O principal objetivo deste trabalho foi o aproveitamento do resíduo agroindustrial proveniente da extração do pigmento de urucum para elaboração de filmes biodegradáveis. Foram empregados três métodos (moagem em água (WS), moagem em pH ácido (AS) e moagem em pH alcalino (KS)) para isolamento de farinha de urucum. O resíduo e farinhas foram caracterizados em composição centesimal, cor, distribuição do tamanho de partícula, difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de infravermelho, calorimetria diferencial de varredura, teor de compostos fenólicos, carotenoides, teor de bixina e atividade antioxidante. O método KS proporcionou farinha com maior teor de amido e amilose, porém com menor teor de compostos ativos quando comparada as farinhas WS e AS. Estas farinhas foram utilizadas para a produção dos filmes em diferentes condições de pH (5, 7, 9) e tempo de aquecimento (1h, 2h, 3h, 4h) segundo o planejamento fatorial completo 3x3x4. De acordo com o planejamento as melhores condições foram pH 5 e tempo de aquecimento de 2 horas para os filmes de farinha KS. Foram produzidos filmes de farinha KS na melhor condição e caracterizados em suas propriedades mecânicas, funcionais e ativas, para serem comparados aos filmes de farinha WS e AS. Filmes de farinha KS foram mais hidrofóbicos, mais permeáveis ao vapor de água, mais resistentes mecanicamente, contudo apresentaram menor conteúdo de compostos ativos. Os filmes de farinhas WS e AS são menos permeáveis ao vapor de água, mais úmidos, mais solúveis, mais hidrofílicos, mais ativos e de maior capacidade de absorção de água quando comparados aos filmes de farinha KS, contudo menos resistentes mecanicamente. A atividade antimicrobiana de extrato hidro-alcoólico de sementes de urucum e extrato de cúrcuma, assim como os filmes de farinha de urucum WS, AS, KS foram testados pelo método de difusão em ágar contra bactérias, fungos e levedura. Os extratos de urucum e cúrcuma apresentaram eficiência antimicrobiana contra S. aureus, S. uberis e S. agalactiae, além de C. albicans para cúrcuma. O extrato de urucum reduziu a esporulação dos fungos A. fumigatus e Mucor sp., enquanto o extrato de cúrcuma reduziu a esporulação dos fungos A. tamarii, A. flavus, F. oxysporum e P. expansum. Já no caso dos filmes, apenas o filme elaborado com farinha KS apresentou boa atividade contra S. aureus, S. uberis, E. coli, P. aeruginosa, L. monocytogenes e C. albicans. PALAVRAS-CHAVE: urucum, bixina, amido, filmes biodegradáveis, antioxidante, antimicrobiano. / The main objective of this work was the use of the agroindustrial residue from the extraction of the annatto pigment for the elaboration of biodegradable films. Three methods (water milling (WS), acid pH (AS) grinding and alkaline pH (KS) milling were used for insulation of urucum flour. The residue and flours were characterized in centesimal composition, color, particle size distribution, X-ray diffraction, scanning electron microscopy, infrared spectroscopy, differential scanning calorimetry, phenolic compounds content, carotenoids, bixin content and activity Antioxidant. The KS method provided flour with higher content of starch and amylose, but with a lower content of active compounds when compared to WS and AS flours. These flours were used to produce the films in different pH conditions (5, 7, 9) and heating time (1h, 2h, 3h, 4h) according to the complete 3x3x4 factorial design. According to the planning the best conditions were pH 5 and heating time of 2 hours for the KS flour films. KS flour films were produced in the best condition and characterized in their mechanical, functional and active properties, to be compared to the WS and AS flour films. KS flour films were more hydrophobic, more permeable to water vapor, more mechanically resistant, yet presented lower content of active compounds. The WS and AS flours films are less permeable to water vapor, moist, more soluble, more hydrophilic, more active and with a higher water absorption capacity when compared to KS flour films, but less mechanically resistant. The antimicrobial activity of aqua-alcoholic extract of urucum seeds and turmeric extract, as well as the WS, AS, KS urucum flour films were tested by the agar diffusion method against bacteria, fungi and yeast. Urucum and turmeric extracts presented antimicrobial efficiency against S. aureus, S. uberis and S. agalactiae, as well as C. albicans for turmeric. The urucum extract reduced the sporulation of the fungi A. fumigatus and Mucor sp., while the turmeric extract reduced the sporulation of the fungi A. tamarri, A. flavus, F. oxysporum and P. expansum. In the case of the films, only the film prepared with KS flour showed good activity against S. aureus, S. uberis, E. coli, P. aeruginosa, L. monocytogenes and C. albicans.

