Quantification and evaluation of in vitro bioaccessibility of micro and macroelements in fruits, vegetables and cereals

Os micro e macroelementos são nutrientes essenciais para o correto funcionamento do metabolismo humano, participando direta ou indiretamente de diversas funções metabólicas e estruturais do organismo, tais como cofatores de enzimas, equilíbrio osmótico nas interfaces de membranas biológicas, biossinalização, constituintes de biomoléculas importantes para o organismo, dentre outros. O consumo de frutas, hortaliças e cereais na dieta é uma forma de se obter as necessidades diárias destes nutrientes, uma vez que se trata de um grupo de alimentos ricos nesses elementos. Levando em conta que apenas uma parcela dos nutrientes de um alimento é bioacessível durante a digestão humana, avaliar a bioacessibilidade destes nutrientes é muito importante. Esta pesquisa de mestrado destinou-se a quantificar, por meio de técnicas espectrométricas de absorção atômica, o teor de micro e macroelementos em alimentos dentro do grupo das frutas, hortaliças e cereais (mais e menos conhecidos pela população brasileira em geral), e posteriormente avaliar, por meio de um teste in vitro, a bioacessibilidade destes elementos nos alimentos. Além disso, visando buscar correlações entre os resultados, a composição centesimal e o conteúdo de ácido fítico dos alimentos analisados foram também determinados. A composição centesimal dos alimentos revelou que os pseudocereais amaranto e quinoa são fontes importantes de proteínas para os humanos. No que diz respeito aos cereais, evidenciou-se que o processo de cozimento provoca uma diminuição dos conteúdos totais dos micro e macroelementos determinados na pesquisa, mas também faz com que as porcentagens de bioacessibilidade aumentem consideravelmente em relação aos cereais crus, mostrando que o maior aproveitamento do potencial nutritivo dos cereais analisados no que tange aos micro e macroelementos estudados é obtido quando os cereais estão cozidos. As quantidades totais e bioacessíveis dos elementos nos alimentos permitiram constatar que existe um relacionamento entre a quantidade de um determinado elemento químico necessária na dieta diária dos seres humanos, e a quantidade deste mesmo elemento presente nas frutas, hortaliças e cereais analisados na pesquisa de mestrado, pois para os macroelementos estas quantidades (total e bioacessível) foram, de modo geral, maiores do que as correspondentes quantidades para os microelementos. Além disso, os resultados mostraram que as hortaliças analisadas podem atuar como boas fontes de cálcio (Ca) para a dieta diária dos seres humanos, e que o macroelemento potássio (K) possui as maiores quantidades totais e bioacessíveis, informação que se encontra em concordância com o fato de este elemento (o K) ser fundamental no crescimento de qualquer espécie vegetal, e de que todos os alimentos analisados na pesquisa são provenientes direta ou indiretamente de espécies vegetais. De modo geral observou-se que a quantidade bioacessível dos elementos nos alimentos menos conhecidos é maior ou igual em relação às correspondentes quantidades presentes nos alimentos mais conhecidos pela população brasileira em geral, demonstrando o potencial nutritivo das frutas, hortaliça e cereais menos conhecidos analisados. A determinação do conteúdo de ácido fítico (fitatos) dos alimentos permitiu evidenciar a tendência de que quanto maior o conteúdo de ácido fítico de um alimento, menor a porcentagem de bioacessibilidade mineral (micro e macroelementos). Para os cereais observaram-se algumas contradições a esta tendência, que possibilitaram concluir que a influência do ácido fítico (e seus fitatos) na bioacessibilidade mineral depende das partes dos grãos cereais (pericarpo, endosperma ou gérmen) que alojam as maiores porcentagens do conteúdo total tanto de ácido fítico, quanto dos elementos químicos nutrientes. Além disso, os resultados também permitiram concluir que os fitatos possuem diferentes intensidades de ligação com os cátions dos elementos nutrientes presentes nas amostras alimentares; desse modo, a influência dos fitatos na bioacessibilidade é maior para alguns elementos e menor para outros, dependendo da estabilidade dos complexos mineral-fitatos. Comparando tipo a tipo os alimentos menos conhecidos e os mais conhecidos pela população brasileira em geral, constatou-se que mesmo tendo conteúdos de ácido fítico comparáveis aos alimentos mais conhecidos, nos alimentos menos conhecidos esse conteúdo exerce uma influência menor sobre a bioacessibilidade mineral de forma geral, mostrando que os alimentos menos conhecidos estudados possuem um valor nutricional no que tange aos micro e macroelementos comparável e, em alguns casos, até maior do que os alimentos mais conhecidos. Levando em conta que o ácido fítico (e seus fitatos) também pode