Introdução: O café é a segunda bebida mais consumida do mundo. O grão de café é uma das mais importantes \"commodities\" alimentares, sendo o principal produto de exportação agrícola. A produção mundial de café na safra 2016-2017 alcançou 153,869 milhões de sacas de 60 quilos. A bebida de café é consumida sob diversos métodos e preparações e a adição de açúcar e/ou leite são as mais comuns. O crescente consumo de cápsula de café expresso vem ganhando os lares da população brasileira com aumento de 29 % de 2010 a 2015, com estimativa de crescimento na ordem de 18 % de 2015 até 2020. A busca por diferentes tipos de café está relacionada com os efeitos sensoriais que o café pode exercer para os humanos. Entretanto, o café é considerado uma bebida bioativa com efeito antioxidante que atua como anticancerígeno, anti-obesidade, antidiabético, anti-hipertensivo e hepatoprotetor. Deste modo faz-se necessário avaliar a atividade antioxidante das cápsulas de café expresso de acordo com sua intensidade (torra) e avaliar o efeito da adição de ingrediente sobre os compostos fenólicos, a atividade antioxidante e sua bioacessibilidade. Objetivo: Avaliar o efeito de diferentes intensidades de torra e da adição de ingrediente sobre os compostos fenólicos e a atividade antioxidante das cápsulas de café expresso e sua bioacessibilidade. Material e Métodos: O presente projeto foi dividido em dois ensaios. O primeiro ensaio contou com quatorze cápsulas comerciais de café expresso, sendo treze tradicionais e uma descafeinada. O segundo ensaio contou com três cápsulas, sendo duas tradicionais e uma descafeinada. Todas foram adquiridas em estabelecimentos comerciais da cidade de São Paulo. No primeiro ensaio as bebidas foram preparadas como descrito na embalagem usando uma cafeteira doméstica e água. No segundo ensaio, às bebidas (preparadas de acordo ao primeiro ensaio), foram adicionados 40 mL leite e/ou 5 g de açúcar. A atividade antioxidante foi investigada pelo ensaio de eliminação de radicais ABTS, pela capacidade de absorção de radicais peroxila de oxigênio pelo (ORAC) e a capacidade de eliminação de radicais DPPH. O teor total de fenólicos foi determinado pelo método de Folin-Ciocalteau, as melanoidinas foram avaliadas pela absorbância a 420 nm e a digestão in vitro foi realizada por hidrólise assistida por enzimas digestivas. O perfil fenólico foi avaliado por CLAE/DAD. A capacidade de inibição da peroxidação lipídica foi determinada pela medição de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS). Resultados: No primeiro ensaio, todas as bebidas de café em cápsula apresentaram atividade antioxidante de acordo os métodos ORAC, DPPH e ABTS, variando de acordo a intensidade (torra) de cada cápsula. O teor de fenólicos variou de 191,41 a 374,36 mg equivalentes de ácido clorogênico/dose de café e as melanoidinas variaram entre 0,197 nm e 0,372 nm. No segundo ensaio, os fenólicos totais variaram de 129,40 a 541,81 mg equivalentes de ácido clorogênico/dose nas bebidas digeridas e não digeridas, respectivamente. A atividade antioxidante foi maior nas bebidas com adição de leite. O teor total de fenólicos foi maior nas amostras não digeridas. O perfil fenólico encontrado nas amostras não digeridas e digeridas, foi cafeína, ácido clorogênico, ácido cafeico, ácido p-cumárico e ácido ferúlico. Após a digestão in vitro, os ácidos fenólicos e a cafeína estavam mais bioacessíveis nas bebidas de café com adição leite e com leite e açúcar em comparação com as bebidas de café puras. As bebidas não digeridas apresentaram menor produção de TBARS em relação àquelas digeridas. Conclusão: Todas bebidas de café expresso em cápsulas estudadas apresentaram atividade antioxidante. A maior intensidade da torra pode influenciar a quantidade de fenólicos totais e atividade antioxidante. O conteúdo de ácidos fenólicos e cafeína e a atividade antioxidante das bebidas dependem dos ingredientes adicionado à preparação. Os compostos são mais bioacessíveis em bebidas com leite com açúcar e com leite, em comparação com bebidas puras. Os resultados sugerem que existem interações entre ácidos fenólicos e componentes do leite por meio de interação hidrofóbicas e/ou hidrofílicas que afetam a biodisponibilidade de ambos. / Introduction: Coffee is the second most consumed drink in the world. Coffee beans are one of the most important food \"commodities\" being the main agricultural export product. World coffee production in the 2016-2017 harvest reached 153,869 million bags of 60 kilos. The coffee drink is consumed of several methods and preparations, the addition of sugar and / or milk is the most common. The increasing consumption of espresso capsules has been gaining the homes of the Brazilian population with a 29% increase from 2010 to 2015, with an estimated growth of around 18% from 2015 to 2020. The search for different types of coffee is related to the sensory effects that coffee can exert on humans. However, coffee is considered a bioactive beverage with antioxidant effect that acts as anticancer, anti-obesity, antidiabetic, antihypertensive and hepatoprotective Thus, it is necessary to evaluate the antioxidant activity of the espresso capsules according to their intensity (roast) and to evaluate the effect of the addition of the ingredient on the phenolic compounds, the antioxidant activity and its bioacessibilide. Objective: To evaluate the effect of different roast intensities and the addition of the ingredient on the phenolic compounds and the antioxidant activity of the espresso capsules and its bioaccessibility. Material and Methods: The present project was divided into two trials. The first trial included: Fourteen commercial espresso capsules, thirteen traditional and one decaffeinated. The second trial had three capsules, two traditional and one decaffeinated. Both were purchased at food stores in the city of São Paulo. In the first assay the beverages were prepared as described on the package using a domestic kettle and water. In the second assay, the beverages were prepared according to the first test, but 40 ml of milk and / or 5 g of sugar. The antioxidant activity was investigated by the ABTS radical scavenging assay, oxygen radical scavenging ability (ORAC) and the DPPH radical scavenging ability. The total phenolic content was determined by the Folin-Ciocalteau method, as melanoidins were evaluated for absorbance at 420 nm and an in vitro digestion was performed by digestive enzyme assisted hydrolysis. The phenolic profile was evaluated by HPLC / DAD. Lipid peroxidation was determined by the action of thiobarbituric acid reactive substances (TBARS). Results: In the first trial, all capsule coffee beverages presented antioxidant activity according to the ORAC, DPPH and ABTS methods, varying according to the intensity (roast) of each capsule. The phenolic range ranged from 191.41 to 374.36 mg of chlorogenic acid equivalent / mL of coffee and the melanoidins ranged from 0.197 nm to 0.372 nm. In the second assay, total phenolics ranged from 129.40 to 541.81 mg equivalents of chlorogenic acid / dose in the digested and undigested beverages, respectively. The antioxidant activity was higher in beverages with milk addition. The total phenolic content was higher in the undigested samples. The phenolic profile found in the undigested and digested samples was caffeine, chlorogenic acid, caffeic acid, p-coumaric acid and ferulic acid. After in vitro digestion, phenolic acids and caffeine were more bioaccessible in coffee drinks with added milk and with milk and sugar compared to pure coffee beverage. Undigested beverages presented lower TBARS production in relation to those digested. Conclusions: All espresso drinks in capsules studied have antioxidant activity. The intensity can influence the amount of total phenolics and antioxidant activity. The content of phenolic acids and caffeine and the antioxidant activity of the beverages depend on the ingredients added to the preparation. The compounds are more bioavailable in milk and sugar milk beverages compared to pure beverages. The results suggest that there are interactions between phenolic acids and milk components through hydrophobic and / or hydrophilic interaction that affects the bioavailability of both.

