Made available in DSpace on 2018-08-02T00:16:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_2693_DISERTAÇAO.pdf: 1603274 bytes, checksum: d2c7bfbe8191b2006e1415b56eb92dd4 (MD5) Previous issue date: 2008-02-21 / RESUMO O processo de irradiação gama é uma estratégia importante para conservação pós-colheita e comercialização de frutos. Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito da radiação gama nas características nutricionais, na textura e sobre parâmetros de estresse oxidativo e genéticos de frutos do mamão (Carica papaya L.) do grupo Solo Golden. Frutos irradiados (0,8 kGy - fonte cobalto-60) foram avaliados quanto ao teor de água, fibras, minerais, lipídeos totais, proteínas, carboidratos, carotenóides e vitamina C (no 5º, 7º e 9º dia pós-colheita (dpc)); à textura; atividade das enzimas catalase CAT e peroxidase POX; peroxidação lipídica e possíveis danos ao material genético (durante sua vida útil). A radiação, na dose aplicada, não alterou o conteúdo de água, minerais, proteínas e de licopeno, como também não acarretou mutagenicidade e genotoxicidade nos frutos. Entretanto, os frutos irradiados apresentaram maior conteúdo de fibras e menores teores de lipídeos e vitamina C; menor conteúdo de carboidratos (5º dpc) e de carotenóides totais (7º dpc) quando comparados aos frutos controles e aumento na peroxidação lipídica, a qual pode sugerir indução de estresse oxidativo. A irradiação também alterou os perfis de atividade da CAT e POX, o que pode estar relacionado com a maior firmeza e menor teor de carboidratos dos frutos irradiados, os quais indicam retardo no amadurecimento. Esses resultados demonstram que a irradiação gama (0,8 KGy) não altera a qualidade do mamão, sendo um processo promissor na conservação pós-colheita destes frutos e fornecem, ainda, subsídios para a implementação e utilização deste processo. Palavras-chave: mamão papaia, irradiação gama, características nutricionais, textura, estresse oxidativo, material genético.

O mamão é uma importante cultura tropical no Brasil, sendo a cultivar Golden exportada para os Estados Unidos e Europa, onde é bastante apreciada por suas características sensoriais. Neste caso em particular, o uso da cadeia de frio desde a colheita, transporte e armazenamento pré-consumo contribui de maneira efetiva para o prolongamento da vida de prateleira dos frutos, uma vez que retarda o amadurecimento, o que é fundamental para que o fruto possa alcançar tais mercados em boas condições de comercialização. No entanto, embora se conheça que a redução de grande parte da atividade metabólica causada pelo frio possa alterar a emissão de substâncias voláteis e comprometer o aroma do fruto, a extensão e os detalhes de quais vias são afetadas não está totalmente claro. Assim, destacou-se como objetivo deste trabalho avaliar os efeitos do armazenamento a baixa temperatura sobre o perfil de compostos voláteis ao longo do amadurecimento e sobre a expressão gênica de enzimas relacionadas à biossíntese de componentes de impacto para o aroma do mamão. Foram feitas análises de cor da casca, firmeza da polpa e produção de etileno e CO2, a fim de caracterizar o amadurecimento dos frutos durante os experimentos. Os compostos voláteis foram extraídos através da técnica de microextração em fase sólida (SPME), separados por cromatografia gasosa e identificados por espectrometria de massa e a expressão gênica foi analisada por PCR em tempo real. Os resultados demonstraram que o armazenamento refrigerado, mesmo sob temperaturas consideradas seguras para a conservação do fruto, nas quais não há desenvolvimento de injúria pelo frio, afetou o perfil geral de compostos voláteis. O composto linalool, identificado como majoritário nas amostras controle, foi detectado em menor abundância nos frutos submetidos ao frio e, de acordo com análise estatística, foi significativo na diferenciação dos perfis dos dois grupos. Houve redução também dos níveis de transcritos de LIS, gene identificado como suposto codificador da enzima linalool sintase envolvida na formação de linalool no mamão. Estes dados indicam que modificações na transcrição de tal gene afetam a síntese de linalool, mas parecem existir outros fatores que participam da regulação de sua expressão gênica e das respostas ao efeito das baixas temperaturas. Assim, mais estudos acerca do assunto serão conduzidos pelo grupo a fim de compreender os mecanismos regulatórios do metabolismo do fruto submetido a baixas temperaturas e obter respostas que auxiliem no desenvolvimento de protocolos de conservação pós-colheita capazes de preservar as características do aroma, importante atributo de qualidade para esta cultura. / Papaya is an important tropical crop in Brazil and cultivar Golden is exported to the United States and Europe, which is highly appreciated for its sensory characteristics. In this case, using low temperature from harvest, transport and storage contributes effectively to prolong the shelf life of fruits, since delays ripening, which is essential for good quality fruits in marketing. However, although it is known that the reduction of much of the metabolic activity caused by cold can alter the emission of volatile compounds and compromising the flavor of the fruit, the extent and details of which pathways are affected remains unclear. Thus, the objective of this study was to evaluate the effects of storage at low temperature on the profile of volatile compounds during the ripening papaya fruit and on expression of a volatile related gene. Skin color, firmness and ethylene and CO2 production were measured in order to characterize fruit ripening during the experiments. The volatile components were extracted by the technique of solid phase microextraction (SPME), separated by gas chromatography and identified by mass spectrometry and gene expression was analyzed by real-time PCR. According to statistical analysis, the results showed that cold storage affected the general profile of volatile compounds, even under temperatures considered safe for chilling injury. The compound linalool, identified as major on control samples, was detected in lower abundance in fruits submitted to cold. There was also a reduction in transcript levels of a putative gene encoding linalool synthase involved in biosynthesis of linalool in papaya, predicted by in silico analysis. These data indicate that changes in gene transcription affect the synthesis of linalool in papaya fruit, but possibly other factors also participate in gene expression regulation. Thus, further studies will be conducted by the group in order to get better understanding of the regulatory mechanisms of fruit metabolism subjected to low temperatures and these answers are important to support development of postharvest technologies that preserve the flavor fruit, an essencial quality attribute for this crop.

