Characterization of native fruits of the Amazon region and development of an amperometric biosensor to determine the antioxidant capacity

Autor: BECKER, Magda Márcia
Přispěvatelé: NUNES, Gilvanda Silva, MARTY, Jean-Louis, MENDES, Teresa Maria Fernandes de Freitas, YAMANAKA, Hideko, TANAKA, Auro Autsush, SIQUEIRA, Glécio Machado, MARQUES, Paulo Roberto Brasil de Oliveira
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFMA
Universidade Federal do Maranhão (UFMA)
instacron:UFMA
Popis: Submitted by Daniella Santos (daniella.santos@ufma.br) on 2019-04-09T16:56:27Z No. of bitstreams: 1 MAGDAMÁRCIABECKER.pdf: 5386929 bytes, checksum: d50185d42c2b7fd808f88a84abeb5910 (MD5) Made available in DSpace on 2019-04-09T16:56:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MAGDAMÁRCIABECKER.pdf: 5386929 bytes, checksum: d50185d42c2b7fd808f88a84abeb5910 (MD5) Previous issue date: 2019-02-18 CAPES FAPEMA Fruit consumption has been encouraged not only by providing essential nutrients to the human body, but by being natural sources in bioactive compounds that promote health benefits and reduce the risk of developing chronic non-communicable diseases. Considering that the Brazilian Amazon has an immense fruitful diversity, but little information on its nutritional, antioxidant and bioactive properties, this work had the objective to characterize ten native fruits of the Amazon region. The characterization was initially by conventional bromatological analyzes, followed by the determination of the minerals Ca, Cu, Fe, Li, Mg, Mn, Na and Zn by Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry (ICP OES). Afterward the antioxidant capacity of the fruits was evaluated using different colorimetric methods (DPPH, ABTS, and NBT), the evaluation of the antiproliferative activity against the human colon cancer cell line (caco-2), the determination of bioactive compounds (vitamin C and total phenolic compounds), and the characterization of the profile in phenolic compounds, using Ultra High Performance Liquid Chromatography (UHPLC) coupled to high resolution mass spectrometry. Considering the disadvantages of conventional methods for the determination of antioxidant capacity, this study aimed to develop an amperometric biosensor using as a transducer a conventional system of three screen printed electrodes on PVC, containing prussian blue (PB) as electrochemical mediator. In view of this, the conditions of biofunctionalisation of the xanthine oxidase enzyme (XOD) with respect to the XOD: PVA-AWP ratio, the irradiation time under the neon light and the amount of XOD used in each sensor were optimized. Afterwards, the analytical performance of the biosensor was evaluated, and the antioxidant capacity of a pure standard substance and fruit extracts was finally detected. The results of the bromatological characterization evidenced higher lipid, protein and energy contents in buriti, monguba and uxi samples. The samples of abiu, açaí, bacuri, buriti, inajá, monguba, pajurá and uxi were shown with high content and/or source in one or more minerals. In the pulps of biribá and bacuri, a high lipophilic antioxidant capacity was observed against different free radicals, whereas the fruits of abiu, inajá and monguba presented higher hydrophilic antioxidant capacity. The antiproliferative activity of the fruits of biribá, inajá, monguba and pajurá led to a significant inhibition in the cell growth of caco-2. The majority of the pulps were food of high vitamin C content, while the fruits biribá and pajurá were classified as sources. Higher concentrations of hydrophobic phenolic compounds were observed in the bacuri pulp, whereas in the abiu, bacuri, inajá and monguba samples, higher hydrophilic phenolic contents were verified. Analyzing the chromatographic composition of the extracts of biribá, inajá and monguba, it was possible to quantify a total of 11, 25 and 21 phenolic compounds, respectively, with important biological activities. The results provide information that may contribute to better understanding the Amazon biodiversity as well as the development of biotechnology for the conservation of the Amazon biome. As regards the developed biosensor, the optimized operating conditions were: XOD: PVA-AWP of 1: 2; time of exposure to the neon light of 30 min, and enzymatic loading of 8 mU per electrode. The