. | |
| dc.contributor.advisor | Barros, Lillian | |
| dc.contributor.author | Fernandes, Filipa A. | |
| dc.date.accessioned | 2019-01-03T15:30:15Z | |
| dc.date.available | 2019-01-03T15:30:15Z | |
| dc.date.issued | 2018 | |
| dc.date.submitted | 2017 | |
| dc.description.abstract | O reino plantae abrange uma vasta diversidade de espécies e nos últimos anos tem sido alvo de diversos estudos, devido à sua composição em nutrientes e moléculas de elevado interesse, tanto para a indústria alimentar como farmacêutica. Visualmente, a diferenciação das plantas recai sobre a sua cor, particularmente na concentração em pigmentos naturais presente nas folhas, como por exemplo: clorofilas, carotenoides, antocianinas, betalaínas, entre outros. Devido à crescente preocupação dos consumidores sobre os efeitos colaterais associados aos corantes artificiais, a indústria alimentar tem investido na substituição destes aditivos por moléculas corantes naturais, que podem ser obtidas a partir de diversas matrizes vegetais. A variedade Ocimum basilicum var. purpurascens, conhecida popularmente por manjericão vermelho rubi, pertence ao género Ocimum e a sua cor púrpura resulta da elevada concentração em compostos antociânicos. Esta variedade tem manifestado ação terapêutica, nomeadamente, propriedades diuréticas, anti-inflamatórias e antiespasmódicas. Este trabalho teve como objetivo aprofundar os conhecimentos relativamente a esta variedade, através da caracterização de parâmetros físicos (cor), nutricionais (teor em humidade, cinzas, proteínas, gorduras, hidratos de carbono e energia) e químicos (açúcares livres, ácidos orgânicos, tocoferóis e ácidos gordos) das folhas; seguido da avaliação do conteúdo em compostos fenólicos e do potencial bioativo (atividade antioxidante, atividade antimicrobiana e citotoxicidade) do seu extrato hidroetanólico. Foi ainda efetuado a otimização do processo de extração de antocianinas, através de uma técnica de extração assistida por calor (HAE), aplicando o método de análise de superfície de resposta. Ao extrato rico em compostos antociânicos, obtido no final do processo de otimização, foi avaliado o poder corante, através da medição da cor e quantificação dos pigmentos no extrato. Este foi ainda avaliado quanto ao potencial bioativo, através dos ensaios acima referidos. O perfil nutricional foi avaliado utilizando metodologias oficiais de análise de produtos alimentares (AOAC), evidenciando-se os hidratos de carbono, como os macronutrientes presentes em maior quantidade, contrariamente à fração lipídica que surgiu em menor quantidade. A nível químico, a quantificação dos açúcares livres foi feita através de um sistema de HPLC-RI, os ácidos orgânicos por UFLC-DAD, os tocoferóis por HPLC-fluorescência e os ácidos gordos por GC-FID. As amostras revelaram a presença de vários compostos de interesse, nomeadamente quatro moléculas de açúcares livres e sete ácidos orgânicos, destacando-se a glucose e o ácido quínico, respetivamente. Relativamente ao teor em tocoferóis, foram detetadas as isoformas α-, β-, γ- e δ-tocoferol, sendo o γ-tocoferol o mais abundante. No que concerne ao perfil de ácidos gordos, foram identificados vinte compostos, destacando-se o ácido α-linolénico (C18:3n3) como maioritário. A determinação do perfil fenólico foi realizada através de um sistema de HPLC-DAD-ESI/MS, evidenciando a presença de 26 compostos fenólicos, dos quais 13 foram identificados como compostos fenólicos não antociânicos, destacando-se o ácido rosmarínico como composto maioritário e 13 compostos antociânicos, no qual a cianidina-3-(6,6′-di-p-cumaroil)-soforósido-5-glucósido foi o composto mais abundante. Nos ensaios de bioatividade, o potencial antioxidante foi avaliado através de três ensaios in vitro (atividade captadora de radicais DPPH, poder redutor e inibição da peroxidação lipídica medido através da descoloração do β-caroteno), verificando-se resultados promissores no extrato hidroetanólico estudado, sobressaindo no ensaio da atividade captadora de radicais DPPH com os valores de EC50 mais baixos (melhor potencial antioxidante). A atividade antimicrobiana foi analisada através do método de microdiluição em bactérias Gram-positivo e Gram-negativo e em fungos, tendo-se alcançado resultados satisfatórios para a maioria das bactérias e fungos testados. Na avaliação da citotoxicidade, foram usadas várias linhas celulares tumorais (HepG2, NCI-H460, MCF-7 e HeLa) e a uma cultura de células primária não tumoral (PLP2), aplicando o ensaio da sulforrodamina B. Os resultados demonstraram a ausência de capacidade anti-proliferativa em todas as linhas testadas, contudo, também foi evidente a ausência de toxicidade do extrato na cultura de células