Circa l’1% della popolazione mondiale è colpita da celiachia. I celiaci sono costretti a seguire una dieta priva di glutine e molto spesso quest’ultima risulta essere sbilanciata e/o carente in molti nutrienti. Recentemente, l’uso di matrici alternative al frumento, come pseudocereali, legumi e cultivar di riso pigmentate sta riscuotendo grande interesse a causa del loro elevato quantitativo di composti bioattivi (polifenoli). Quindi, considerando l’importanza attuale dei polifenoli sia nella formulazione tecnologica che nella promozione di aspetti salutistici degli alimenti senza glutine, lo scopo di questa tesi è stata basata su: 1) profilazione dei polifenoli in matrici prive di glutine (farine non di frumento, legumi, pseudocereali e frutta secca) e loro proprietà antiossidanti in vitro; 2) valutazione dell’impatto di trattamenti termici e di fermentazioni microbiche sul profilo fenolico di queste matrici prive di glutine; 3) valutazione del ruolo dei polifenoli come inibitori degli enzimi amilolitici; e 4) valutazione del destino dei polifenoli caratterizzanti alimenti senza glutine durante processi in vitro simulanti digestione gastrointestinale e fermentazione fecale. I polifenoli sono stati analizzati sfruttando tecniche di metabolomica mirata/non-mirata. / Around 1% of world population is affected by coeliac disease. Coeliac people are constrained to follow a strict gluten free (GF) diet and very often this latter is unbalanced and lacks in many nutrients. In the last years, the exploitation of alternative crops or underutilized species, such as pseudocereals, legumes and pigmented cereal cultivars, is gaining interest because of their amount and profile of bioactive compounds, such as polyphenols. Therefore, considering the actual importance of polyphenols for both the formulation of GF foods and their health-promoting properties, the current PhD thesis was based on: 1) the profiling of polyphenols in GF raw materials (such as non-wheat flours, legumes, pseudocereals and nuts) and their in vitro antioxidant activities; 2) the evaluation of the impact of different heat treatments and microbial fermentations on the phenolic profile of GF raw materials; 3) the investigation of polyphenols in GF foods as inhibitors of digestive enzymes; and 4) the assessment of the fate of polyphenols characterizing GF foods during simulated in vitro gastrointestinal and fermentation processes. Polyphenols were analysed by means of targeted/untargeted metabolomics-based approaches (i.e., high resolution chromatography and mass spectrometry platforms).

Subprodutos de frutas são rotineiramente descartados pelas indústrias. Porém, são ricos em compostos bioativos, podendo ser utilizados como ingredientes em produtos funcionais, promovendo a saúde e minimizando o impacto ambiental. O objetivo deste trabalho foi estudar o potencial funcional de subprodutos desidratados de acerola e de laranja, como fontes de compostos fenólicos, e desenvolver leites fermentados probióticos adicionados deste resíduo, avaliando suas características físico-químicas durante o armazenamento sob refrigeração (28 dias; 4 ± 1 °C), bem como o impacto das condições gastrointestinais sobre os flavonoides e as cepas probióticas. Os subprodutos foram obtidos em indústrias de processamento de frutas do estado de São Paulo, e foram realizadas as seguintes análises para caracterizá-los: composição centesimal, teores de vitamina C, minerais, fibras alimentares, compostos fenólicos totais e proantocianidinas, capacidade antioxidante in vitro e perfil cromatográfico de flavonoides (CLAE). Foram elaboradas quatro formulações de leites fermentados: F0 (controle), sem adição de resíduo de acerola (RA); F2, com 2% de RA; F5, com 5% de RA; F10, com 10% de RA. Adicionou-se a cultura probiótica ABT-4 nos produtos, constituída de duas cepas probióticas: Bifidobacterium animalis subsp lactis Bb-12 e Lactobacillus acidophilus La-5, além da cultura starter Streptococcus thermophilus. As seguintes análises foram realizadas com as formulações de leites fermentados, durante o armazenamento sob refrigeração (28 dias, 4 ± 1 °C): composição centesimal, pH, acidez, viabilidade dos microrganismos, teor de compostos fenólicos totais (CF), cor e textura instrumentais. Além disso, os leites fermentados foram submetidos a condições gastrointestinais simuladas in vitro, para avaliação do impacto na viabilidade das cepas probióticas e nos compostos fenólicos. O RA mostrou-se excelente fonte de vitamina C (605 mg/100 g b.u.), além de apresentar melhor capacidade antioxidante in vitro do que o RL. Proantocianidinas foram encontradas apenas no RA, na concentração de 617 &#181;g EC/g b.s. O teor de compostos fenólicos totais do RA (3240 &#181;g EAG/100 g b.s.) foi 3,6 vezes maior que o do RL. Os principais compostos fenólicos encontrados no RA foram: derivados de quercetina, procianidina B1, rutina, e derivados de caempferol. No RL, foram identificados: naringenina, sinensetina, homorientina, isovitexina e derivados de ácido clorogênico. Os subprodutos estudados apresentaram elevados teores de fibras totais (acima de 60%) e proteínas totais (RA: 10,4%; RL: 9,9%), além de reduzido teor de lipídeos totais (RA: 1,6%; RL: 2,6%). Os principais minerais identificados em ambos os resíduos foram: potássio, magnésio, cálcio e fósforo. Quanto às quatro formulações de leites fermentados, estas apresentaram baixo teor de lipídeos totais (menor que 1%), e o teor de proteínas totais variou entre 3,9 e 5,1 g/100 g, estando de acordo com a legislação vigente para este tipo de produto. O pH das formulações F0 (controle) e F2 manteve-se estável significativamente (p > 0,05) ao longo do período de armazenamento sob refrigeração (28 dias; 4 ± 1 °C), e das outras formulações sofreu pequena queda, mesmo assim mantendo-se acima de 4,5. A acidez das formulações, que variou entre 0,92 a 1,28 mg de ácido lático/g, aumentou entre os dias 1 e 14 de armazenamento, depois se manteve até o final da vida de prateleira. O RA não interferiu de maneira negativa nas populações de microrganismos analisadas durante o armazenamento, já que as formulações F2, F5 e F10 mantiveram suas populações em torno de 8 log UFC/g. Quanto ao teor de CF, as amostras diferiram significativamente entre si (p < 0,05), sendo que F0 apresentou teor em torno de 5 vezes inferior a F10 (21,13 e 101,13 &#181;g EAG/100 g, respectivamente, no dia 1). A cor dos produtos se manteve até o final da vida de prateleira, e diferiram significativamente (p < 0,05) entre si. O RA influenciou pouco nos parâmetros de textura dos leites fermentados, mas a formulação controle foi a única que perdeu adesividade. Após a fase gástrica da digestão simulada in vitro, no 7° dia de armazenamento, as populações de bactérias probióticas diminuíram drasticamente (quedas em torno de 3 a 5 log UFC/g), e após a fase entérica não foram detectadas contagens. Por outro lado, os flavonoides encontrados nos leites fermentados adicionados de RA aumentaram em torno de 2 a 5 vezes, após a fase gástrica, mantendo-se ou sofrendo pequena queda após fase entérica. Estes resultados mostram que o pó de subprodutos de acerola é um valioso ingrediente a ser utilizado em alimentos funcionais, pois é rico em vitamina C, fibras e compostos fenólicos, agregando valor nutricional, além de servir como antioxidante natural. Seus flavonoides parecem ser altamente resistentes aos ácidos e sais da digestão, podendo, assim, exercer efeitos positivos sobre a saúde. / Fruits by-products are routinely discarded by industries. However, they are rich in bioactive compounds, and can be used as ingredients in functional foods, promoting health and minimizing environmental impact. The objective of this study was to investigate the functional potential of acerola and orange dehydrated by-products, as sources of phenolic compounds, and to develop probiotic fermented milks suplemented with this residues, evaluating its physico-chemical characteristics during refrigerated storage (28 days, 4 ± 1 °C), as well as the impact of gastrointestinal conditions on flavonoids and probiotic strains. The by-products were obtained from fruit processing industries of São Paulo, and the following analyzes were performed to characterize them: contents of moisture, ash, lipids, proteins, vitamin C, minerals, dietary fibers, total phenolic compounds and proanthocyanidins, antioxidant capacity in vitro and flavonoids chromatographic profile (HPLC). Were elaborated four formulations of fermented milks: F0 (control), without addition of acerola residue (AR); F2, with 2% AR; F5, with 5% AR; F10, with 10% AR. Was used the probiotic culture ABT-4, composed of two probiotic strains, Bifidobacterium animalis subsp lactis Bb-12 and Lactobacillus acidophilus La-5, in addition to the starter culture Streptococcus thermophilus. During the refrigerated storage (28 days, 4 ± 1 °C), the following analyzes were performed with the fermented milks: contents of moisture, ash, lipids and proteins, pH, acidity, viability of microorganisms, total phenolic compounds (PC), instrumental color and texture. In addition, the fermented milks were submitted to in vitro simulated gastrointestinal conditions to evaluate the impact on the viability of probiotic strains and phenolic compounds. AR presented excellent content of vitamin C (605 mg/100 g), in addition to presenting better antioxidant capacity in vitro than orange residue (OR). Proanthocyanidins were found only in AR (617 &#181;g CE/g). The PC content of AR (3240 &#181;g GAE/100 g) was 3.6 higher than in OR. The phenolic compounds identified in AR were quercetin-3-rhamnoside, rutin and others quercetin derivatives, procyanidin B1 and kaempferol derivatives. In OR, were identified naringenin, sinensetin, homorientin, isovitexin and chlorogenic acid derivatives. The by-products studied showed high total fibers content (above 60%) and total proteins (AR: 10.4%, OR: 9.9%), as well as reduced total lipids content (AR: 1.6%; OR: 2.6%). Both residues showed high levels of potassium, calcium, magnesium and phosphorus. The four formulations of fermented milks presented low total lipids content (below 1%), and the total proteins content ranged from 3.9 to 5.1 g/100 g, being in agreement with the legislation. The pH of F0 (control) and F2 formulations remained stable (p > 0.05) throughout the refrigerated storage period (28 days, 4 ± 1 °C), and the other formulations showed a small decreased, even thus remaining above 4.5. The acidity of the formulations, ranging from 0.92 to 1.28 mg of lactic acid/g, increased between days 1 and 14 of storage, then remained until the end of shelf life. The AR did not negatively interfere in the populations of microorganisms analyzed during storage, since the formulations F2, F5 and F10 maintained their populations around 8 log CFU/g. Regarding PC content, the samples differed significantly (p < 0.05), with F0 being about 5 lower than F10 (21.13 and 101.13 &#181;g GAE/100 g, respectively, in the day 1). The instrumental color of the products remained until the end of shelf life, and differed significantly (p < 0.05) from each other. The AR influenced a little in the texture parameters of the fermented milks, but the control formulation was the only one that lost adhesiveness. After the gastric phase of the simulated digestion in vitro, on the 7th day of storage, the populations of probiotic bacteria decreased dramatically (of 3 to 5 log CFU/g), and after the enteric phase no colonies were detected. On the other hand, the flavonoids found in the fermented milks that were suplemented with AR increased from 2 to 5 times, after the gastric phase, maintaining or suffering small decreased after enteric phase. These results show that acerola by-products powder is a valuable ingredient to be used in functional foods because it is rich in vitamin C, dietary fibers and phenolic compounds, adding nutritional value, and serving as a natural antioxidant. Its flavonoids appear to be highly resistant to the acids and salts of digestion and can thus have positive effects on health.

Submitted by Maike Costa (maiksebas@gmail.com) on 2017-09-05T13:57:56Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1065428 bytes, checksum: 87d41d3e8d39921b88e283f449f37caa (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-05T13:57:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1065428 bytes, checksum: 87d41d3e8d39921b88e283f449f37caa (MD5) Previous issue date: 2016-03-21 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Salmonella enterica subespecie enterica is a pathogen frequently involved in outbreaks worldwide. Serovars S. Enteritidis e S. Typhimurium belonging to paghe type 4 (PT4) are prevalent among the etiological agentes of salmonellosis outbreaks involving chicken meat. The aim of this study was to assess changes in thermotolerance and capability to survive to gastrointestinal conditions of Salmonella Enteritidis PT4 and S. Typhimurium PT4 incorporated in chicken breast following exposure to abiotic stresses (cold, acid and osmotic) imposed during food processing. The effects of stressing conditions imposed by Origanum vulgare L. essential oil (oregano), a candidate substance for use as antimicrobial in foods, was also assessed. The exposure to cold stress (5°C for 5 h) did not result in increased tolerance to acid stress (lactic acid at 5 μL/g and 2.5 μL/g) in all tested strains. Cells of S. Typhimurium and S. Enteritidis previously exposed to acid stress showed higher tolerance to osmotic stress (NaCl at 75 mg/g or 37.5 mg/g,) compared to non-acid-exposed cells. The exposure to osmotic stress without previous exposure to acid stress caused a salt-concentration dependent decrease in S. Enteritidis or S. Typhimurium. Exposure to oregano essential oil at subinhibitory concentrations (1.25 μL/g and 0.625 μL/g) decreased the acid and omostic tolerance in both S. Enteritidis and S. Typhimurium. The subsequent exposure to cold, acid and osmotic stress conditions increased the thermotolerance in all test strains. Under simulated gastrointestinal conditions, the cells that survived the subsequent stress exposure (persisters) showed higher tolerance to acidic conditions (approximately 1.2 log CFU/g) compared with control cells. Persisters cells of S. Enteritidis and S. Typhimurium showed higher survival rates at the end of the in vitro digestion. These results show that subsequent exposure to stress conditions increase the thermotolerance and enhanced the survival under gastrointestinal condition in S. Enteritidis PT4 and S. Typhimurium PT4, which may contribute to the persistence of this pathogen within food matrix and host. / Salmonella enterica subespécie enterica é um patógeno frequentemente envolvido em surtos alimentares em todo o mundo. Os sorovares S. Enteritidis e S. Typhimurium pertencentes ao fagotipo 4 (PT4) são prevalentes entre os agentes etiológicos de surtos de salmonelose envolvendo carne de frango. O objetivo do presente estudo foi avaliar mudanças na termotolerância e a capacidade de sobreviver em condições gastrointestinais simuladas de Salmonella Enteritidis PT4 e S. Typhimurium PT4 inoculadas em peito de frango após a exposição subsequente a estresses abióticos (frio, ácido e osmótico) impostos durante o processamento de alimentos. Os efeitos da exposição ao óleo essencial de Origanum vulgare L. (orégano), uma substância proposta para uso como antimicrobiano em alimentos também foram avaliados. A exposição ao estresse frio (5 °C durante 5 h) não aumentou a viabilidade das células na exposição subsequente ao estresse ácido (ácido láctico - 5 μL/g e 2,5 μL/g) nas cepas testadas. Células de S. Enteritidis ou S. Typhimurium previamente expostas ao estresse ácido mostraram maior tolerância ao estresse osmótico (NaCl - 75 mg/g e 37,5 mg/g) em comparação com células não expostas ao ácido. A exposição ao estresse osmótico sem prévia exposição ao estresse ácido causou um decréscimo concentração-dependente em ambas as cepas testadas. A exposição ao óleo essencial de orégano em concentrações subletais (1,25 μL/g e 0,625 μL/g) diminuiu a tolerância ao estresse ácido e osmótico em S. Enteritidis e S. Typhimurium. A exposição subsequente aos estresses frio, ácido e osmótico em todas as concentrações testadas aumentou a termotolerância nas cepas testadas. Em condições gastrointestinais simuladas, as células sobreviventes dos tratamentos de subsequente exposição ao estresse (células persistentes) apresentaram maior tolerância às condições ácidas em comparação às células controles. Células persistentes de S. Enteritidis e S. Typhimurium apresentaram taxas de sobrevivência maiores (aproximadamente 1,2 log UFC/g) que as células controle no final da digestão in vitro. Estes resultados mostram que a exposição subsequente a condições de estresse aumenta a termotolerância e a sobrevivência em condições gastrointestinais em S. Enteritidis PT4 e S. Typhimurium PT4, o que pode contribuir para a persistência deste patógeno na matriz alimentar e no hospedeiro.