O objetivo do presente projeto foi caracterizar a diversidade genética de 63 acessos de urucum (Bixa orellana), mantidos no Banco de Germoplasma do Instituto Agronômico (IAC), a partir da utilização de marcadores microssatélites. Para tanto foram desenvolvidos locos microssatélites para a espécie por meio de uma biblioteca genômica enriquecida. A partir da biblioteca genômica desenvolvida foram obtidas e sequenciadas um total de 84 colônias. Deste total, foram encontrados microssatélites em 57 colônias, o que representa 67,9% de enriquecimento. Foram identificados 70 microssatélites, sendo que destes, foram desenhados e selecionados um total de 31 iniciadores. Dentre estes, 25 iniciadores apresentaram produtos de amplificação, sendo 15 (60%) monomórficos para o grupo de indivíduos estudados. A caracterização dos acessos presentes no germoplasma de urucum, com os 10 iniciadores polimórficos permitiu identificar 38 alelos polimórficos, variando de 2 a 6 alelos por loco, obtendo-se uma média de 3,8 alelos por loco. Os valores de heterozigosidade esperada (He) variaram de 0,464 a 0,765, com média de 0,572. Por outro lado, a heterosigozidade observada (Ho) variou de 0 a 0,744, com média de 0,362. A partir dos índices de fixação de Wright foi possível inferir a taxa aparente de cruzamento, que neste caso foi de 0,39. Os valores de PIC observados neste estudo variaram de 0,359 a 0,725, com média de 0,497. Os marcadores BorB4, BorG3, BorC12, BorG4, BorA2 e BorF5_2 demonstraram ser moderadamente informativos enquanto os iniciadores BorB10, BorB12, BorF1 e BorE7 foram considerados marcadores altamente informativos. A análise de agrupamento para os genótipos avaliados apresentou estruturação em dois grandes grupos, um com acessos da região Norte e outro com os acessos da região Sudeste. Os valores das distâncias de Rogers modificada estimados a partir dos marcadores SSR, variaram de 0 a 0,968, podendo ser identificadas apenas duas duplicatas. O coeficiente de correlação de Pearson (r) entre as distancias genéticas e geográficas obtido com o teste de Mantel foi baixo (r = 0,367), embora significativo (P<0,01). A partir da análise bayesiana realizada pelo software Structure, o conjunto de acessos foi dividido em dois grupos, que coincidiram com os grupos obtidos na análise de agrupamento, demonstrando a consistência dos dados obtidos. Foi possível identificar que o grupo de acessos do Grupo 2 (região Norte) apresenta índices de diversidade superiores ao Grupo 1 (região Sudeste). Os valores médios obtidos de FST (0,183) e GST\' (0,194) indicam a existência de estruturação na amostra total e corrobora os resultados obtidos pela análise de agrupamento, e também com os dados obtidos pela análise de estruturação com o software Structure. Os valores médios de FIT (0,483) e HT\' (0.632) demonstraram a elevada diversidade genética no conjunto de acessos estudado. O fato de que os valores de FIS e GIS sejam maiores do que os valores de FST e GST para praticamente todos os locos, indicam a existência de maior diversidade dentro de cada grupo de acessos do que entre os grupos. A manutenção do banco ativo de germoplasma de urucum possibilita a preservação do patrimônio genético e pode fornecer matéria prima para as atividades de melhoramento e fomento da cadeia produtiva da cultura. / The aim of this project was to characterize the genetic diversity of 63 accessions of annatto (Bixa orellana), maintained at the Germplasm Bank of the Agronomic Institute (IAC), using microsatellite markers. For that purpose, microsatellite loci have been developed for this species through an enriched DNA genomic library. From the genomic library developed a total of 84 colonies were obtained and sequenced. Microsatellites were found in 57 colonies, representing 67.9% of enrichment. Seventy microsatellites were identified and, from those, a total of 31 primers were selected. Among these, 25 primers showed amplification products and 15 (60%) were monomorphic for the group of accessions studied. The germplasm accessions characterization with the 10 polymorphic primers showed 38 polymorphic alleles, ranging from 2 to 6 alleles per locus, yielding an average of 3.8 alleles per locus. Values of expected heterozygosity (He) ranged from 0.464 to 0.765, averaging 0.572. Moreover, the observed heterozygosity (Ho) ranged from 0 to 0.744, averaging 0.362. From the Wright\'s fixation index, it was possible to infer the apparent outcrossing rate, which in this case was 0.39. The PIC values observed in this study ranged from 0.359 to 0.725, averaging 0.497. The markers BorB4, BorG3, BorC12, BorG4, and BorA2 BorF5_2 were shown to be moderately informative, and the primers BorB10, BorB12, BorF1 BorE7 were considered highly informative markers. The cluster analysis for the genotypes showed structuring into two major groups, one with the accessions from the North and another with the accessions from the Southeast. The values of the modified Rogers distances estimated from the SSR markers ranged from 0 to 0.968, and only two duplicates were identified. The Pearson correlation coefficient (r) between genetic and geographic distances obtained with the Mantel test was low (r = 0.367), although significant (P <0.01). From the Bayesian analysis performed by the software Structure, the accessions were divided into two groups, which coincided with the groups obtained from the cluster analysis, demonstrating the consistency of the results obtained. It was possible to identify that the accessions in Group 2 (Northern region) present diversity indexes higher than Group 1 (Southeast). The average values of FST (0.183) and GST\' (0.194) indicate the existence of genetic structure in the total sample and confirms the results obtained in the cluster analysis, and also with the data obtained in the structure analysis using the software Structure. The average values of FIT (0.483) and HT\' (0.632) demonstrated the high genetic diversity among the accessions studied. The fact that the FIS and GIS values are higher than the values of FST and GST for almost all loci indicates that diversity is higher within each group than between groups of accessions. Maintaining the annatto germplasm bank enables the preservation of genetic resources and can provide material for breeding activities and improvements in the crop production chain.

A cor dos alimentos é um dos principais fatores que influenciam na preferência dos consumidores. Os corantes naturais além da coloração podem oferecer benefícios à saúde humana. A norbixina é um carotenoide que pode ser produzido a partir da saponificação de bixina presente nas sementes de urucum. Tal composto apresenta propriedades funcionais que estão relacionadas a promoção de uma vida saudável, pois atua como protetor celular, é comumente usado como corante natural em produtos processados, entretanto, sua estrutura química torna-o susceptível à degradação por fatores ambientais como oxigênio, luz e alta temperatura. A microencapsulação é uma alternativa para melhorar a estabilidade e solubilidade deste carotenoide. Neste trabalho foram encapsulados cristais de norbixina com 100% de pureza (comprimento de onda de 453 nm) usando a técnica de secagem por atomização (spray drying). Foram utilizados goma arábica (GA) e maltodextrina (MD) em diferentes proporções como materiais de parede. As diferentes formulações (MD:GA 100:0; 85:15; 65:35; 50:50; 35:65; 15:85; 0:100) foram preparadas com a mesma quantidade de núcleo (norbixina) e percentual de sólidos solúveis totais. A formulação com 100% GA mostrou a maior eficiência de microencapsulamento (74,91% - 226,40 μg/g) e foi avaliada a sua atividade antioxidante da pelo método ABTS (77,77 ± 0,59 μmol TE/g microcápsula), verificou-se que a norbixina mantem a sua atividade antioxidante depois do processo de microencapsulamento O estudo de estabilidade das microcápsulas de norbixina (MCN) foi conduzido em sistema modelo aquoso a temperaturas de 60, 90 e 98°C por 300 min. A cinética de degradação seguiu uma reação de primeira-ordem. A energia de ativação (Ea) requerida para degradação foi de 15,08 kcal/mol, o dobro da Ea requerida para a norbixina livre. As MCN mostraram uma alta estabilidade térmica. Finalmente, as MCN foram aplicadas em bebidas isotônicas sabor tangerina. Utilizando os parâmetros de cor do sistema CIELab foi possível obter a