Biossorção de compostos bioativos de extratos vegetais em Saccharomyces cerevisiae

Orientador: Prof. Dr. Charles Windson Isidoro HaminiukTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos. Defesa : Curitiba, 30/08/2019Inclui referências: p. 117-133Resumo: Os compostos fenólicos estão presentes em diversas matrizes vegetais e diversas pesquisas já abordaram a caracterização destas matrizes. Contudo, a quantidade de compostos fenólicos que de fato é absorvido pelo organismo humano é pouco abordado. Sabe-se que devido as condições do trato gastrointestinal, uma grande quantidade destes compostos é degradada e por isso, encontrar novos métodos para proteção destes compostos para que sejam absorvidos pelo organismo é de fundamental importância. Com base nesta problemática, a Saccharomyces cerevisiae foi apontada na presente pesquisa como um biossorvente de compostos bioativos altamente viável. Os principais aspectos da utilização do mesmo como biossorvente, os fatores que podem modificar sua estrutura ou condições de biossorção a fim de melhorar a eficiência da aplicação, como também as possíveis aplicações desse biossorvente foi detalhadamente discutido no Capítulo 1- revisão bibliográfica. No Capítulo 2 esta aplicação é de fato explorada, utilizando os compostos fenólicos da erva-mate (Ilex paraguariensis), biossorvendo-os na S. cerevisiae recuperada do processamento da cerveja do tipo Pilsen. Modificação química foi utilizada a fim de verificar se haveria melhora na capacidade biossortiva, o que foi confirmado pelos testes cinéticos e de isotermas. A cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas verificou a diminuição dos picos dos compostos bioativos que foram identificados como ácido cafêico, ácido dicafeoilquínico, kaempferol e rutina. Por meio do infravermelho médio foi possível verificar que após a biossorção, os picos referentes aos grupamentos orgânicos que fazem parte dos compostos bioativos foram maiores, comparado a amostra de levedura controle. Aumento da turgência das células também foi verificado pela microscopia eletrônica de varredura (MEV). E, finalmente, o aumento da bioacessibilidade foi obtido, sendo quantificado pelo método de digestão in vitro. Resultados semelhantes foram obtidos no Capítulo 3 onde foram biossorvidos os compostos fenólicos dos extratos dos chás branco e verde, provenientes da matriz vegetal Camellia sinensis. Mais de 50% dos compostos fenólicos foram biossorvidos pelas células de levedura, o que foi confirmado pelas técnicas utilizadas nesta pesquisa. Isso demonstra que a biossorção das três matrizes vegetais utilizadas foram viáveis e que por meio da análise de digestão in vitro que demonstrou o aumento da bioacessibilidade, esta aplicação demonstrou ser de grande importância para o meio científico. Esta aplicação ainda necessita de outros métodos de avaliação, como estudos in vivo e testes em escala piloto e no caso da aplicação em produtos alimentícios, verificação de aceitação do público. Contudo, esta aplicação também é de grande importância na área da saúde, uma vez que é proposto um novo sistema de aumento da bioacessibilidade de compostos bioativos no organismo humano. Palavras-chave: Saccharomyces cerevisie. Ilex paraguariensis. Camellia sinensis. Biossorção. Compostos fenólicos. Bioacessibilidade.Abstract: Phenolic compounds are found in several vegetable matrices and different researches have already focused on characterization of these matrices. However, the quantity of phenolic compounds which is really absorbed by the human body is few studied. It is known that due the gastrointestinal tract conditions, a great quantity of these compounds is degraded and therefore, to found now methods to protect these compounds to promote their higher absorption by organism is of fundamental importance. Based on problematic above, the Saccharomyces cerevisiae was appointed on present research as highly viable biosorbent of phenolic compounds. The main aspects of the use of the yeasts as biosorvent, the facts which may modify their structure or conditions of biosorption to improve the efficiency of application, as well as the possible application of this biosorvent was detailed discussed on Chapter 1 - bibliographic review. On Chapter 2 this application was in fact explorated, using phenolic compounds from yerba-mate (Ilex paraguariensis), biossorbed on S. cerevisiae recovered from beer type Pilsen manufacturing. Chemical modification was used to verify if there was an improvement in biosorptive capacity, which was confirmed by kinetic and isothermal tests. Liquid chromatography coupled to mass spectrometry found the decrease of the peaks of the bioactive compounds which were identified as caffeic acid, dicapheoilquinic acid, kaempferol and rutin. By medium infrared it was possible to verify that after biosorption the peaks referents to organic groups which are grouped to other bioactive compounds were higher, compared to control yeasts samples. The increasing of the cell turgidity also was verified by scanning electron microscopy (SEM). Finally, the increase in bioaccessibility was obtained and quantified by the in vitro digestion method. Similar results were obtained in Chapter 3 where the phenolic compounds of the white and green tea extracts obtained from the Camellia sinensis plant matrices were biosorbed. More than 50% of the phenolic compounds were biosorbed by the yeast cells, which was confirmed by the techniques used in this research. These results demonstrate that the biosorption of the three plant matrices used were viable and that through in vitro digestion analysis is possible to increase the bioaccessibility, being this application proved to be of great importance for the scientific environment. This application still requires other methods of evaluation, such as in vivo studies and pilot scale tests and in the case of application in food products, verification of public acceptance. However, this application has also of great importance in the health area, since a new system of increasing the bioaccessibility of bioactive compounds in the human organism is proposed. Keywords: Saccharomyces cerevisiae. Ilex paraguariensis. Camellia sinensis. Biosorption. Phenolic compounds. Bioaccessibility