Introdução: O café é a segunda bebida mais consumida do mundo. O grão de café é uma das mais importantes \"commodities\" alimentares, sendo o principal produto de exportação agrícola. A produção mundial de café na safra 2016-2017 alcançou 153,869 milhões de sacas de 60 quilos. A bebida de café é consumida sob diversos métodos e preparações e a adição de açúcar e/ou leite são as mais comuns. O crescente consumo de cápsula de café expresso vem ganhando os lares da população brasileira com aumento de 29 % de 2010 a 2015, com estimativa de crescimento na ordem de 18 % de 2015 até 2020. A busca por diferentes tipos de café está relacionada com os efeitos sensoriais que o café pode exercer para os humanos. Entretanto, o café é considerado uma bebida bioativa com efeito antioxidante que atua como anticancerígeno, anti-obesidade, antidiabético, anti-hipertensivo e hepatoprotetor. Deste modo faz-se necessário avaliar a atividade antioxidante das cápsulas de café expresso de acordo com sua intensidade (torra) e avaliar o efeito da adição de ingrediente sobre os compostos fenólicos, a atividade antioxidante e sua bioacessibilidade. Objetivo: Avaliar o efeito de diferentes intensidades de torra e da adição de ingrediente sobre os compostos fenólicos e a atividade antioxidante das cápsulas de café expresso e sua bioacessibilidade. Material e Métodos: O presente projeto foi dividido em dois ensaios. O primeiro ensaio contou com quatorze cápsulas comerciais de café expresso, sendo treze tradicionais e uma descafeinada. O segundo ensaio contou com três cápsulas, sendo duas tradicionais e uma descafeinada. Todas foram adquiridas em estabelecimentos comerciais da cidade de São Paulo. No primeiro ensaio as bebidas foram preparadas como descrito na embalagem usando uma cafeteira doméstica e água. No segundo ensaio, às bebidas (preparadas de acordo ao primeiro ensaio), foram adicionados 40 mL leite e/ou 5 g de açúcar. A atividade antioxidante foi investigada pelo ensaio de eliminação de radicais ABTS, pela capacidade de absorção de radicais peroxila de oxigênio pelo (ORAC) e a capacidade de eliminação de radicais DPPH. O teor total de fenólicos foi determinado pelo método de Folin-Ciocalteau, as melanoidinas foram avaliadas pela absorbância a 420 nm e a digestão in vitro foi realizada por hidrólise assistida por enzimas digestivas. O perfil fenólico foi avaliado por CLAE/DAD. A capacidade de inibição da peroxidação lipídica foi determinada pela medição de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS). Resultados: No primeiro ensaio, todas as bebidas de café em cápsula apresentaram atividade antioxidante de acordo os métodos ORAC, DPPH e ABTS, variando de acordo a intensidade (torra) de cada cápsula. O teor de fenólicos variou de 191,41 a 374,36 mg equivalentes de ácido clorogênico/dose de café e as melanoidinas variaram entre 0,197 nm e 0,372 nm. No segundo ensaio, os fenólicos totais variaram de 129,40 a 541,81 mg equivalentes de ácido clorogênico/dose nas bebidas digeridas e não digeridas, respectivamente. A atividade antioxidante foi maior nas bebidas com adição de leite. O teor total de fenólicos foi maior nas amostras não digeridas. O perfil fenólico encontrado nas amostras não digeridas e digeridas, foi cafeína, ácido clorogênico, ácido cafeico, ácido p-cumárico e ácido ferúlico. Após a digestão in vitro, os ácidos fenólicos e a cafeína estavam mais bioacessíveis nas bebidas de café com adição leite e com leite e açúcar em comparação com as bebidas de café puras. As bebidas não digeridas apresentaram menor produção de TBARS em relação àquelas digeridas. Conclusão: Todas bebidas de café expresso em cápsulas estudadas apresentaram atividade antioxidante. A maior intensidade da torra pode influenciar a quantidade de fenólicos totais e atividade antioxidante. O conteúdo de ácidos fenólicos e cafeína e a atividade antioxidante das bebidas dependem dos ingredientes adicionado à preparação. Os compostos são mais bioacessíveis em bebidas com leite com açúcar e com leite, em comparação com bebidas puras. Os resultados sugerem que existem interações entre ácidos fenólicos e componentes do leite por meio de interação hidrofóbicas e/ou hidrofílicas que afetam a biodisponibilidade de ambos. / Introduction: Coffee is the second most consumed drink in the world. Coffee beans are one of the most important food \"commodities\" being the main agricultural export product. World coffee production in the 2016-2017 harvest reached 153,869 million bags of 60 kilos. The coffee drink is consumed of several methods and preparations, the addition of sugar and / or milk is the most common. The increasing consumption of espresso capsules has been gaining the homes of the Brazilian population with a 29% increase from 2010 to 2015, with an estimated growth of around 18% from 2015 to 2020. The search for different types of coffee is related to the sensory effects that coffee can exert on humans. However, coffee is considered a bioactive beverage with antioxidant effect that acts as anticancer, anti-obesity, antidiabetic, antihypertensive and hepatoprotective Thus, it is necessary to evaluate the antioxidant activity of the espresso capsules according to their intensity (roast) and to evaluate the effect of the addition of the ingredient on the phenolic compounds, the antioxidant activity and its bioacessibilide. Objective: To evaluate the effect of different roast intensities and the addition of the ingredient on the phenolic compounds and the antioxidant activity of the espresso capsules and its bioaccessibility. Material and Methods: The present project was divided into two trials. The first trial included: Fourteen commercial espresso capsules, thirteen traditional and one decaffeinated. The second trial had three capsules, two traditional and one decaffeinated. Both were purchased at food stores in the city of São Paulo. In the first assay the beverages were prepared as described on the package using a domestic kettle and water. In the second assay, the beverages were prepared according to the first test, but 40 ml of milk and / or 5 g of sugar. The antioxidant activity was investigated by the ABTS radical scavenging assay, oxygen radical scavenging ability (ORAC) and the DPPH radical scavenging ability. The total phenolic content was determined by the Folin-Ciocalteau method, as melanoidins were evaluated for absorbance at 420 nm and an in vitro digestion was performed by digestive enzyme assisted hydrolysis. The phenolic profile was evaluated by HPLC / DAD. Lipid peroxidation was determined by the action of thiobarbituric acid reactive substances (TBARS). Results: In the first trial, all capsule coffee beverages presented antioxidant activity according to the ORAC, DPPH and ABTS methods, varying according to the intensity (roast) of each capsule. The phenolic range ranged from 191.41 to 374.36 mg of chlorogenic acid equivalent / mL of coffee and the melanoidins ranged from 0.197 nm to 0.372 nm. In the second assay, total phenolics ranged from 129.40 to 541.81 mg equivalents of chlorogenic acid / dose in the digested and undigested beverages, respectively. The antioxidant activity was higher in beverages with milk addition. The total phenolic content was higher in the undigested samples. The phenolic profile found in the undigested and digested samples was caffeine, chlorogenic acid, caffeic acid, p-coumaric acid and ferulic acid. After in vitro digestion, phenolic acids and caffeine were more bioaccessible in coffee drinks with added milk and with milk and sugar compared to pure coffee beverage. Undigested beverages presented lower TBARS production in relation to those digested. Conclusions: All espresso drinks in capsules studied have antioxidant activity. The intensity can influence the amount of total phenolics and antioxidant activity. The content of phenolic acids and caffeine and the antioxidant activity of the beverages depend on the ingredients added to the preparation. The compounds are more bioavailable in milk and sugar milk beverages compared to pure beverages. The results suggest that there are interactions between phenolic acids and milk components through hydrophobic and / or hydrophilic interaction that affects the bioavailability of both.

No description available.