coloração laranja com uma baixa concentração de norbixina (2,86 ± 0,02 μg norbixina/mL). A bebida isotônica (BIT) adicionada de MCN mostrou estabilidade sob condições aceleradas de armazenamento (luz e aquecimento), pois os resultados indicaram um maior tempo de vida média (29,71 dias) em comparação com a BIT adicionada de norbixina não encapsulada (6,56 horas). De acordo com essa pesquisa, os dados obtidos indicaram a potencialidade da utilização da microencapsulação para aumentar a estabilidade da norbixina e assim obter um corante natural com efetiva aplicação em matrizes modelo aquoso (bebidas). / Color is one of the main attributes in processed food that influences their preference and acceptance directly from consumers. Besides, of their ability of coloration, the natural dyes can offer benefits in human health. The norbixin is a carotenoid that can be produced from saponification of bixin present in annatto seeds. This compound shows functional properties that are related to the promotion of a healthy life, since it acts as cellular protectors, and is commonly used as a natural dye in processed food, however, its chemical structure makes it susceptible to degradation by environmental factors such as light, oxygen, and high temperature. Microencapsulation is used to improve the stability and solubility of the carotenoid. In this study, were encapsulated crystals of norbixin with 100% of purity (wavelength of 453 nm) by spray drying. Gum arabic and maltodextrin were used in different proportions as wall materials. The different formulations (MD:GA 100:0; 85:15; 65:35; 50:50; 35:65; 15:85; 0:100) were prepared with the same quantity of core (norbixin) and total solids soluble percentage. The formulation with 100% of arabic gum shows a high microencapsulation efficiency (74.91% - 226.40 μg/g of microcapsules) and was evaluated it antioxidant activity with ABTS assay (77.77 ± 0.59 μmol TE/g microcapsules), was verified that norbixin keep its antioxidant activity after microencapsulation process The stability study of norbixin microcapsules (MCN) was carried out in aqueous model system at temperatures of 60, 90 and 98°C for 300 min. Thermal degradation kinetics in aqueous model systems followed a first order kinetic reaction. The activation energy (Ea) required for degradation was Ea = 15.08 kcal/mol, double than required for free norbixin. MCN showed a high thermal stability with longer shelf life. Finally, the MCN were applied in isotonic tangerine soft drinks without exceeding the use of food additives regulations. Based on the parameter of CIELab system was possible to get an orange tonality by using a lower concentration of norbixin (2.86 ± 0.02 μg norbixin/mL). The isotonic beverage (BIT) added of MCN shows a stability during storage on accelerated conditions (heat and light) since the results indicated a high half-life time (29.71 days) when was compared with an BIT added of norbixin non-encapsulated (6.56 hours). According to this research, the results obtained showed the potential of the use of microencapsulation to increase the stability of norbixin, thus obtaining a natural dye with an effective application in aqueous matrix, mainly in beverages.

O urucum (Bixa Orellana L.), planta arbustiva da família Bixaceae, é uma cultura que vem conquistando cada vez mais importância econômica, uma vez que do pericarpo da semente se extrai um corante natural, constituído por carotenóides, com predominância da bixina. A presença na dieta de compostos como os carotenóides podem contribuir para minimizar os efeitos dos radicais livres produzidos no organismo. Alguns quimioterápicos como a cisplatina, produzem efeitos colaterais indesejáveis aos pacientes em tratamento, proporcionando queda nos níveis de antioxidantes séricos e aumento na atividade dos radicais livres que podem refletir na falência renal e hepática. A presença na dieta de compostos como os carotenóides podem contribuir para minimizar tais efeitos. Neste sentido, torna-se de grande importância à investigação dos efeitos benéficos de tais pigmentos frente ao estresse oxidativo, sendo o estudo com animais de laboratório uma opção viável. O presente trabalho avaliou a composição centesimal, a quantidade de bixina presente e ação terapêutica da semente de urucum e dos cristais de bixina na redução da toxidade da cisplatina sobre as desordens renais e hepáticas em ratos adultos, da linhagem wistar, machos. Os animais receberam o pré-tratamento com bixina (0,065 mg/kg de peso) e urucum (0,500mg/kg de peso) durante 28 dias, com controle de peso a cada dois dias, para ajustar as doses dos carotenóides utilizados. A cisplatina foi administrada intraperitonealmente (5mg/kg de peso) 48 horas antes do término do experimento. Após abate, o sangue foi coletado na artéria aorta ascendente e foram retirados o fígado para a extração da gordura, dosagens enzimáticas e índice de peroxidação lipídica e os rins para análise histológica. O resultado da composição centesimal mostrou que as sementes de urucum apresentaram características nutricionais desejáveis, com alto teor de proteínas e fibras. Os resultados das análises hepáticas mostraram que a aspartato aminotrasferase (AST), alanina aminotrasferase (ALT), uréia e creatinina apresentaram reduções significativas nos grupos que receberam o pré-tratamento com bixina e urucum. A cisplatina causou aumento da deposição de gordura hepática e da peroxidação lipídica. Na análise histológica observou-se que os animais do grupo cisplatina sem a presença de urucum ou bixina apresentaram alterações inflamatórias, caracterizadas por modificações glomerulares e aumento no número de polimorfonucleares (PMN). Os resultados deste estudo mostraram que houve proteção hepática e renal contra a injuria causada pela cisplatina, quando administrado o urucum ou a bixina na dieta dos animais, antes da injeção deste fármaco. / The annatto (Bixa orellana L.) is a Bixaceae family bushy plant, being a cultivation with a growing economic relevancy since that from seed's pericarp can be extracted a natural colorant with carotenoid constitution and bixin predominance. The presence of compounds like the carotenoids can cooperate to minimize the free radicals effects produced at the organism. Some chemotherapeutic agents as cisplatin can produce unwanted side effects to the patients under treatment, providing serum antioxidants levels decrease and free radicals activity increase, that may imply in hepatic and renal collapse. The presence of compounds like the carotenoids, in diet, can minimize such effects. For such reasons, the investigation of the benefits of these pigments takes great relevancy against the oxidant stress, while the analysis through laboratory animals was a viable option. This study evaluated the centesimal composition, the bixin quantity presence and the therapeutic action of annatto's seed and bixin crystals at cisplatin toxicity decrease on renal and hepatic disorders in wistar male rats. The animals received the pretreatment with bixin (0,065 mg/kg) and annatto (0,500 mg/kg) along twenty eight days, with weight control every two days to order of carotenoid dosage adjust. The cisplatin was intraperitoneally injected (5 mg/kg) forty four hours before the experiment ending. After animal euthanasia , the blood was collected in ascending aorta and the liver was removed to order of fat extraction, enzymatic dosages and lipid peroxidation tax. Also, the kidnyes was remover to to histological analysis. The centesimal composition results showed that annatto's seeds featured wanted nutritional traces with high protein and fiber content. The hepatic analysis results demonstrated that aspartate aminotransferase (AST), alanine aminotransferase (ALT), urea and creatinine levels decreased significantly in the groups receiving pretreatment with bixin and annatto. The cisplatin caused increased deposition of hepatic fat and lipid peroxidation. In the histological analysis was noticed that the animals which was given the cisplatin without annatto or bixin presence were found inflammatory alterations, characterized by glomerular changes and increased number of polymorphonuclear (PMN). The results of this study show a hepatic and renal protection against the injury caused by cisplatin, when applying annatto and bixin in the animals’ diet before injecting this drug.