primárias testada – PLP2. Tendo em conta o procedimento de otimização da extração para a obtenção de um extrato rico em antocianinas, a extração assistida por calor revelou a obtenção de 114,74 ± 0.58 mg de antocianinas por g de extrato, quando se aplicaram as variáveis t= 65,37 ± 3,62 min, T= 85,00 ± 1,17 ºC e S= 62,50 ± 4,24 %. O procedimento e as condições otimizadas neste trabalho triplicaram o teor total de antocianinas obtidas, usando o método convencional, dando origem à importância da otimização de um procedimento de extração. Para além dos aspetos químicos, o extrato ótimo rico em antocianinas foi analisado tendo em conta parâmetros físicos (cor), e os resultados evidenciaram uma melhoria significativa da cor púrpura, comparativamente com as folhas frescas e ao pó liofilizado das folhas secas do manjericão vermelho rubi. Este extrato também foi avaliado quanto às suas propriedades bioativas, sendo que a atividade antioxidante do extrato otimizado revelou um potencial menor ou muito semelhante ao extrato obtido pelo método convencional. No entanto, revelou resultados muito promissores quanto ao efeito citotóxico e antimicrobiano. Assim, Ocimum basilicum var. purpurascens demonstrou ser uma variedade rica em compostos bioativos, que podem ser aplicados na indústria alimentar e farmacêutica de forma a substituir moléculas artificiais, acrescentando valor às matrizes de incorporação. | pt_PT |
| dc.description.abstract | El reino plantae abarca una amplia diversidad de especies y, en los últimos años, han sido objeto de diversos estudios, debido a su composición en nutrientes y moléculas de alto interés, tanto para la industria alimentaria como farmacéutica. En general, la diferenciación de las plantas recae sobre su color, particularmente en la concentración en pigmentos naturales presente en las hojas (como por ejemplo clorofilas, carotenoides, antocianinas y betalaínas). Debido a la creciente preocupación de los consumidores sobre los efectos colaterales que los colorantes sintéticos acarrean, la industria alimentaria está invirtiendo en la sustitución de estos aditivos por pigmentos naturales, obtenidos a partir de matrices vegetales. La variedad Ocimum basilicum var. purpurascens (popularmente conocido como albahaca roja rubí) pertenece al género Ocimum y su característico color púrpura, resulta de la elevada concentración en compuestos antociánicos. Esta variedad ha demostrado una acción terapéutica, en particular, propiedades diuréticas, anti-inflamatorias y antiespasmódicas. Este trabajo tuvo como objetivo profundizar los conocimientos sobre esta variedad, a través de la caracterización del parámetros físicos (color), nutricionales (contenido en humedad, cenizas, proteínas, grasas, hidratos de carbono y energía) y químicos (azúcares libres, ácidos orgánicos, tocoferoles y ácidos grasos); seguido de la evaluación del contenido en compuestos fenólicos y del potencial bioactivo (actividad antioxidante, citotoxicidad y actividad antimicrobiana) de un extracto hidroetanólico. Se estudió también la optimización del proceso de extracción de antocianinas a través de una técnica de maceración - HAE, aplicando el método de análisis de superficie de respuesta. Al extracto rico en compuestos antocianicos, obtenido al final del proceso, se realizó la evaluación bioactiva, a través de los ensayos arriba mencionados. El perfil nutricional fue evaluado utilizando las metodologías oficiales de análisis de alimentos (AOAC), evidenciando el contenido en hidratos de carbono, como el macronutriente presente en mayor cantidad, contrariamente a la fracción lipídica que apareció en menor cantidad. A nivel químico, la cuantificación de los azúcares libres fue realizada a través de un sistema de HPLC-RI, los ácidos orgánicos por UFLC-DAD, los tocoferoles por HPLC-fluorescencia y los ácidos grasos por GC-FID. Las muestras revelaron la presencia de varios compuestos de interés, en particular cuatro moléculas de azúcares libres y siete ácidos orgánicos, destacándose la glucosa y el ácido quínico, respectivamente. En cuanto al contenido de tocoferoles, se detectaron las isoformas α-, β-, γ- y δ-tocoferol, siendo el γ-tocoferol el más abundante. En lo que concierne al perfil de ácidos grasos, se identificaron veinte compuestos, destacándose el ácido α-linolénico (C18:3n3) como mayoritario. La determinación del perfil fenólico fue realizada a través de un sistema de HPLC-DAD-ESI/MS, evidenciando la presencia de 26 compuestos fenólicos, de los cuales 13 fueron identificados como compuestos fenólicos no-antociánicos (destacándose el ácido rosmarínico como compuesto mayoritario) y 13 compuestos antociánicos, dónde la cianidina-3- (6,6'-di-p-cumaroil) -soforosil-5-glucósido