apresentar benefícios para a saúde, os resultados permitiram concluir que o amaranto e a quinoa são alimentos com notáveis propriedades nutricionais, pois combinam um significativo conteúdo de ácido fítico com boas quantidades bioacessíveis dos micro e macroelementos determinados na pesquisa de mestrado.The micro and macroelements are essential nutrients for proper functioning of the human metabolism, directly or indirectly participating in various metabolic functions and structural organization, such as cofactors of enzymes, osmotic equilibrium at the interface of biological membranes, biosignaling, important constituents of biomolecules for body, among others. The consumption of fruits, vegetables and cereals in the diet is a way to obtain the daily requirements of these nutrients, since it is a group of foods rich in these elements. Taking into account that only a portion of the nutrients of a food is bioaccessible during human digestion, assess the bioaccessibility these nutrients is very important. This research aimed to quantify, by means of atomic absorption spectrometric techniques, the micro and macroelements content in foods within of group of fruits, vegetables and cereals (more or less known by Brazilian population in general), and subsequently evaluating, by means of an in vitro test, the bioaccessibility these elements in the food. Furthermore, in order to seek correlations between the results, the percent composition and phytic acid content of foods analyzed were also determined. The percent composition of food revealed that the pseudocereals amaranth and quinoa are important sources of protein for humans. With regard to cereals, it became clear that the cooking process causes a decrease in the total contents of micro and macroelements determined in the research, but also makes the percentages of bioaccessibility increase considerably compared to raw grains, showing that the more nutritional potential of cereals analyzed (in relation to micro and macroelements studied) is obtained when the cereals are cooked. The total and bioaccessibles amounts of elements in foods allowed to observe that there is a relationship between the amount of a chemical element necessary in the daily diet of humans, and the amount of that element present in fruits, vegetables and cereals analyzed in the research, because for the macroelements these quantities (total and bioaccessible) were generally larger than those corresponding to the microelements. Furthermore, the results showed that the vegetables analyzed can act as good sources of calcium (Ca) for the daily diet of humans, and that the macroelement potassium (K) has the largest totals and bioaccessibles quantity, information that is in accordance with the fact of the K be essential in the growth of any plant species, and that all foods analyzed in this research are derived directly or indirectly from plant species. Overall it was observed that the amount bioaccessible of elements in the food less known is equal or greater in relation to the corresponding quantities present in the foods well known by Brazilian population, demonstrating the nutritive potential of fruits, vegetable and cereals less known analyzed. The determination of content of phytic acid (phytates) of foods allowed to evidence the trend of that as higher the phytic acid content of a food, lower the percentage of bioaccessibility mineral (micro and macroelements). For cereals was observed some contradictions to this trend, which allowed to conclude that the influence of phytic acid (and their phytates) in the bioaccessibility mineral depends of part of cereal grains (pericarp, endosperm and germ) that contains the largest percentages of total content of phytic acid and of chemical elements nutrients. Furthermore, the results also showed that the phytate have different intensities of connection with the cations of nutrients elements present in food samples; thus the influence of phytic acid in bioaccessibility is greater for some elements and smaller for other, depending on stability of mineral-phytate complexes. Comparing type by type the foods less and well known by Brazilian population in general, it was found that even with phytic acid content comparable to the most popular foods, in less known foods this content has a minor influence on the mineral bioaccessibility in general, showing that the foods less known studied have a nutritional value in relation to micro and macroelements comparable and, in some cases, greater than the well known foods. Taking into account that the phytic acid (and their phytates) can also bring health benefits, the results showed that amaranth and quinoa are foods with remarkable nutritional properties, since they combine a significant content of phytic acid with good bioaccessibles amounts of micro and macroelements determined in the research