A cor dos alimentos é um dos principais fatores que influenciam na preferência dos consumidores. Os corantes naturais além da coloração podem oferecer benefícios à saúde humana. A norbixina é um carotenoide que pode ser produzido a partir da saponificação de bixina presente nas sementes de urucum. Tal composto apresenta propriedades funcionais que estão relacionadas a promoção de uma vida saudável, pois atua como protetor celular, é comumente usado como corante natural em produtos processados, entretanto, sua estrutura química torna-o susceptível à degradação por fatores ambientais como oxigênio, luz e alta temperatura. A microencapsulação é uma alternativa para melhorar a estabilidade e solubilidade deste carotenoide. Neste trabalho foram encapsulados cristais de norbixina com 100% de pureza (comprimento de onda de 453 nm) usando a técnica de secagem por atomização (spray drying). Foram utilizados goma arábica (GA) e maltodextrina (MD) em diferentes proporções como materiais de parede. As diferentes formulações (MD:GA 100:0; 85:15; 65:35; 50:50; 35:65; 15:85; 0:100) foram preparadas com a mesma quantidade de núcleo (norbixina) e percentual de sólidos solúveis totais. A formulação com 100% GA mostrou a maior eficiência de microencapsulamento (74,91% - 226,40 μg/g) e foi avaliada a sua atividade antioxidante da pelo método ABTS (77,77 ± 0,59 μmol TE/g microcápsula), verificou-se que a norbixina mantem a sua atividade antioxidante depois do processo de microencapsulamento O estudo de estabilidade das microcápsulas de norbixina (MCN) foi conduzido em sistema modelo aquoso a temperaturas de 60, 90 e 98°C por 300 min. A cinética de degradação seguiu uma reação de primeira-ordem. A energia de ativação (Ea) requerida para degradação foi de 15,08 kcal/mol, o dobro da Ea requerida para a norbixina livre. As MCN mostraram uma alta estabilidade térmica. Finalmente, as MCN foram aplicadas em bebidas isotônicas sabor tangerina. Utilizando os parâmetros de cor do sistema CIELab foi possível obter a coloração laranja com uma baixa concentração de norbixina (2,86 ± 0,02 μg norbixina/mL). A bebida isotônica (BIT) adicionada de MCN mostrou estabilidade sob condições aceleradas de armazenamento (luz e aquecimento), pois os resultados indicaram um maior tempo de vida média (29,71 dias) em comparação com a BIT adicionada de norbixina não encapsulada (6,56 horas). De acordo com essa pesquisa, os dados obtidos indicaram a potencialidade da utilização da microencapsulação para aumentar a estabilidade da norbixina e assim obter um corante natural com efetiva aplicação em matrizes modelo aquoso (bebidas). / Color is one of the main attributes in processed food that influences their preference and acceptance directly from consumers. Besides, of their ability of coloration, the natural dyes can offer benefits in human health. The norbixin is a carotenoid that can be produced from saponification of bixin present in annatto seeds. This compound shows functional properties that are related to the promotion of a healthy life, since it acts as cellular protectors, and is commonly used as a natural dye in processed food, however, its chemical structure makes it susceptible to degradation by environmental factors such as light, oxygen, and high temperature. Microencapsulation is used to improve the stability and solubility of the carotenoid. In this study, were encapsulated crystals of norbixin with 100% of purity (wavelength of 453 nm) by spray drying. Gum arabic and maltodextrin were used in different proportions as wall materials. The different formulations (MD:GA 100:0; 85:15; 65:35; 50:50; 35:65; 15:85; 0:100) were prepared with the same quantity of core (norbixin) and total solids soluble percentage. The formulation with 100% of arabic gum shows a high microencapsulation efficiency (74.91% - 226.40 μg/g of microcapsules) and was evaluated it antioxidant activity with ABTS assay (77.77 ± 0.59 μmol TE/g microcapsules), was verified that norbixin keep its antioxidant activity after microencapsulation process The stability study of norbixin microcapsules (MCN) was carried out in aqueous model system at temperatures of 60, 90 and 98°C for 300 min. Thermal degradation kinetics in aqueous model systems followed a first order kinetic reaction. The activation energy (Ea) required for degradation was Ea = 15.08 kcal/mol, double than required for free norbixin. MCN showed a high thermal stability with longer shelf life. Finally, the MCN were applied in isotonic tangerine soft drinks without exceeding the use of food additives regulations. Based on the parameter of CIELab system was possible to get an orange tonality by using a lower concentration of norbixin (2.86 ± 0.02 μg norbixin/mL). The isotonic beverage (BIT) added of MCN shows a stability during storage on accelerated conditions (heat and light) since the results indicated a high half-life time (29.71 days) when was compared with an BIT added of norbixin non-encapsulated (6.56 hours). According to this research, the results obtained showed the potential of the use of microencapsulation to increase the stability of norbixin, thus obtaining a natural dye with an effective application in aqueous matrix, mainly in beverages.