ABSTRACT Influence of fenugreek gum on bread and in vitro physiological effects Keisha T. Roberts Advisors: University of Guelph Dr. S.W. Cui Professor T.E. Graham This thesis examined the effect of fenugreek gum, from Canadian grown fenugreek on bread quality, when substituted for wheat flour at 5 % and 10 %, and the in vitro physiological effects of these breads, based on models of acute and long - term feeding. Study I determined bread could be produced with 10 % fenugreek gum, while maintaining quality parameters of volume and texture, comparable to a control. This was accomplished through the development of a novel bread production method, using the lamination procedure for puff pastry production. The behavior of fenugreek gum and starch (wheat flour) was determined by rapid visco analysis (RVA), farinograph and dynamic rheological measurement, while scanning electron microscopy of bread found fenugreek gum could be identified within the bread matrix. Study 2 in vitro starch digestion found fenugreek gum at 5 % and 10 % reduced glucose liberated from bread, with 10 % fenugreek gum causing a reduction of over 30 %. RVA of fenugreek breads highlighted differences in viscosity between breads and wheat flour substituted with the gum. This was substantial as viscosity measurements by RVA are conducted on raw ingredients and not the food as consumed, which reflects the possible reduction in viscosity with food processing. This study also determined extruding fenugreek gum may have caused morphological changes to the gum, which may possibly contribute to attenuation of glucose liberated in vitro. Study 3 evaluated the accumulation of short chain fatty acids (SCFA) from the fermentation of three substrates: Extruded fenugreek gum, bread with 10 % extruded gum and control bread, based on fecal microbiota from three donors. SCFA profiles varied with substrates and donors, with fenugreek gum having the highest accumulation of SCFA after 12 hours. Donors were a caucuasian Canadian, a black Jamaican and a black Trinidadian who was the only donor culturally exposed to fenugreek. This Trinidadian’s SCFA profiles were consistently higher for fenugreek gum than the other donors. These studies collectively showed fenugreek gum, though viscous could be successfully incorporated into bread and have potential as a functional food and nutraceutical.

1,2-Dicarbonylverbindungen spielen aufgrund ihrer Reaktivität gegenüber Aminosäureseitenketten von Proteinen eine Schlüsselrolle bei der Bildung von Maillard Reaktionsprodukten (MRP) und werden auch im Zusammenhang mit der Entstehung pathophysiologischer Konsequenzen bei metabolischen Erkrankungen diskutiert. Vor diesem Hintergrund stellt sich die Frage nach der physiologischen Relevanz alimentär aufgenommener 1,2 Dicarbonylverbindungen. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war zunächst eine Bestandsaufnahme zum Vorkommen von 1,2-Dicarbonylverbindungen in einem Spektrum von Lebensmitteln, gefolgt von Untersuchungen zum metabolischen Transit von 3 Desoxyglucoson (3-DG) und Methylglyoxal (MGO) bzw. spezifischer Metabolite in Abhängigkeit der alimentären Aufnahme und zur Stabilität der Verbindungen während einer simulierten gastrointestinalen Verdauung. 1a Die 1,2-Dicarbonylverbindungen 3-DG, 3 Desoxygalactoson (3-DGal), MGO und Glyoxal (GO) sowie das Zuckerabbauprodukt 5-Hydroxymethylfurfural (HMF) als ein wichtiger Indikator für Erhitzungsprozesse in Lebensmitteln wurden in 173 Lebensmittelproben mittels einer optimierten RP-HPLC-Methode mit UV-Detektion bestimmt. Darunter waren neben alkoholfreien und alkoholischen Getränken auch süße Aufstriche, Brot- und Backwaren. In allen untersuchten Lebensmittelproben war 3 DG die quantitativ bedeutendste 1,2 Dicarbonylverbindung. Hohe 3-DG-Gehalte wurden in Bonbons, Honig und süßen Aufstrichen (Mediane: 165–626 mg/kg) und in Essig (Aceto balsamico bis 2622 mg/L) analysiert. Lebensmittel wie Fruchtsäfte, Bier, Brot- und Backwaren wiesen geringere 3 DG-Gehalte auf (Median: 27–129 mg/L bzw. mg/kg). In allen untersuchten Lebensmitteln lagen die Gehalte des 3-DG höher als die des HMF. 3-DGal konnte erstmals in nahezu allen Lebensmittel detektiert werden, mit einem Maximalwert von 162 mg/L in Aceto balsamico. In dieser Probe wurde auch ein hoher MGO-Gehalt (53 mg/L) gemessen. GO kommt in etwa gleichen Konzentrationsbereichen wie MGO vor. Generell lagen die Gehalte für 3-DGal höher als die für MGO. Eine Ausnahme stellt der untersuchte Manuka-Honig dar (463 mg MGO/kg). 1b Auf Basis der quantitativen Daten wurden Gehalte von 1,2-Dicarbonylverbindungen in verzehrüblichen Portionsgrößen verschiedener Lebensmittel berechnet und eine tägliche alimentäre Aufnahme von 20–160 mg (0,1–1,0 mmol) 3-DG und 5–20 mg (0,1–0,3 mmol) MGO abgeschätzt. 2a Der metabolische Transit von 3-DG und MGO wurde jeweils in einer dreitägigen Ernährungsstudie untersucht. Während der 3 Tage hatten die Probanden eine Dicarbonyl- und MRP-freie Diät (Rohkosternährung) einzuhalten. Am Morgen des zweiten Tages erhielten die Probanden eine definierte Menge 3-DG bzw. MGO (je 500 µmol), enthalten in Waldhonig bzw. Manuka-Honig. In den 24 h Urinproben der 3-DG-Interventionsstudie wurde 3-DG und dessen Metabolit 3-Desoxyfructose (3-DF) analysiert, außerdem Pyrralin und 3 DG-Hydroimidazolon (3-DG-H) als 3-DG-spezifisches MRP. In den 24 h Urinproben der MGO-Interventionsstudie wurde MGO und dessen Metabolit D-Lactat analysiert, außerdem MGO-Hydroimidazolon 1 (MG-H1) als charakteristisches MRP des MGO. Alle Verbindungen waren in den Urinproben nachweisbar. 2b Am ersten Tag der 3-DG-Interventionsstudie betrug der Median der renalen 3-DG- und 3 DF-Exkretion aller 9 Probanden 4,6 bzw. 77 µmol/d. Am Tag der definierten 3-DG-Aufnahme (Tag 2) stieg der Median der renalen 3-DG- und 3-DF-Exkretion signifikant auf 7,5 bzw. 147 µmol/d an. An Tag 3 unterschieden sich die täglichen renalen Ausscheidungen von 3-DG und 3-DF nicht signifikant von denen an Tag 1 (P > 0,05). Der Median der renalen Wiederfindung des an Tag 2 alimentär aufgenommenen 3-DG wurde mit 14 % abgeschätzt (Spannweite: 6–25 %). Der Median der renalen Exkretion von Pyrralin und 3-DG-H sank im Verlauf der dreitägigen Studie von 2,5 bzw. 1,0 auf 1,2 µmol/d bzw. 0,5 µmol/d. Diese Ergebnisse deuten erstmalig darauf hin, dass 3-DG aus der Nahrung resorbiert, resorbiertes 3 DG zu 3-DF metabolisiert und resorbiertes 3-DG hauptsächlich als 3-DF renal eliminiert wird. Die Exkretion der untersuchten MRP erwies sich in dieser Studie als nicht abhängig von der alimentären Aufnahme des 3 DG. 2c Die renale MGO- sowie D-Lactat-Ausscheidung wies keinen Zusammenhang mit der oralen Aufnahme einer hohen MGO-Menge auf. An allen 3 Tagen der MGO-Interventionsstudie lag die renale MGO-Exkretion aller 4 Probanden zwischen 0,11 und 0,30 µmol/d und die D-Lactat-Ausscheidung zwischen 52 und 224 µmol/d. Der Median der renalen MG-H1-Ausscheidung sank im Verlauf der dreitägigen Studie von 3,8 auf 1,2 µmol/d an Tag 3. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass keine Resorption des MGO in die Zirkulation erfolgte. 3a Zur Beurteilung der Stabilität von 3-DG und MGO während der gastrointestinalen Verdauung wurde ein zweistufiges System von Hellwig et al. (2013b) adaptiert, bestehend aus einer zweistündigen „Magenstufe“ (Pepsin, pH = 2) und einer sechsstündigen „Darmstufe“ (Pankreatin/Trypsin, pH = 7,5). Für die Verdauungssimulation wurden jeweils wässrige 3 DG- und MGO-Standardlösungen mit Konzentrationen im lebensmittelrelevanten Bereich eingesetzt. Weiterhin wurde die simulierte Verdauung in Anwesenheit von Casein als Modellprotein, durchgeführt. 3b Nach achtstündiger simulierter Verdauung war im Verdauungsansatz noch 70 ± 10 % der initialen 3-DG-Menge bestimmbar. Die Anwesenheit des Caseins zeigte keinen Effekt auf die 3-DG-Konzentration. Damit dürfte nach gastrointestinaler Verdauung ein Großteil des alimentär aufgenommenen 3-DG zur Resorption zur Verfügung stehen. 3c Im Gegensatz zum 3-DG sank die MGO-Konzentration im Verlauf der achtstündigen simulierten Verdauung auf 15 ± 4 % der Ausgangskonzentration. In Anwesenheit von Casein verstärkte sich die Abnahme der MGO-Konzentration auf 9 ± 1 %. Es konnte gezeigt werden, dass die Abnahme der MGO-Konzentration auf Reaktionen mit den in den Verdauungsansätzen enthaltenen Enzymen und Proteinen zurückzuführen ist. MGO wird damit nach gastrointestinaler Verdauung nur noch in begrenztem Maße zur Resorption zur Verfügung. Die in der vorliegenden Arbeit gewonnenen Resultate lassen den Schluss zu, dass die biologische Verfügbarkeit alimentärer 1,2-Dicarbonylverbindungen gering (3-DG) bis vernachlässigbar (MGO) ist und selbst stark erhitzte Lebensmittel damit keinen maßgeblichen Beitrag zum „Gesamtpool“ an Dicarbonylverbindungen in vivo und den damit möglicherweise einhergehenden physiologischen Konsequenzen leisten.