fue el compuesto más abundante. En los ensayos de bioactividad, el potencial antioxidante fue evaluado a través de tres ensayos in vitro (actividad captadora de radicales DPPH, poder reductor e inhibición de la peroxidación lipídica (decoloración del β-caroteno)), verificándose resultados positivos en el extracto hidroetanólico estudiado, sobresaliendo el ensayo de la actividad captadora de radicales DPPH con los valores de EC50 más bajos (mejor potencial antioxidante). En la evaluación de la citotoxicidad se utilizaron varias líneas celulares tumorales (HepG2, NCI-H460, MCF-7 y HeLa) y un cultivo de células primarias no tumorales (PLP2), aplicando el ensayo de la sulforrodamina B. Los resultados demostraron la ausencia de capacidad antiproliferativa en todas las líneas probadas, sin embargo, también fue evidente la ausencia de toxicidad del extracto. La actividad antimicrobiana fue analizada a través del método de microdilución en bacterias Gram-positivas y Gram-negativas, y en hongos, alcanzando resultados satisfactorios para la mayoría de las bacterias y hongos testados. Teniendo en cuenta el procedimiento de optimización de la extracción para la obtención de un extracto rico en antocianinas, la extracción por maceración reveló la obtención de rendimientos satisfactorios (114,74 ± 0,58 mg/g de extracto), cuando se aplicaron las variables t = 65,37 ± 3,62 min, T = 85,00 ± 1,17 ºC y S = 62,50 ± 4,24 %. El procedimiento y las condiciones optimizadas en este trabajo triplicaron el contenido total de antocianinas obtenidas, usando el método convencional, dando origen a la importancia de la optimización de un procedimiento de extracción. Además de los aspectos químicos, el extracto óptimo rico en antocianinas fue analizado teniendo en cuenta parámetros físicos (color), y los resultados evidenciaron una mejora significativa del color púrpura, comparativamente con las hojas frescas y el polvo liofilizado de las hojas secas de la albahaca roja rubí. Este extracto también fue evaluado en cuanto a sus propiedades bioactivas, siendo que la actividad antioxidante del extracto optimizado reveló un potencial menor o muy semejante al extracto obtenido por el método convencional. Sin embargo, reveló resultados muy prometedores en cuanto al efecto citotóxico y antimicrobiano. Así, Ocimum basilicum var. purpurascens demostró ser una variedad rica en compuestos bioactivos, que pueden ser aplicados en la industria alimentaria y farmacéutica para sustituir las moléculas artificiales, añadiendo valor a las matrices de incorporación. | pt_PT |
| dc.description.abstract | The plantae kingdom includes a vast diversity of species and in recent years has been the subject of several studies, due to its composition in nutrients and molecules of high interest for the food and pharmaceutical industries. Visually, the differentiation of plants depends on their colour, particularly in the concentration of natural pigments present in the leaves, for example, chlorophylls, carotenoids, anthocyanins, betalains, and other colorant compounds. Due to growing consumer concern about the adjacent effects of artificial colorants, the food industry has invested in replacing these additives by natural pigments obtained from vegetable matrices. The Ocimum basilicum var. purpurascens variety, popularly known as red rubin basil, belongs to the genus Ocimum and the purple colour results from its high concentration in anthocyanin compounds. This variety has shown therapeutic action, namely, diuretic, anti-inflammatory and antispasmodic properties. The main objective of this work was to deepen the knowledge about the leaves of this variety through the evaluation of its physical parameters (colour), nutritional (moisture content, ash, proteins, fat, carbohydrates and energy) and chemists (free sugars, organic acids, tocopherols and fatty acids) characterization; followed by the evaluation of phenolic compounds content and bioactive potential (antioxidant activity, antimicrobial activity and cytotoxicity) of the hydroethanolic extract. The extraction optimization of anthocyanin’s was also studied through a heat assisted extraction technology (HAE), by applying a response surface methodology analysis. The obtained optimized extract rich in anthocyanin compounds was further evaluated regarding it colorant capacity and bioactive properties by applying the above mentioned assays. The nutritional profile was evaluated using official methodologies of food analysis (AOAC), demonstrating high contents of the carbohydrate, contrary to the lipid fraction that appeared in smaller amounts. Regarding the chemical composition, free sugars were identified/quantified using an HPLC-RI system, organic acids