O urucum (Bixa Orellana L.), planta arbustiva da família Bixaceae, é uma cultura que vem conquistando cada vez mais importância econômica, uma vez que do pericarpo da semente se extrai um corante natural, constituído por carotenóides, com predominância da bixina. A presença na dieta de compostos como os carotenóides podem contribuir para minimizar os efeitos dos radicais livres produzidos no organismo. Alguns quimioterápicos como a cisplatina, produzem efeitos colaterais indesejáveis aos pacientes em tratamento, proporcionando queda nos níveis de antioxidantes séricos e aumento na atividade dos radicais livres que podem refletir na falência renal e hepática. A presença na dieta de compostos como os carotenóides podem contribuir para minimizar tais efeitos. Neste sentido, torna-se de grande importância à investigação dos efeitos benéficos de tais pigmentos frente ao estresse oxidativo, sendo o estudo com animais de laboratório uma opção viável. O presente trabalho avaliou a composição centesimal, a quantidade de bixina presente e ação terapêutica da semente de urucum e dos cristais de bixina na redução da toxidade da cisplatina sobre as desordens renais e hepáticas em ratos adultos, da linhagem wistar, machos. Os animais receberam o pré-tratamento com bixina (0,065 mg/kg de peso) e urucum (0,500mg/kg de peso) durante 28 dias, com controle de peso a cada dois dias, para ajustar as doses dos carotenóides utilizados. A cisplatina foi administrada intraperitonealmente (5mg/kg de peso) 48 horas antes do término do experimento. Após abate, o sangue foi coletado na artéria aorta ascendente e foram retirados o fígado para a extração da gordura, dosagens enzimáticas e índice de peroxidação lipídica e os rins para análise histológica. O resultado da composição centesimal mostrou que as sementes de urucum apresentaram características nutricionais desejáveis, com alto teor de proteínas e fibras. Os resultados das análises hepáticas mostraram que a aspartato aminotrasferase (AST), alanina aminotrasferase (ALT), uréia e creatinina apresentaram reduções significativas nos grupos que receberam o pré-tratamento com bixina e urucum. A cisplatina causou aumento da deposição de gordura hepática e da peroxidação lipídica. Na análise histológica observou-se que os animais do grupo cisplatina sem a presença de urucum ou bixina apresentaram alterações inflamatórias, caracterizadas por modificações glomerulares e aumento no número de polimorfonucleares (PMN). Os resultados deste estudo mostraram que houve proteção hepática e renal contra a injuria causada pela cisplatina, quando administrado o urucum ou a bixina na dieta dos animais, antes da injeção deste fármaco. / The annatto (Bixa orellana L.) is a Bixaceae family bushy plant, being a cultivation with a growing economic relevancy since that from seed's pericarp can be extracted a natural colorant with carotenoid constitution and bixin predominance. The presence of compounds like the carotenoids can cooperate to minimize the free radicals effects produced at the organism. Some chemotherapeutic agents as cisplatin can produce unwanted side effects to the patients under treatment, providing serum antioxidants levels decrease and free radicals activity increase, that may imply in hepatic and renal collapse. The presence of compounds like the carotenoids, in diet, can minimize such effects. For such reasons, the investigation of the benefits of these pigments takes great relevancy against the oxidant stress, while the analysis through laboratory animals was a viable option. This study evaluated the centesimal composition, the bixin quantity presence and the therapeutic action of annatto's seed and bixin crystals at cisplatin toxicity decrease on renal and hepatic disorders in wistar male rats. The animals received the pretreatment with bixin (0,065 mg/kg) and annatto (0,500 mg/kg) along twenty eight days, with weight control every two days to order of carotenoid dosage adjust. The cisplatin was intraperitoneally injected (5 mg/kg) forty four hours before the experiment ending. After animal euthanasia , the blood was collected in ascending aorta and the liver was removed to order of fat extraction, enzymatic dosages and lipid peroxidation tax. Also, the kidnyes was remover to to histological analysis. The centesimal composition results showed that annatto's seeds featured wanted nutritional traces with high protein and fiber content. The hepatic analysis results demonstrated that aspartate aminotransferase (AST), alanine aminotransferase (ALT), urea and creatinine levels decreased significantly in the groups receiving pretreatment with bixin and annatto. The cisplatin caused increased deposition of hepatic fat and lipid peroxidation. In the histological analysis was noticed that the animals which was given the cisplatin without annatto or bixin presence were found inflammatory alterations, characterized by glomerular changes and increased number of polymorphonuclear (PMN). The results of this study show a hepatic and renal protection against the injury caused by cisplatin, when applying annatto and bixin in the animals’ diet before injecting this drug.