Tesis por compendio / [ES] La funcionalización de partículas de sílice con componentes de aceites esenciales (EOCs) se ha propuesto como una estrategia prometedora para mejorar la actividad antimicrobiana y la estabilidad de estos compuestos. Sin embargo, debido a la potencial aplicación de estas partículas en la industria alimentaria, es necesario llevar a cabo estudios toxicológicos que permitan identificar los posibles efectos sobre la salud que puede conllevar el uso de estos nuevos materiales. En esta tesis doctoral, se ha evaluado el riesgo derivado de la exposición oral a tres tipos de partículas de sílice (SAS, micropartículas MCM-41 y nanopartículas MCM-41) funcionalizadas con cuatro tipos de EOCs diferentes (carvacrol, eugenol, timol y vainillina) y se ha comparado con el efecto de los EOCs libres y las partículas sin funcionalizar. La evaluación toxicológica de estos nuevos materiales se llevó a cabo a través de una estrategia formada por 3 tipos de estudios diferentes como son la simulación de condiciones fisiológicas, el uso de la línea celular HepG2 y el organismo modelo Caenorhabditis elegans. El primer paso en la evaluación toxicológica de las partículas consistió en estudiar su estabilidad en fluidos fisiológicos que simulan las condiciones de exposición por vía oral. Los resultados mostraron que la funcionalización con EOCs aumenta la biodurabilidad de las partículas en condiciones que representan el tracto gastrointestinal humano y el fluido lisosomal, como se observa tanto por la menor disolución de los diferentes tipos de partículas funcionalizadas como por la conservación de la estructura de las nanopartículas MCM-41. Sin embargo, el estado de aglomeración de las partículas no cambió en condiciones fisiológicas, y todas ellas se mantuvieron dentro del rango de tamaño de las micropartículas. Por tanto, dado su gran tamaño, estos materiales presentan un bajo riesgo de acumulación tras ingestión oral. El estudio in vitro de la toxicidad de los materiales demostró que las partículas funcionalizadas con EOCs presentan un efecto citotóxico mayor que los EOCs libres y la sílice sin funcionalizar. Además, independientemente del tipo de EOC, las micropartículas MCM-41 funcionalizadas fueron los materiales más citotóxicos. Los resultados sugieren que las partículas funcionalizadas con EOCs inducen toxicidad en las células HepG2 mediante un mecanismo relacionado con el estrés oxidativo, el cual provoca daño mitocondrial y la consecuente activación de procesos de apoptosis. Por otra parte, se demostró que este efecto citotóxico está causado por interacciones directas entre las células y las partículas, y no por productos de degradación liberados al medio de cultivo. La exposición aguda a concentraciones moderadas y altas de EOCs redujo la viabilidad de las células HepG2 y la supervivencia de C. elegans. La jerarquía de la toxicidad se mantuvo entre células y nemátodos, siendo el carvacrol el compuesto más tóxico, seguido del timol, el eugenol y, por último, la vainillina. Además, concentraciones subletales de estos componentes indujeron toxicidad reproductiva en C. elegans, lo que sugiere que pueden presentar efectos tóxicos a las concentraciones requeridas por sus propiedades bioactivas. El estudio in vivo de la toxicidad de las partículas mostró que tanto las partículas sin funcionalizar como las funcionalizadas con eugenol causan toxicidad reproductiva en C. elegans tras la exposición aguda, e inhibición en el crecimiento y la reproducción de los nematodos tras la exposición a largo plazo. Las partículas funcionalizadas con vainillina mostraron efectos tóxicos agudos leves, pero un mayor efecto tras la exposición a largo plazo. En líneas generales, los resultados obtenidos muestran que las partículas funcionalizadas con eugenol utilizadas en el estudio presentan mayores efectos sobre C. elegans que la sílice sin funcionalizar y las partículas funcionalizadas con vainillina. / [CA] La funcionalització de partícules de sílice amb components d'olis essencials (EOCs) s'ha proposat com una estratègia prometedora per a millorar l'activitat antimicrobiana i l'estabilitat d'aquests compostos. No obstant això, a causa de la potencial aplicació d'aquestes partícules en la indústria alimentària, és necessari dur a terme estudis toxicològics que permeten identificar els possibles efectes sobre la salut que pot comportar l'ús d'aquests nous materials. En aquesta tesi doctoral, s'ha avaluat el risc derivat de l'exposició oral a tres tipus de partícules de sílice (SAS, micropartícules MCM-41 i nanopartícules MCM-41) funcionalitzades amb quatre tipus de EOCs diferents (carvacrol, eugenol,timol i vanil·lina) i s'ha comparat amb l'efecte dels EOCs lliures i les partícules sense funcionalitzar. L'avaluació toxicològica d'aquests nous materials es va dur a terme a través d'una estratègia formada per 3 tipus d'estudis diferents com són la simulació de condicions fisiològiques, l'ús de la línia cel·lular HepG2 i l'organisme model Caenorhabditis elegans. El primer pas en l'avaluació toxicològica de les partícules va consistir a estudiar la seua estabilitat en fluids fisiològics que simulen les condicions d'exposició per via oral. Els resultats van mostrar que la funcionalització amb EOCs augmenta la biodurabilidad de les partícules en condicions que representen el tracte gastrointestinal humà i el fluid lisosomal, com s'observa tant per la menor dissolució dels diferents tipus de partícules funcionalitzades com per la conservació de l'estructura de les nanopartícules MCM-41. No obstant això, l'estat d'aglomeració de les partícules no va canviar en condicions fisiològiques, i totes elles es van mantindre dins del rang de grandària de les micropartícules. Per tant, donat la seua gran grandària, aquests materials presenten un baix risc d'acumulació rere ingestió oral. L'estudi in vitro de la toxicitat dels materials va demostrar que les partícules funcionalitzades amb EOCs presenten un efecte citotòxic major que els EOCs lliures i la sílice sense funcionalitzar. A més, independentment del tipus d'EOC, les micropartícules MCM-41 funcionalitzades van ser els materials més citotòxics. Els resultats suggereixen que les partícules funcionalitzades amb EOCs indueixen toxicitat en les cèl·lules HepG2 mitjançant un mecanisme relacionat amb l'estrés oxidatiu, el qual provoca dany mitocondrial i la conseqüent activació de processos d'apoptosis. D'altra banda, es va demostrar que aquest efecte citotòxic és causat per interaccions directes entre les cèl·lules i les partícules, i no per productes de degradació alliberats al mitjà de cultiu. L'exposició aguda a concentracions moderades i altes de EOCs va reduir la viabilitat de les cèl·lules HepG2 i la supervivència de C. elegans. La jerarquia de la toxicitat es va mantindre entre cèl·lules i nemàtodes, sent el carvacrol el compost més tòxic, seguit del timol, el eugenol i, finalment, la vanil·lina. A més, concentracions subletals d'aquests components van induir toxicitat reproductiva en C. elegans, la qual cosa suggereix que poden presentar efectes tòxics a les concentracions requerides per les seues propietats bioactives. L'estudi in vivo de la toxicitat de les partícules va mostrar que tant les partícules sense funcionalitzar com les funcionalitzades amb eugenol causen toxicitat reproductiva en C. elegans després de l'exposició aguda, i inhibició en el creixement i la reproducció dels nematodes després de l'exposició a llarg termini. Les partícules funcionalitzades amb vanil·lina