by UFLC-DAD, tocopherols by HPLC-fluorescence, and fatty acids by GC-FID. The samples revealed the presence of several of these interesting compounds, namely four free sugars and seven organic acids, presenting high levels de glucose and quinic acid, respectively. Concerning tocopherol contents, α-, β-, γ-, and δ-tocopherol isoforms were detected, with γ-tocopherol being the most abundant. The fatty acid profile revealed the presence of twenty compounds, with α-linolenic acid (C18: 3n3) as the major molecule. The determination of the phenolic profile was carried out through an HPLC-DAD-ESI/MS system, revealing 26 phenolic compounds, of which 13 compounds were identified as non-anthocyanin phenolic compounds, being rosmarinic acid the major compound and 13 anthocyanin compounds, being cyanidin-3-(6,6´-di-p-coumaroyl)-sophoroside-5-glcucoside the most abundant molecule. Concerning the bioactivity assays, the antioxidant potential was evaluated through three in vitro assays (DPPH radical scavenging activity, reducing power and inhibition of lipid peroxidation through the β-carotene bleaching inhibition), revealing good results for the hydroethanolic extract studied, in which the DPPH assay showed the lowest EC50 values (best antioxidant potential). The antimicrobial activity was assayed using the microdilution method in Gram-positive and Gram-negative bacteria, and in fungi, and satisfactory results were obtained for most of bacteria and fungi tested. The cytotoxicity was evaluated using several tumour cell lines (HepG2, NCI-H460, MCF-7 and HeLa) and in a non-tumour primary cell culture (PLP2) by applying the sulforhodamine B assay. The results demonstrated the absence of anti-proliferative capacity in all the tested cell lines; however, it was also evident the absence of toxicity of the extract using the non-tumour primary cell culture – PLP2. Taking into account the optimization of the extraction process, to obtain an rich extract in anthocyanins, the extraction by HAE revealed 114.74 ± 0.58 mg of anthocyanins per g of extract, when applying the variables t = 65.37 ± 3.62 min, T = 85.00 ± 1.17 °C and S = 62.50 ± 4.24 %. By applying these conditions, it was possible to obtain an extract 3x richer in the total amount of anthocyanin’s, in comparison with the conventional method, giving rise to the importance of optimizing an extraction procedure. In addition to the chemical aspects, the optimal extract rich in anthocyanin’s was analysed taking into account physical parameters (colour), and the results showed a significant improvement in purple colour compared to the fresh leaves and lyophilized powder of red rubin basil. This extract was also evaluated regarding its bioactive properties, the antioxidant activity of the optimized extract revealed a lower or very similar antioxidant potential in comparison to the extract obtained by the conventional method. However, it showed very promising results regarding the cytotoxic and antimicrobial effect. Thus, Ocimum basilicum var. purpurascens has been shown to be a rich variety in bioactive compounds, which can be applied in the food and pharmaceutical industry to replace artificial molecules, adding value to the incorporated matrices. | pt_PT |
| dc.description.sponsorship | Este trabalho é financiado pelo Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional (FEDER) através do Programa Operacional Regional Norte 2020, no âmbito do Projeto NORTE-01-0145-FEDER-023289 (DeCodE) e Norte-01-0247-FEDER-024479 (projeto Mobilizador ValorNatural), e pelo programa FEDER-Interreg España-Portugal, no âmbito do projeto 0377_Iberphenol_6_E. | pt_PT |
| dc.identifier.tid | 202129284 | pt_PT |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10198/18291 | |
| dc.language.iso | por | pt_PT |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ | pt_PT |
| dc.subject | Ocimum basilicum var. purpurascens | pt_PT |
| dc.subject | Compostos bioativos | pt_PT |
| dc.title | Ocimum basilicum var. purpurascens: uma fonte de compostos bioativos e pigmentos naturais de interesse para a indústria alimentar | pt_PT |
| dc.type | master thesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| person.familyName | Fernandes | |
| person.givenName | Filipa Alexandra | |
| person.identifier.ciencia-id | 2A1F-9985-F38B | |
| person.identifier.orcid | 0000-0001-6807-1137 | |
| person.identifier.rid | A-8045-2019 | |
| rcaap.rights | openAccess | pt_PT |
| rcaap.type | masterThesis | pt_PT |
| relation.isAuthorOfPublication | 95f2a15c-591c-44b9-bcc3-dfdf49c6af26 | |
| relation.isAuthorOfPublication.latestForDiscovery | 95f2a15c-591c-44b9-bcc3-dfdf49c6af26 | |
| thesis.degree.name | Farmácia e Química de Produtos Naturais | pt_PT |