A cor dos alimentos é um dos principais fatores que influenciam na preferência dos consumidores. Os corantes naturais além da coloração podem oferecer benefícios à saúde humana. A norbixina é um carotenoide que pode ser produzido a partir da saponificação de bixina presente nas sementes de urucum. Tal composto apresenta propriedades funcionais que estão relacionadas a promoção de uma vida saudável, pois atua como protetor celular, é comumente usado como corante natural em produtos processados, entretanto, sua estrutura química torna-o susceptível à degradação por fatores ambientais como oxigênio, luz e alta temperatura. A microencapsulação é uma alternativa para melhorar a estabilidade e solubilidade deste carotenoide. Neste trabalho foram encapsulados cristais de norbixina com 100% de pureza (comprimento de onda de 453 nm) usando a técnica de secagem por atomização (spray drying). Foram utilizados goma arábica (GA) e maltodextrina (MD) em diferentes proporções como materiais de parede. As diferentes formulações (MD:GA 100:0; 85:15; 65:35; 50:50; 35:65; 15:85; 0:100) foram preparadas com a mesma quantidade de núcleo (norbixina) e percentual de sólidos solúveis totais. A formulação com 100% GA mostrou a maior eficiência de microencapsulamento (74,91% - 226,40 μg/g) e foi avaliada a sua atividade antioxidante da pelo método ABTS (77,77 ± 0,59 μmol TE/g microcápsula), verificou-se que a norbixina mantem a sua atividade antioxidante depois do processo de microencapsulamento O estudo de estabilidade das microcápsulas de norbixina (MCN) foi conduzido em sistema modelo aquoso a temperaturas de 60, 90 e 98°C por 300 min. A cinética de degradação seguiu uma reação de primeira-ordem. A energia de ativação (Ea) requerida para degradação foi de 15,08 kcal/mol, o dobro da Ea requerida para a norbixina livre. As MCN mostraram uma alta estabilidade térmica. Finalmente, as MCN foram aplicadas em bebidas isotônicas sabor tangerina. Utilizando os parâmetros de cor do sistema CIELab foi possível obter a coloração laranja com uma baixa concentração de norbixina (2,86 ± 0,02 μg norbixina/mL). A bebida isotônica (BIT) adicionada de MCN mostrou estabilidade sob condições aceleradas de armazenamento (luz e aquecimento), pois os resultados indicaram um maior tempo de vida média (29,71 dias) em comparação com a BIT adicionada de norbixina não encapsulada (6,56 horas). De acordo com essa pesquisa, os dados obtidos indicaram a potencialidade da utilização da microencapsulação para aumentar a estabilidade da norbixina e assim obter um corante natural com efetiva aplicação em matrizes modelo aquoso (bebidas). / Color is one of the main attributes in processed food that influences their preference and acceptance directly from consumers. Besides, of their ability of coloration, the natural dyes can offer benefits in human health. The norbixin is a carotenoid that can be produced from saponification of bixin present in annatto seeds. This compound shows functional properties that are related to the promotion of a healthy life, since it acts as cellular protectors, and is commonly used as a natural dye in processed food, however, its chemical structure makes it susceptible to degradation by environmental factors such as light, oxygen, and high temperature. Microencapsulation is used to improve the stability and solubility of the carotenoid. In this study, were encapsulated crystals of norbixin with 100% of purity (wavelength of 453 nm) by spray drying. Gum arabic and maltodextrin were used in different proportions as wall materials. The different formulations (MD:GA 100:0; 85:15; 65:35; 50:50; 35:65; 15:85; 0:100) were prepared with the same quantity of core (norbixin) and total solids soluble percentage. The formulation with 100% of arabic gum shows a high microencapsulation efficiency (74.91% - 226.40 μg/g of microcapsules) and was evaluated it antioxidant activity with ABTS assay (77.77 ± 0.59 μmol TE/g microcapsules), was verified that norbixin keep its antioxidant activity after microencapsulation process The stability study of norbixin microcapsules (MCN) was carried out in aqueous model system at temperatures of 60, 90 and 98°C for 300 min. Thermal degradation kinetics in aqueous model systems followed a first order kinetic reaction. The activation energy (Ea) required for degradation was Ea = 15.08 kcal/mol, double than required for free norbixin. MCN showed a high thermal stability with longer shelf life. Finally, the MCN were applied in isotonic tangerine soft drinks without exceeding the use of food additives regulations. Based on the parameter of CIELab system was possible to get an orange tonality by using a lower concentration of norbixin (2.86 ± 0.02 μg norbixin/mL). The isotonic beverage (BIT) added of MCN shows a stability during storage on accelerated conditions (heat and light) since the results indicated a high half-life time (29.71 days) when was compared with an BIT added of norbixin non-encapsulated (6.56 hours). According to this research, the results obtained showed the potential of the use of microencapsulation to increase the stability of norbixin, thus obtaining a natural dye with an effective application in aqueous matrix, mainly in beverages.

O urucum (Bixa Orellana L.), planta arbustiva da família Bixaceae, é uma cultura que vem conquistando cada vez mais importância econômica, uma vez que do pericarpo da semente se extrai um corante natural, constituído por carotenóides, com predominância da bixina. A presença na dieta de compostos como os carotenóides podem contribuir para minimizar os efeitos dos radicais livres produzidos no organismo. Alguns quimioterápicos como a cisplatina, produzem efeitos colaterais indesejáveis aos pacientes em tratamento, proporcionando queda nos níveis de antioxidantes séricos e aumento na atividade dos radicais livres que podem refletir na falência renal e hepática. A presença na dieta de compostos como os carotenóides podem contribuir para minimizar tais efeitos. Neste sentido, torna-se de grande importância à investigação dos efeitos benéficos de tais pigmentos frente ao estresse oxidativo, sendo o estudo com animais de laboratório uma opção viável. O presente trabalho avaliou a composição centesimal, a quantidade de bixina presente e ação terapêutica da semente de urucum e dos cristais de bixina na redução da toxidade da cisplatina sobre as desordens renais e hepáticas em ratos adultos, da linhagem wistar, machos. Os animais receberam o pré-tratamento com bixina (0,065 mg/kg de peso) e urucum (0,500mg/kg de peso) durante 28 dias, com controle de peso a cada dois dias, para ajustar as doses dos carotenóides utilizados. A cisplatina foi administrada intraperitonealmente (5mg/kg de peso) 48 horas antes do término do experimento. Após abate, o sangue foi coletado na artéria aorta ascendente e foram retirados o fígado para a extração da gordura, dosagens enzimáticas e índice de peroxidação lipídica e os rins para análise histológica. O resultado da composição centesimal mostrou que as sementes de urucum apresentaram características nutricionais desejáveis, com alto teor de proteínas e fibras. Os resultados das análises hepáticas mostraram que a aspartato aminotrasferase (AST), alanina aminotrasferase (ALT), uréia e creatinina apresentaram reduções significativas nos grupos que receberam o pré-tratamento com bixina e urucum. A cisplatina causou aumento da deposição de gordura hepática e da peroxidação lipídica. Na análise histológica observou-se que os animais do grupo cisplatina sem a presença de urucum ou bixina apresentaram alterações inflamatórias, caracterizadas por modificações glomerulares e aumento no número de polimorfonucleares (PMN). Os resultados deste estudo mostraram que houve proteção hepática e renal contra a injuria causada pela cisplatina, quando administrado o urucum ou a bixina na dieta dos animais, antes da injeção deste fármaco. / The annatto (Bixa orellana L.) is a Bixaceae family bushy plant, being a cultivation with a growing economic relevancy since that from seed's pericarp can be extracted a natural colorant with carotenoid constitution and bixin predominance. The presence of compounds like the carotenoids can cooperate to minimize the free radicals effects produced at the organism. Some chemotherapeutic agents as cisplatin can produce unwanted side effects to the patients under treatment, providing serum antioxidants levels decrease and free radicals activity increase, that may imply in hepatic and renal collapse. The presence of compounds like the carotenoids, in diet, can minimize such effects. For such reasons, the investigation of the benefits of these pigments takes great relevancy against the oxidant stress, while the analysis through laboratory animals was a viable option. This study evaluated the centesimal composition, the bixin quantity presence and the therapeutic action of annatto's seed and bixin crystals at cisplatin toxicity decrease on renal and hepatic disorders in wistar male rats. The animals received the pretreatment with bixin (0,065 mg/kg) and annatto (0,500 mg/kg) along twenty eight days, with weight control every two days to order of carotenoid dosage adjust. The cisplatin was intraperitoneally injected (5 mg/kg) forty four hours before the experiment ending. After animal euthanasia , the blood was collected in ascending aorta and the liver was removed to order of fat extraction, enzymatic dosages and lipid peroxidation tax. Also, the kidnyes was remover to to histological analysis. The centesimal composition results showed that annatto's seeds featured wanted nutritional traces with high protein and fiber content. The hepatic analysis results demonstrated that aspartate aminotransferase (AST), alanine aminotransferase (ALT), urea and creatinine levels decreased significantly in the groups receiving pretreatment with bixin and annatto. The cisplatin caused increased deposition of hepatic fat and lipid peroxidation. In the histological analysis was noticed that the animals which was given the cisplatin without annatto or bixin presence were found inflammatory alterations, characterized by glomerular changes and increased number of polymorphonuclear (PMN). The results of this study show a hepatic and renal protection against the injury caused by cisplatin, when applying annatto and bixin in the animals’ diet before injecting this drug.

