Changes in levels of bioactive compounds, antioxidant capacity and fenilalanine ammonia lyase activity in Isabella grapes treated with UV-C radiation

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoUltraviolet light type C (UV-C) is a non-thermal technology that has been used as an abiotic stressor to delay microbial growth and enhance the phytochemical content of food crops. However, its effects may vary depending on the cultivar, fruit, hormetic dose and time after exposure. Isabella is a hybrid grape cultivar (Vitis labrusca L.) that represents about 50% of Brazilian grape production and is commonly consumed in natura. The effects of UV-C irradiation (0.5, 1.0, 2.0, and 4.0 kJ m-2) followed by storage at 20°C (1, 3, and 5 days) were evaluated on quality indicators, bioactive compounds, antioxidant capacity and phenylalanine ammonia lyase (PAL) activity of Isabella grapes. The highest UV-C doses (2.0 and 4.0 kJ m-2) led to a rapid increase (about 10%) of total soluble solids (TSS) and decrease of pH values (p<0.05). All samples showed an increase on total phenolics (813.6 ± 99.6 in the 1st day vs. 1016.4 ± 79.6 mg gallic acid equivalents 100 g-1 skin FW in the 5th day), flavonols (351.1 ± 58.4 in the 1st day vs. 496.9 ± 83.1 mg quercetin-3-rutinoside equivalents 100 g-1 skin FW in the 5th day), and anthocyanins (215.3 ± 35.4 in the 1st day vs. 272.2 ± 43.5 mg malvidin-3-glucoside equivalents 100 g-1 skin FW in the 5th day) content along the storage (p<0.05). Total phenolic compounds increased after UV-C at 1.0 and 2.0 kJ m-2, whereas anthocyanin content increased after UV-C at 0.5, 1.0, and 2.0 kJ m-2 (p<0.05). The levels of ascorbic acid (AA) and total vitamin C decreased in all samples during the storage (p<0.05). UV-C treatment had no effect on the flavonol content, but decreased AA and total vitamin C content (0.5 - 2.0 kJ m-2, p<0.05). PAL activity decreased along storage time in all samples (47.7 ± 3.6 in the 1st day vs. 38.4 ± 2.7 and 32.4 ± 2.1 104 EAU min-1 mg protein-1 in 3rd and 5th days after treatment, p<0.05). UV-C radiation (0.5-2.0 kJ m-2) increased PAL enzyme activity in two-fold relation to control. UV-C treated grapes had higher antioxidant capacity than control grapes in the ferric reducing antioxidant power (FRAP) and 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) assays (p<0.05). Indeed, this effect was positively correlated to the content of total phenolic and anthocyanin compounds and negatively correlated to ascorbic acid and vitamin C contents (p<0.05). Thus, UV-C radiation can be used to increase bioactive compounds and antioxidant capacity of Isabella grapes, being 1.0 kJ m-2 the most appropriate dose for the studied conditions. UV-C effects appeared immediately after the irradiation and gradually decreased along the storage.A radiação ultravioleta do tipo C (UV-C) é uma tecnologia não-térmica que está sendo usada como um estressor abiótico para retardar o crescimento microbiano e aumentar o teor de fitoquímicos em culturas de alimentos. No entanto, seus efeitos podem variar dependendo da fruta, da cultivar, da dose hormética e do tempo após a exposição. A Isabel é uma cultivar híbrida de uva (Vitis labrusca L.) que representa cerca de 50% da produção brasileira de uvas e é amplamente usada para consumo in natura. Foram avaliados os efeitos da irradiação com UV-C (0.5, 1.0, 2.0 e 4.0 kJ m-2) seguida pelo armazenamento a 20°C (1, 3 e 5 dias) sobre indicadores de qualidade, compostos bioativos, capacidade antioxidante e atividade da fenilalanina amônia liase (FAL) de uvas Isabel . As maiores doses (2.0 e 4.0 kJ m-2) levaram a um rápido aumento dos sólidos solúveis totais (SST) (cerca de 10%) e a um decréscimo dos valores de pH (p<0,05). Todas as amostras apresentaram um aumento no teor de fenólicos totais (813,6 ± 99,6 no 1° dia vs. 1016,4 ± 79,6 mg ácido gálico 100 g-1 casca em peso fresco no 5° dia), flavonois (351,1 ± 58,4 no 1° dia vs. 496,9 ± 83,1 mg quercetina-3-rutinosídeo 100 g-1 casca em peso fresco no 5° dia) e antocianinas (215,3 ± 35,4 no 1° dia vs. 272,2 ± 43,5 mg malvidina-3-glicosídeo 100 g-1 casca em peso fresco no 5° dia) ao longo do armazenamento (p<0,05). Os compostos fenólicos totais aumentaram após a irradiação com UV-C nas doses de 1.0 e 2.0 kJ m-2, enquanto o teor de antocianinas aumentou após irradiação com as doses 0,5, 1.0 e 2.0 kJ m-2 (p<0,05). Os teores de ácido ascórbico (AA) e vitamina C total diminuíram em todas as amostras durante o armazenamento (p<0,05). O tratamento com UV-C não teve efeito sobre o teor de flavonois, mas diminuiu o teor de AA e vitamina C total (0,5-2.0 kJ m-2, p<0,05). A atividade da FAL diminuiu ao longo do armazenamento em todas as amostras (47,7 ± 3,6 no 1° dia vs. 38,4 ± 2,7 e 32,4 ± 2,1 104 EAU min-1 mg proteína-1 no 3° e 5° dias após o tratamento, p<0,05). A radiação UV-C (0,5-2.0 kJ m-2) aumentou a atividade da enzima FAL em 2 vezes em relação ao controle. As uvas tratadas com UV-C tiveram maior capacidade antioxidante nos ensaios do poder antioxidante de redução do ferro (FRAP) e de remoção do radical 2,2-difenil-1-picril-hidrazil (DPPH) que as uvas controle (p<0,05). Além disso, este efeito antioxidante foi positivamente correlacionado ao teor de compostos fenólicos totais e antocianinas e negativamente correlacionado ao teor de ácido ascórbico e vitamina C total (p