Composition and in vitro bioacessibility of carotenoids in foods

Resumo: Dentre os fitoquicos de maior interesse por proporcionarem beneficios à saude humana estão os carotenoides. O Brasil possui o maior banco de dados sobreos teores mas faltam estudos da biodisponnibilidade.O Capitulo 1 apresenta uma revisao bibliografica descrevendo o mecanismo de digestao, transporte e absorçao dos carotenoides, os fatores que podem afetar a biodisponibilidade e os metodos in vivo e in vitro utilizados para determina-la. Metodos in vitro tem sido desenvolvidos para determinar a bioacessibilidadedos carotenoides de maneira mais rapida e barata, porem, não houve uma avaliaçao comparativa dos diferentes metodos. O Capitulo 2 apresenta a comparaçao dos resultados obtidos por uma metodologia de determinação da bioacessibilidade in vitro e com algumas modificaçoes sugeridas para melhor simular a fisiologia humana. A bioacessibilidade dos carotenoides de cenoura, tomate e espinafre cru e cozido foi, no geral, significativamente maior utilizando-se o metodo de Reboul et al. (2006). A fase oral proposta para integrar a digestao in vitro antes da fase gastrica nao alterou a bioacessibilidade dos carotenoides nas amostras estudadas, porem, a adiçao delipase e carboxil ester lipase aumentou a bioacessibilidade dos carotenoides. O tempo de homogeneizaçao da amostra tambem afetou significativamente a porcentagem de micelarizaçao dos carotenoides. O Capitulo 3 apresenta a bioacessibilidade dos carotenoides de vegetaisfolhosos comerciais e de folhas nativas além de avaliar o efeito do cozimento na bioacessibilidade. Dentre as amostras cruas analisadas, o espinafre obteve a maior bioacessibilidade para o ß-caroteno (14%) e para a luteina (46%), correlacionadocom seu baixo teor em fibras (2,1g/100g). A folha nativa ¿caruru¿, mais rica em fibras (4,5g/100g) apresentou a menor bioacessibilidade para o ß-caroteno (2,3%) epara a luteina (6,9%). O cozimento aumentou a bioacessibilidade do ß-caroteno (3.3 para 16% e 14 para 15%) e da luteina (18 para 38% e 46 para 59%) em couve e espinafre respectivamente. A bioacessibilidade dos carotenoides de frutas e seus derivados processados foi estudada no Capitulo 4. Entre as frutas cruas, o mamao `Solo¿ teve a maior bioacessibilidade para ß-caroteno (36%) e ß-criptoxantina (39%) e a pitanga teve a menor bioacessibilidade para esses carotenoides. A porcentagem de micelarizaçao dos carotenoides foi maior nos produtos processados. Em manga, a biocessibilidade do ß-caroteno aumentou de 19% na fruta crua para 57% no suco, e na goiaba, a bioacessibilidade do licopeno da goiaba aumentou de 1,4% para 27% na goiabada. No Capitulo 5 encontra-se o estudo da bioacessibilidade das frutas amazonicas buriti, tucumã e pupunha (crua e cozida). Além de otimas fontes de carotenoides pro-vitaminicos A (150 µg/g, 147 µg/g, 48 µg/g de ß-caroteno para o buriti, o tucuma e a pupunha, respectivamente), todas as frutas analisadas apresentaram bioacessibilidade do ß-caroteno maior que a das frutas analisadas no capitulo anterior, sendo que a pupunha cozida teve a maior pocentagem (40%). O Capitulo 6 forneceu informaçoes sobre o efeito da bioacessibilidade na microencapsulaçao da polpa de pitanga microencapsulada em diferentes materiais de parede para proteger os carotenoides da degradaçao oxidativa. O licopeno apresentou baixa bioacessibilidade (1%) em todas as amostras analisadas. A luteina foi o carotenoide mais bioacessivel em todas as amostras (6 a 21%). A microencapsulaçao com maltodextrina diminuiu substancialmente a bioacessibilidade de todos os carotenoides, enquanto que as perdas de bioacessibilidade foram menores com goma arabica. O amido modificado teve um efeito intermediarioAbstract: Carotenoids are among the phytochemicals of greater interest in terms of human health benefits. Brazil has the largest database on carotenoid concentrations, but studies on bioavailability are lacking. Chapter 1 is a review of the literature describing the mechanism of digestion, transport and absorption of carotenoids, the factors that can affect bioavailability and the in vivo and in vitro methods used for determining bioavailability. In vitro methods have been developed to determine bioaccessibility of carotenoids rapidly and inexpensively, but comparative evaluation of the different methods has not been carried out. Chapter 2 presents a comparison of the results obtained by a methodology for the determination of bioaccessibility in vitro and with modifications suggested to simulate human physiology better. The bioaccessibility of the carotenoids of carrot, tomato, and raw and cooked New Zealand spinach was, in general, significantly greater when the method of Reboul et al. (2006) was used. The oral phase proposed to integrate the digestion in vitro before the gastric phase did not alter the bioaccessibility of the carotenoids of the samples studied, but the addition of lipase and carboxyl ester lipase increased the bioaccessibility. The homogeneization time also affects significantly the percent micelarization of the carotenoids. Chapter 3 presents the bioaccessibility of commercial and native leafy vegetables, aside from the evaluation of the effect of cooking on bioaccessibility. Among the raw samples analyzed, New Zealand spinach had the highest bioaccessibility for ß-carotene (14%) and lutein (46%), correlating with its low fiber content (2.1 g/100g). The native leaf ¿caruru¿, richer in fiber (4.5 g/100g) had the lowest bioaccessibility for ß-caroteno (2.3%) and for lutein (6.9%). Cooking increased the bioaccessibility for ß-carotene (3.3 to 16% and 14 to 15%, respectively) and lutein (18 to 38% and 46 to 59%, respectively) in kale and New Zealand spinach. The bioaccessibility of carotenoids in fruits and their processed derivatives was studied in Chapter 4. Among the raw fruits, the papaya `Solo¿ had the highest bioaccessibility for ß-carotene (36%) and ß-cryptoxanthin (39%) and pitanga had the lowest bioaccessibility for these carotenoids (6.3% e 10%, respectively). The percent micelarization of carotenoids was higher in the processed products. In mango, the bioaccessibility for ß-carotene increased from 19% in the raw fruit to 57% in the juice, and in guava , the bioaccessibility of lycopene increased from 1.4% to 27% in ¿goiabada¿. Chapter 5 deals with the bioaccessibility of the Amazonian fruits ¿buriti¿, ¿tucuma¿ and pupunha (raw and cooked). Aside from being excellent sources of provitamin A carotenoids (150, 142, 48 µg/g of ß-carotene for ¿tucuma¿, ¿buriti¿ and ¿pupunha¿, respectively), all three fruits presented greater bioaccessibility of ß-carotene than those of the fruits analyzed in the previous chapter, the cooked¿pupunha¿ having the highest percentage (40%). Chapter 6 provides inforrmation about the bioaccessibility of pitanga pulp and pitanga microencapsulated with different wall materials to protect the carotenoids from oxidative degradation. Lycopene had low bioaccessibility (1%) in all samples analyzed. Lutein was the most bioaccessible carotenoid in all samples (6 a 21%). Micelarization with maltodextrin substantially decreased the bioaccessibilitiy of all the carotenoids, while there was practically no loss of bioaccessibility with gum Arabic. The modified starch had an intermediate effec