O objetivo do presente projeto foi caracterizar a diversidade genética de 63 acessos de urucum (Bixa orellana), mantidos no Banco de Germoplasma do Instituto Agronômico (IAC), a partir da utilização de marcadores microssatélites. Para tanto foram desenvolvidos locos microssatélites para a espécie por meio de uma biblioteca genômica enriquecida. A partir da biblioteca genômica desenvolvida foram obtidas e sequenciadas um total de 84 colônias. Deste total, foram encontrados microssatélites em 57 colônias, o que representa 67,9% de enriquecimento. Foram identificados 70 microssatélites, sendo que destes, foram desenhados e selecionados um total de 31 iniciadores. Dentre estes, 25 iniciadores apresentaram produtos de amplificação, sendo 15 (60%) monomórficos para o grupo de indivíduos estudados. A caracterização dos acessos presentes no germoplasma de urucum, com os 10 iniciadores polimórficos permitiu identificar 38 alelos polimórficos, variando de 2 a 6 alelos por loco, obtendo-se uma média de 3,8 alelos por loco. Os valores de heterozigosidade esperada (He) variaram de 0,464 a 0,765, com média de 0,572. Por outro lado, a heterosigozidade observada (Ho) variou de 0 a 0,744, com média de 0,362. A partir dos índices de fixação de Wright foi possível inferir a taxa aparente de cruzamento, que neste caso foi de 0,39. Os valores de PIC observados neste estudo variaram de 0,359 a 0,725, com média de 0,497. Os marcadores BorB4, BorG3, BorC12, BorG4, BorA2 e BorF5_2 demonstraram ser moderadamente informativos enquanto os iniciadores BorB10, BorB12, BorF1 e BorE7 foram considerados marcadores altamente informativos. A análise de agrupamento para os genótipos avaliados apresentou estruturação em dois grandes grupos, um com acessos da região Norte e outro com os acessos da região Sudeste. Os valores das distâncias de Rogers modificada estimados a partir dos marcadores SSR, variaram de 0 a 0,968, podendo ser identificadas apenas duas duplicatas. O coeficiente de correlação de Pearson (r) entre as distancias genéticas e geográficas obtido com o teste de Mantel foi baixo (r = 0,367), embora significativo (P<0,01). A partir da análise bayesiana realizada pelo software Structure, o conjunto de acessos foi dividido em dois grupos, que coincidiram com os grupos obtidos na análise de agrupamento, demonstrando a consistência dos dados obtidos. Foi possível identificar que o grupo de acessos do Grupo 2 (região Norte) apresenta índices de diversidade superiores ao Grupo 1 (região Sudeste). Os valores médios obtidos de FST (0,183) e GST\' (0,194) indicam a existência de estruturação na amostra total e corrobora os resultados obtidos pela análise de agrupamento, e também com os dados obtidos pela análise de estruturação com o software Structure. Os valores médios de FIT (0,483) e HT\' (0.632) demonstraram a elevada diversidade genética no conjunto de acessos estudado. O fato de que os valores de FIS e GIS sejam maiores do que os valores de FST e GST para praticamente todos os locos, indicam a existência de maior diversidade dentro de cada grupo de acessos do que entre os grupos. A manutenção do banco ativo de germoplasma de urucum possibilita a preservação do patrimônio genético e pode fornecer matéria prima para as atividades de melhoramento e fomento da cadeia produtiva da cultura. / The aim of this project was to characterize the genetic diversity of 63 accessions of annatto (Bixa orellana), maintained at the Germplasm Bank of the Agronomic Institute (IAC), using microsatellite markers. For that purpose, microsatellite loci have been developed for this species through an enriched DNA genomic library. From the genomic library developed a total of 84 colonies were obtained and sequenced. Microsatellites were found in 57 colonies, representing 67.9% of enrichment. Seventy microsatellites were identified and, from those, a total of 31 primers were selected. Among these, 25 primers showed amplification products and 15 (60%) were monomorphic for the group of accessions studied. The germplasm accessions characterization with the 10 polymorphic primers showed 38 polymorphic alleles, ranging from 2 to 6 alleles per locus, yielding an average of 3.8 alleles per locus. Values of expected heterozygosity (He) ranged from 0.464 to 0.765, averaging 0.572. Moreover, the observed heterozygosity (Ho) ranged from 0 to 0.744, averaging 0.362. From the Wright\'s fixation index, it was possible to infer the apparent outcrossing rate, which in this case was 0.39. The PIC values observed in this study ranged from 0.359 to 0.725, averaging 0.497. The markers BorB4, BorG3, BorC12, BorG4, and BorA2 BorF5_2 were shown to be moderately informative, and the primers BorB10, BorB12, BorF1 BorE7 were considered highly informative markers. The cluster analysis for the genotypes showed structuring into two major groups, one with the accessions from the North and another with the accessions from the Southeast. The values of the modified Rogers distances estimated from the SSR markers ranged from 0 to 0.968, and only two duplicates were identified. The Pearson correlation coefficient (r) between genetic and geographic distances obtained with the Mantel test was low (r = 0.367), although significant (P <0.01). From the Bayesian analysis performed by the software Structure, the accessions were divided into two groups, which coincided with the groups obtained from the cluster analysis, demonstrating the consistency of the results obtained. It was possible to identify that the accessions in Group 2 (Northern region) present diversity indexes higher than Group 1 (Southeast). The average values of FST (0.183) and GST\' (0.194) indicate the existence of genetic structure in the total sample and confirms the results obtained in the cluster analysis, and also with the data obtained in the structure analysis using the software Structure. The average values of FIT (0.483) and HT\' (0.632) demonstrated the high genetic diversity among the accessions studied. The fact that the FIS and GIS values are higher than the values of FST and GST for almost all loci indicates that diversity is higher within each group than between groups of accessions. Maintaining the annatto germplasm bank enables the preservation of genetic resources and can provide material for breeding activities and improvements in the crop production chain.