van mostrar efectes tòxics aguts lleus, però un major efecte després de l'exposició a llarg termini. En línies generals, els resultats obtinguts mostren que les partícules funcionalitzades amb eugenol utilitzades en l'estudi presenten majors efectes sobre C. elegans que la sílice sense funcionalitzar i les partícules funcionalitzades amb vanil·lina. / [EN] Functionalisation of silica particles with essential oils components (EOCs) has emerged as a useful tool for enhancing EOCs' antimicrobial activity and stability. Given these new materials' promising applications for the food industry, toxicological studies must be performed to identify possible hazards for human health. In the present doctoral thesis, the potential risk deriving from oral exposure to three types of silica particles (SAS, MCM-41 microparticles, MCM-41 nanoparticles) functionalised with four different EOCs (carvacrol, eugenol, thymol, vanillin) was investigated and compared to free EOCs and pristine particles. For this purpose, three different replacement methods were used as a strategy to carry out the toxicological assessment of these new materials: simulated physiological conditions, HepG2 culture cells and the non-mammalian organism model Caenorhabditis elegans. As the expected human exposure to these materials was the oral route, the first step in the toxicological assessment of the silica particles was to study their degradation behaviour in acellular physiological fluids that mimic oral exposure conditions. The results showed that functionalisation of silica with EOCs increases particles' biodurability under conditions representing the human gastrointestinal tract and lysosomal fluid, as observed by both, the lower dissolution rates in the different functionalised particle types and the preservation of the EOCs-functionalised MCM-41 nanoparticles structure. However, the agglomeration state of the particles did not change under the physiological conditions, which remained within the micro-sized range in all cases. Therefore, given their large size, these materials present a low risk of accumulation after oral ingestion. The in vitro toxicity study showed that EOCs-functionalised particles displayed stronger cytotoxic effect than the free EOCs and pristine silica. Independently of EOC type, the EOCs-functionalised MCM-41 microparticles were the most cytotoxic materials from the different silica particle types analysed. Our results suggest that the EOCs-functionalised particles induce toxicity on HepG2 cells by an oxidative stress-related mechanism that causes mitochondrial dysfunction and apoptosis activation via the mitochondrial pathway. This cytotoxic effect was caused by direct cell-particle interactions, and not by degradation products released to culture media. Acute exposure to moderate and high concentrations of EOCs reduced HepG2 viability and nematode survival. The toxicity ranking was maintained between culture cells and nematodes, being carvacrol the most toxic compound followed by thymol, eugenol, and lastly by vanillin. Moreover, sublethal concentrations to these components induced reproductive toxicity in C. elegans, which suggests that they may present toxic effects at the concentrations required for their bioactive properties. The in vivo toxicity study of the particles showed that both the bare and EOCs-functionalised particles cause acute reproductive toxicity and inhibition in nematode growth and reproduction after long-term exposure. The vanillin-functionalised particles displayed milder acute toxic effects, but severer long-term exposure toxicological responses. However, the eugenol-functionalised particles exhibited stronger effects than the bare and vanillin-functionalised silica. / The authors gratefully acknowledge the financial support from the Spanish government (Project RTI2018-101599-B-C21 (MCUI/AEI/FEDER, EU)). Cristina Fuentes also thanks the Generalitat Valenciana for being funded by the predoctoral programme Vali+d (ACIF/2016/139). María Ruiz-Rico acknowledges the Generalitat Valenciana for her Postdoctoral Fellowship (APOSTD/2019/118). / Fuentes López, C. (2022). Toxicological assessment of silica particles functionalised with essential oil components and their constituents [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/181634 / TESIS / Compendio

Orientador: Flavia Maria Netto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-19T21:19:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_FernandaGuimaraesDrummonde_M.pdf: 1363127 bytes, checksum: 68b1a97c95798f4425019ee900814160 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Existem evidências numerosas sobre o papel dos radicais livres em uma série de condições patológicas, incluindo envelhecimento, câncer, esclerose múltipla, doenças cardiovasculares. Hidrolisados protéicos de diferentes fontes têm sido estudados por seu potencial antioxidante. A atuação antioxidante da proteína, na maioria das vezes, encontra-se limitada devido à conformação espacial, que concentra resíduos capazes de neutralizar radicais livres no interior da molécula, dificultando o acesso das espécies reativas aos centros nucleofílicos. A hidrólise da proteína contribui para aumentar a exposição desses resíduos de aminoácidos, aumentando sua atuação como antioxidante. Compostos fenólicos podem estar presentes em hidrolisados proteicos de origem vegetal, devido a sua associação com as proteínas. Métodos in vitro que simulam as condições do trato gastrointestinal permitem estudar como a digestão pode interferir na atividade antioxidante de peptídeos e compostos fenólicos. O presente trabalho tem como objetivos obter hidrolisados proteicos com capacidade antioxidante a partir da farinha de linhaça e avaliar o efeito da digestão in vitro pode interferir nessa atividade. A farinha de linhaça marrom foi desengordurada, obtendo-se a farinha de linhaça marrom desengordurada (FLMD). O concentrado proteico de linhaça (CPL) foi obtido a partir da FLMD por extração alcalina e precipitação no ponto isoelétrico seguida de neutralização. Para obtenção dos hidrolisados proteicos (HPL), a partir do CPL, com Alcalase, foi realizado um delineamento composto central rotacional (DCCR) 2². As variáveis independentes foram pH que variou entre 7,5 a 9,5 e relação enzima: substrato (E:S) que variou de 1:150 a 1:30. As variáveis dependentes foram grau de hidrólise (GH), teor de substâncias redutoras do reagente de Folin-Ciocalteau e atividade antioxidante, determinada por FRAP e ORAC. Teor de substâncias redutoras e atividade antioxidante foram avaliados a partir dos extratos aquosos e metanólico (metanol 70%). Os hidrolisados de maior atividade antioxidante, a FLMD e o CPL foram submetidos à digestão in vitro, simulando as condições da digestão gastrintestinal. As amostras antes e após a digestão in vitro foram caracterizadas por eletroforese em sistema SDS-PAGE Tricina e por cromatografia liquida de alta eficiência de fase reversa (HPLC- RP). O teor de substâncias redutoras e da atividade antioxidante das amostras FLMD, CPL e HPL foram avaliados antes e após a digestão in vitro. As condições ótimas para obtenção de HPL de maior GH (21,0%) são pH entre 7,5 e 8,0 e E:S entre 1:60 e 1:30, indicando que a faixa de pH ótimo da enzima e a alta E:S favorecem maior hidrólise do CPL. Para obtenção de HPL com maior teor de substâncias redutoras para os extratos aquoso (24 mg EAG/ g HPL) e metanólico (20 mg EAG/ g HPL) as condições ótimas são pH ~ 8,5 /E:S 1:30. Este resultado parece estar