Carotenoids and bioactive compounds : relationship between free radical scavenger properties and color in tropical fruits

Resumo: O aumento da demanda dos consumidores por maior qualidade de vida tem impulsionado o interesse da indústria de alimentos pelo segmento de alimentos funcionais, definidos como qualquer alimento com potencial para conferir benefícios à saúde do consumidor. Os compostos bioativos, como os carotenóides, compostos fenólicos e ácido ascórbico, presentes em alimentos estão envolvidos nestas ações benéficas. Inicialmente, foi realizado um estudo com alguns padrões de carotenóides, que não somente apresentam atividade anti-radical livre como também são responsáveis pela cor de vários alimentos. Foi avaliado o comportamento destescarotenóides, em diferentes concentrações, em relação à sua atividade anti-radical livre (ABTS) e parâmetros de cor CIELAB. Os resultados revelaram que, o número de ligações duplas conjugadas e a presença do grupo carbonila influenciaram tanto na atividade anti-radical livre como nos parâmetros de cor dos carotenóides, assim como a concentração. Posteriormente, para a determinação da atividade anti-radical livre de extratos complexos, pelo método ABTS, foram preparadas no laboratório extratos de polpas de 18 frutas tropicais, aplicando análises estatísticas multivariadas, especificamente Análise de Componentes Principais (ACP) e Análise Hierárquica de Agrupamentos (AHA), para caracterizar e agrupar as 18 polpas de frutas e verificar a correlação entre atividade anti-radical livre e alguns constituintes químicos que apresentam funcionalidade como ácido ascórbico, compostos fenólicos, flavonóides e carotenóides totais. As frutas foram agrupadas em 5 grupos, segundo análise hierárquica de agrupamentos (AHA). Na Análise de Componentes Principais, observou-se que a atividade antioxidante apresentou alta correlação com os fenóis (r = 0,99) e flavonóides (r = 0,86) totais, porém apresentou baixa correlação com ácido ascórbico (r = 0,02) e carotenóides totais (r= 0,08). Em especial, foi estudado o caju, pois, o processamento de suco a partir do pseudofruto (pedúnculo) de caju gera como subproduto um bagaço, que constitui uma rica fonte de compostos fenólicos, ácido ascórbico (AA) e carotenóides. Considerando que este bagaço pode ser transformado para produzir ingredientes funcionais, o caju clone CCP-076, proveniente da Estação Experimental de Paraipaba (CE) da Embrapa Agroindústria Tropical, foi prensado e o bagaço obtido foi umidificado e novamente prensado até exaustão (retentado), sendo a fase líquida filtrada (extrato bruto) e concentrada (extrato concentrado). O retentado apresentou maior teor de fenóis totais, de carotenóides totais e de atividade anti-radical livre, além de apresentar cor amarela mais intensa. Por outro lado, o extrato concentrado apresentou o maior teor de AA. Os principais carotenóides encontrados, tanto no retentado como nos extratos, foram all-trans-b- criptoxantina e all-trans-b-caroteno. Uma outra fruta também analisada em separado foi o mamão papaia (Carica papaya cv. Golden) que tem uma grande demanda de exportação para os mercados da América do Norte e Europa; entretanto, é uma fruta climatérica sendo susceptível a perdas após a colheita. O mamão-papaia foi dividido em três grupos: controle (sem tratamento), etileno (tratamento com etileno) e 1- metilciclopropeno (1-MCP) (tratamento com 1-MCP). A composição de carotenóides e os parâmetros de cor de todos os grupos foram determinados durante o amadurecimento da fruta. A presença do gás etileno e 1-MCP reduziram o teor de carotenóides e favoreceram a biossíntese de carotenóides acíclicos. Entretanto, mesmo com menor teor de carotenóides que o grupo controle, os valores de cor (a*, b*) foram similares nos três grupos durante o amadurecimentoAbstract: The increased demand for high life quality has been associated to healthy food, increasing the industry interest for functional foods, which are defined as any food or bioactive compounds with potential to be benefic for the consumer health. The bioactive compounds found in foods, such as carotenoids, phenolic compounds and ascorbic acid (AA) are involved with these benefic actions. Firstly, some carotenoid standards in different concentrations were evaluated regarding not only their radical scavenger activity, but also their color parameters (CIELAB), since these pigments are responsible for the color of many foods. The results showed that the number of conjugated double bonds, presence of carbonyl group and concentration influenced both the radical scavenger activity and the color parameters. After that, the radical scavenger activity of complex extracts were determined, by ABTS assay, obtained from pulps extracts prepared in the laboratory from 18 tropical fruit applying Principal Component Analysis (PCA) and Hierarchical Cluster Analysis (HCA) to characterize and grouped the 18 extracts, as well as to correlate radical scavenger and the bioactive compounds, such as AA, phenolic compounds, flavonoids and total carotenoids. The fruits were divided into five groups, following Hierarchical Cluster Analysis (HCA). Principal Component Analysis (PCA) indicated that antioxidant activity showed high correlation to total phenolic compounds (r= 0.99) and flavonoids (r= 0.86); however, correlation was found to be very poor with AA (r= 0.02) and total carotenoid levels (r= 0.08). The cashew-apple was specially evaluated since the processing of juice from the cashew-apple fruit generates a pomace that constitutes a rich source of phenolic compounds, AA and carotenoids. Considering that this pomace can be processed into functional ingredients, the cashew-apple clone CCP-076, from Estação Experimental de Paraipaba (CE) at Embrapa Agroindústria Tropical, was pressed and than the pomace formed was humidified and pressed again until exhaustion (retentado), followed by filtration (raw extract) and concentration (concentrated extract). The retentado presented significantly higher total phenol and total carotenoid contents, higher free radical scavenger activity, as well as higher yellow color intensity, indicated by higher b* and chroma (C*) values. On the other hand, the concentrated extract showed the highest AA content. The major carotenoids identified in both retentado and extracts were all-trans-b-cryptoxanthin and all-trans-b-carotene. These results showed that the retentado has a good potential to be applied as a functional ingredient. Another fruit also specially analyzed was the papaya fruit (Carica papaya cv. Golden) that has a great export demand to North American and Europe markets; however, since it is a climacteric fruit, it is susceptible to postharvest losses. The papaya fruits were divided into three groups: control (without treatment), ethylene (treated with ethylene) and 1-methylcyclopropene (1-MCP) (treated with 1-MCP). In all groups, carotenoid composition, carried out by HPLC, and color parameters were evaluated during ripening. The treatment with ethylene and 1-MCP decreased carotenoid accumulation and enhanced acyclic carotenoid biosynthesis. Although the gas treated fruits presented lower carotenoid content as compared to the control, the color values (a*, b*) were similar in treated and non-treated fruits during ripenin