Orientador: Maria Ângela de Almeida Meireles / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-23T09:18:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigues_LiaraMacedo_M.pdf: 5471478 bytes, checksum: 56cabaa48e87c46740a324d358f13217 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O consumo de produtos naturais e a demanda por tecnologias verdes estão crescendo a cada dia, então é imprescindível alcançar um processo viável de fabricação na indústria alimentícia para a produção de aditivos, tais como corantes naturais. O urucuzeiro (Bixa orellana L.) é uma planta nativa da América tropical, cujas sementes são cobertas por uma resina vermelha que contém como pigmento principal o carotenoide bixina. O objetivo deste trabalho foi obter de extratos contendo bixina a partir de sementes de Urucum desengorduradas com CO2 supercrítico. Com esse intuito foram feitas extrações com líquido pressurizado (PLE - Pressurized Liquid Extraction) usando etanol como solvente, variando as condições de temperatura, pressão e proporção solvente/matéria prima (S/F). Extrações com líquido a baixa pressão (LPSE ¿ Low Pressure Solvent Extraction) foram realizadas com etanol e água, variando as condições de temperatura e proporção solvente/matéria prima (S/F), usando ou não o ultrassom (banho ultrassônico de frequência 40 kHz). A composição química dos extratos foi analisada quanto ao teor de bixina, por método espectrofotométrico. PLE apresentou maior rendimento em 60°C e 10 MPa, com valores de 7,22 (%, b.s.) para rendimento global (X0), e 9,07 (%, b.s.) em rendimento de extração de bixina (RB). LPSE mostrou os melhores resultados com o uso de etanol como solvente a 40 °C assistido por ultrassom, com valores de 13,6 % (b.s.) para X0 e 31,6 % (b.s.) no BY, no entanto, a análise de variância indicou serem significativas as diferenças avaliadas somente para as variáveis temperatura e solvente. Então, finalmente, três condições foram selecionadas para o estudo cinético de extração usando o método LPSE com etanol como solvente: dois deles usando sementes desengorduradas, um a 60 °C e outro a 50 °C; e uma terceira extração usando sementes in natura a 60 °C para observar diferenças no rendimento de extração de bixina (sem empregar o ultrassom nessas cinéticas). O pré-tratamento (remoção da fração lipídica por SFE) das sementes facilitou a separação subsequente da bixina, com RB de aproximadamente 28 %, sem agitação ou atrito, simplesmente valendo-se de um sistema de extração com baixa pressão. Para auxiliar a interpretação dos resultados, algumas amostras de sementes de Urucum foram analisadas por MEV-Microscopia Eletrônica de Varredura. Muito embora o uso de banho ultrassônico não tenha afetado significativamente X0 e RB, as micrografias indicaram modificações na estrutura da matriz / Abstract: The consumption of natural products and the demand for green technologies is growing each day, so is a major concern to accomplish a viable manufacturing process in Food Industry for additives production, such as natural dyes. The annatto tree (Bixa orellana L.) is originally from American tropics, whose seeds are covered by a red resin that contains the main pigment, the bixin carotenoid. The aim of this study was to obtain extracts containing bixin from defatted annatto seeds by supercritical CO2. Extractions were performed with pressurized liquid (PLE - Pressurized Liquid Extraction), using ethanol as solvent and temperature, pressure and ratio solvent/raw material (S/F) as variables. Extractions at low pressure (LPSE ¿ Low Pressure Solvent Extraction) were also carried out, with ethanol and water, varying temperature, solvent/raw material (S/F) proportion and using or not using ultrasound (ultrasonic bath 40 kHz frequency). The spectrophotometric method was employed to quantify the amount of bixin. PLE showed higher yield at 60 °C and 10 MPa, with values of 7.22 (% d.b.) for overall yield (X0), and 9.07 (% d.b.) in bixin yield extraction (BY). LPSE showed better results when using ethanol as solvent at 40 °C assisted by ultrasound, with values of 13.6% (d.b.) to X0 and 31.6% (d.b.) in BY, however analysis of variance indicates significant differences only for temperature, and solvent. Thus, finally, three were the selected conditions for the kinetic extractions studies using LPSE method with ethanol as solvent: two of them using defatted seeds, one at 60 °C and the other at 50 °C; and a third extraction using in nature seeds at 60 °C for observing differences in bixin yield (without using the ultrasound for all these kinects). The pretreatment employed on seeds (removal of the lipid fraction by SFE) facilitated the subsequent separation of bixin resulting in a BY of approximately 28%, with no agitation or friction, simply applying an extraction system at low pressure. In order to assist the interpretation of results some samples of Annatto seeds were analyzed by SEM-Scanning Electron Microscopy. Even though the use of the ultrasonic bath had not significantly affected X0 and BY, the micrographs indicate changes in the vegetal matrix structure / Mestrado / Engenharia de Alimentos / Mestra em Engenharia de Alimentos