relacionado à liberação de compostos fenólicos ligados a proteína e também de peptídeos durante a hidrólise. Açúcares e aminoácidos aromáticos presentes no hidrolisado podem interferir na reação e superestimar o teor de fenóis dos HPL. A maior atividade antioxidante determinada pelo método de FRAP para o extrato aquoso (42 mg SF/ g HPL) se dá nas condições de pH ~ 9,5/E:S ~1:150 e para o extrato metanólico (40 mg SF/ g HPL) pH entre 8,5 e 9,0/E:S entre 1:90 a 1:150. Para o método de ORAC, as condições ótimas para maior atividade antioxidante no extrato aquoso (300 µmol TE/ g HPL) são pH entre 7,5 a 9,5/E:S ~ 1:30 ou ~1:150 e para o extrato metanólico (330 µmol TE/ g HPL) são pH ~ 8,5/E:S entre 1:150 e 1:30. Os hidrolisados de maior atividade antioxidante foram os obtidos em pH 8,5/E:S 1:90, e em pH 9,2/E:S 1:133 denominados HPL 0 e HPL 3, respectivamente. Para a FLMD, CPL e os hidrolisados, após a digestão in vitro, observou-se que o teor de substâncias redutoras totais aumentou (9 a 20 vezes) para todas as amostras. O teor de substâncias redutoras do CPL (~24 mg EAG/ g amostra), em ambos os extratos, após a digestão in vitro se igualou ao teor dos hidrolisados (~23 mg EAG/ g amostra). Este resultado sugere que tanto a hidrólise com Alcalase quanto o processo digestório liberam compostos redutores, dentre eles fenólicos da proteína de linhaça. A atividade antioxidante dos extratos de FLMD e CPL, determinada por FRAP, também aumentou (de 3 a 10 vezes) após a digestão, mas não se igualou à atividade antioxidante dos hidrolisados (48 mg SF/g amostra). No entanto, o CPL apresentou atividade antioxidante determinada por ORAC semelhante à dos hidrolisados no extrato aquoso (~420,24 µmol TE/ g amostra) e 10 % maior que o encontrado para os hidrolisados (~365 µmol TE/ g amostra) no extrato metanólico. Após a digestão in vitro, os hidrolisados apresentaram a maior atividade antioxidante medida por FRAP (50 mg SF/ g amostra), e o CPL, a maior atividade determinada pelo método de ORAC (~430 µmol TE/ g amostra). Estes resultados sugerem o processo digestório é tão ou mais eficiente que a Alcalase em liberar os compostos com atividade redutora no CPL. Uma vez que a metodologia de determinação da atividade antioxidante por ORAC tem maior proximidade com o mecanismo de oxirredução que ocorre in vivo, esses resultados sugerem o uso do CPL como melhor produto protéico da linhaça com maior potencial antioxidante para a formulação de nutracêuticos e alimentos funcionais / Abstract: There are several evidences which indicate the role of free radicals on a series of pathological conditions, including aging, cancer, multiple sclerosis and cardiovascular disease. Hydrolysates from different sources have been studied because of their antioxidant potential. The antioxidant activity of the protein, in most cases, is limited due to their conformation, which concentrates residues capable of neutralize free radicals in the molecule¿s core, hampering the access of the reactive species to nucleophilic sites. The protein hydrolysis contributes to increasing the exposure of these amino acid residues, increasing their role as antioxidants. Phenolic compounds may also be present in vegetable protein hydrolysates because of their association with proteins. In vitro methods that simulate the conditions of the gastrointestinal digestion are an important way to evaluate how the digestion affects the antioxidant activity of phenolic compounds and peptides. This study aims at obtaining hydrolysates with antioxidant capacity from defatted flaxseed flour and evaluate the effect of the in vitro digestion on this activity. The brown flaxseed flour was defatted, resulting in the brown defatted flaxseed meal (BDFM). The flaxseed protein concentrate (FPC) was obtained from the BDFM by alkaline extraction and precipitation at the isoelectric point followed by neutralization. To obtain the flaxseed protein hydrolysates (FPL), using FPC and Alcalase, a central composite rotational design (DCCR) was performed. The independent variables were pH ranging from 7.5 to 9.5 and enzyme: substrate ratio (E: S) that ranged from 1:150 to 1:30. The dependent variables were the degree of hydrolysis (DH), total phenolic content and antioxidant activity, determined by FRAP and ORAC. Phenolic and antioxidant activity were evaluated from the aqueous and methanol (70% methanol). The hydrolysates with the highest antioxidant activity, the CPL FLMD were submitted to the in vitro digestion. The samples obtained before and after the in vitro digestion were characterized by electrophoresis SDS-PAGE- tricine and HPLC. The total phenolic content and antioxidant activity of FLMD, CPL and HPL were evaluated before and after in vitro digestion. The optimum conditions to obtain HPL with the highest GDH (21.0%) are pH (7.5-8) and E:S ratio (1:60-1:30), which indicates that the Alcalase optimum pH and highest E:S ratio collaborates to highest hydrolysis of CPL. To obtain HPL with higher content of Folin-Ciocalteau reducing compounds content in aqueous (EAG 24 mg / g HPL) and methanol (20 mg EAG / g HPL) extracts, the optimum conditions were pH ~ 8.5 / E: S 1:30. This result seems to be related to the release of phenolic compounds bound to protein and also of peptides during hydrolysis. The highest antioxidant activity determined by the FRAP method in the aqueous extract (42 mg SF / g HPL) occurs under pH ~ 9.5 / E: S ~ 1:150 and the methanol extract (40 mg SF / g HPL) pH 8.5-9.0 / E: S 1:90-1:150. For the ORAC method, optimum conditions for increased antioxidant activity in aqueous extract (300 µmol TE / g HPL) are pH 7.5-9.5 / E: S ~ 1:30 or 1:150 and the methanol extract (330 µmol TE / g HPL) are pH ~ 8.5 / E: S 1:30-1:150. The hydrolysates with the highest antioxidant activities were obtained at pH 8.5 / E: S 1:90, and at pH 9.2 / E: S 1:133 denominated HPL ) and HPL 3, respectively. For FLMD, CPL and hydrolysates, after in vitro digestion, the content increased (9-20 times) for all samples. The Folin-Ciocalteau reducing capacity of the CPL (EAG ~ 24 mg / g sample) in both extracts after in vitro digestion equaled the content of hydrolysates (EAG ~ 23 mg / g sample). This result suggests that both hydrolysis with Alcalase and the digestion process are able to release phenolic compounds from the flaxseed products. The antioxidant activity of extracts of FLMD, CPL determined by FRAP, also increased (from 3 to 10 times) after digestion, but did not reached the antioxidant activity of hydrolysates (48 mg SF / g sample). However, when the activity was determined by ORAC, the FPC showed value similar to the hydrolysates, measured on the aqueous extract (~ 420.24 µmol TE / g sample) and 10% higher than on the methanol extract (~ 365 µmol TE / g sample). After in vitro digestion, hydrolysates showed the highest antioxidant activity measured by FRAP (SF 50 mg / g sample), and the FPC, the highest activity determined by ORAC method (~ 430 micromol TE / g sample). These results suggest that digestive process are equally or more effective than Alcalase in releasing peptides and phenolic compounds present in the FPC. Since the methodology for determining the antioxidant activity by ORAC utilizes a biologically relevant radical source, these results suggest the use of FPC as the best protein product of flaxseed with potential antioxidant in the formulation of nutraceuticals and functional foods / Mestrado / Nutrição Experimental e Aplicada à Tecnologia de Alimentos / Mestre em Alimentos e Nutrição