biosensor was stable, with fast responses, easy automation, relatively low cost, high sensitivity, low detection and quantification limits. The applicability of the biosensor was demonstrated by the in vitro analysis of gallic acid, taken as standard antioxidant, as well as of Amazonian and non-autochthonous fruits. O consumo de frutos tem sido incentivado não apenas por estes fornecerem nutrientes essenciais ao organismo humano, mas por serem fontes naturais em compostos bioativos que promovem benefícios à saúde e reduzem o risco de desenvolver doenças crônicas não transmissíveis. Considerando que a Amazônia brasileira possui uma imensa diversidade frutífera, mas escassas informações sobre suas propriedades nutricionais, antioxidantes e bioativas, este trabalho teve por objetivo caracterizar dez frutos nativos da região amazônica. A caracterização deu-se, inicialmente, por análises bromatológicas convencionais, seguidas da determinação dos minerais Ca, Cu, Fe, Li, Mg, Mn, Na e Zn por Espectrometria de Emissão Óptica com Plasma Indutivamente Acoplado (ICP OES). Depois, seguiu-se à determinação da capacidade antioxidante dos frutos, empregando diferentes métodos colorimétricos (DPPH, ABTS e NBT), à avaliação da atividade antiproliferativa contra a linhagem celular de câncer de cólon humano (caco-2), à determinação de compostos bioativos (vitamina C e compostos fenólicos totais), e à caracterização da composição em compostos fenólicos, utilizando um sistema de Cromatografia a Líquido de Ultra Eficiência (CLUE) acoplado a espectrometria de massas de alta resolução. Considerando as desvantagens dos métodos convencionais para determinação da capacidade antioxidante, este trabalho objetivou ainda desenvolver um biossensor amperométrico utilizando como transdutor um sistema convencional de três eletrodos impressos em tela de PVC, contendo azul da Prússia (PB) como mediador eletroquímico. Inicialmente procedeu-se a otimização das condições de biofuncionalização da enzima xantina oxidase (XOD) com relação à razão XOD:PVA-AWP, ao tempo de irradiação sob a luz de neônio e à quantidade de XOD empregada em cada sensor. Depois, avaliou-se o desempenho analítico do biossensor, e finalmente procedeu-se à determinação da capacidade antioxidante de uma substância pura padrão e de extratos de frutos. Os resultados da caracterização bromatológica evidenciaram maiores conteúdos em lipídeos, proteínas e energia nas amostras de buriti, monguba e uxi. As amostras de abiu, açaí, bacuri, buriti, inajá, monguba, pajurá e uxi mostraram-se com elevado teor e/ou fonte em um ou mais minerais. Nas polpas de biribá e bacuri, observou-se elevada capacidade antioxidante lipofílica contra diferentes radicais livres, enquanto que os frutos de abiu, inajá e monguba apresentaram maior capacidade antioxidante hidrofílica. A atividade antiproliferativa dos frutos de biribá, inajá, monguba e pajurá levaram a uma inibição significativa no crescimento celular da linhagem de caco-2. A maioria das polpas se mostraram alimentos de alto teor em vitamina C, enquanto que os frutos biribá e pajurá foram classificados como fontes. Foram observadas maiores concentrações de compostos fenólicos lipofílicos na polpa de bacuri, enquanto que nas amostras de abiu, bacuri, inajá e monguba foram verificados maiores conteúdos fenólicos hidrofílicos. A avaliação da composição fenólica cromatográfica nos extratos de biribá, inajá e monguba quantificou um total de 11, 25 e 21 compostos, respectivamente, com atividades biológicas importantes. Os resultados fornecem informações que poderão contribuir para o melhor conhecimento da biodiversidade, bem como para o desenvolvimento da biotecnologia com vista a conservação do bioma Amazônico. No que concerne ao biossensor desenvolvido, as condições operacionais otimizadas foram: XOD:PVA-AWP de 1:2 v/v; tempo de exposição à luz de neônio de 30 min, e carga enzimática de 8 mU por eletrodo. O biossensor apresentou-se estável, com respostas rápidas, de fácil manuseio, de relativo baixo custo, elevada sensibilidade, baixos limites de detecção e de quantificação. A aplicabilidade do biossensor foi demonstrada pela análise in vitro do ácido gálico, tomado como antioxidante padrão, bem como de frutos amazônicos e não autóctones.
Databáze: OpenAIRE
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