O mamão é uma importante cultura tropical no Brasil, sendo a cultivar Golden exportada para os Estados Unidos e Europa, onde é bastante apreciada por suas características sensoriais. Neste caso em particular, o uso da cadeia de frio desde a colheita, transporte e armazenamento pré-consumo contribui de maneira efetiva para o prolongamento da vida de prateleira dos frutos, uma vez que retarda o amadurecimento, o que é fundamental para que o fruto possa alcançar tais mercados em boas condições de comercialização. No entanto, embora se conheça que a redução de grande parte da atividade metabólica causada pelo frio possa alterar a emissão de substâncias voláteis e comprometer o aroma do fruto, a extensão e os detalhes de quais vias são afetadas não está totalmente claro. Assim, destacou-se como objetivo deste trabalho avaliar os efeitos do armazenamento a baixa temperatura sobre o perfil de compostos voláteis ao longo do amadurecimento e sobre a expressão gênica de enzimas relacionadas à biossíntese de componentes de impacto para o aroma do mamão. Foram feitas análises de cor da casca, firmeza da polpa e produção de etileno e CO2, a fim de caracterizar o amadurecimento dos frutos durante os experimentos. Os compostos voláteis foram extraídos através da técnica de microextração em fase sólida (SPME), separados por cromatografia gasosa e identificados por espectrometria de massa e a expressão gênica foi analisada por PCR em tempo real. Os resultados demonstraram que o armazenamento refrigerado, mesmo sob temperaturas consideradas seguras para a conservação do fruto, nas quais não há desenvolvimento de injúria pelo frio, afetou o perfil geral de compostos voláteis. O composto linalool, identificado como majoritário nas amostras controle, foi detectado em menor abundância nos frutos submetidos ao frio e, de acordo com análise estatística, foi significativo na diferenciação dos perfis dos dois grupos. Houve redução também dos níveis de transcritos de LIS, gene identificado como suposto codificador da enzima linalool sintase envolvida na formação de linalool no mamão. Estes dados indicam que modificações na transcrição de tal gene afetam a síntese de linalool, mas parecem existir outros fatores que participam da regulação de sua expressão gênica e das respostas ao efeito das baixas temperaturas. Assim, mais estudos acerca do assunto serão conduzidos pelo grupo a fim de compreender os mecanismos regulatórios do metabolismo do fruto submetido a baixas temperaturas e obter respostas que auxiliem no desenvolvimento de protocolos de conservação pós-colheita capazes de preservar as características do aroma, importante atributo de qualidade para esta cultura. / Papaya is an important tropical crop in Brazil and cultivar Golden is exported to the United States and Europe, which is highly appreciated for its sensory characteristics. In this case, using low temperature from harvest, transport and storage contributes effectively to prolong the shelf life of fruits, since delays ripening, which is essential for good quality fruits in marketing. However, although it is known that the reduction of much of the metabolic activity caused by cold can alter the emission of volatile compounds and compromising the flavor of the fruit, the extent and details of which pathways are affected remains unclear. Thus, the objective of this study was to evaluate the effects of storage at low temperature on the profile of volatile compounds during the ripening papaya fruit and on expression of a volatile related gene. Skin color, firmness and ethylene and CO2 production were measured in order to characterize fruit ripening during the experiments. The volatile components were extracted by the technique of solid phase microextraction (SPME), separated by gas chromatography and identified by mass spectrometry and gene expression was analyzed by real-time PCR. According to statistical analysis, the results showed that cold storage affected the general profile of volatile compounds, even under temperatures considered safe for chilling injury. The compound linalool, identified as major on control samples, was detected in lower abundance in fruits submitted to cold. There was also a reduction in transcript levels of a putative gene encoding linalool synthase involved in biosynthesis of linalool in papaya, predicted by in silico analysis. These data indicate that changes in gene transcription affect the synthesis of linalool in papaya fruit, but possibly other factors also participate in gene expression regulation. Thus, further studies will be conducted by the group in order to get better understanding of the regulatory mechanisms of fruit metabolism subjected to low temperatures and these answers are important to support development of postharvest technologies that preserve the flavor fruit, an essencial quality attribute for this crop.

Dietary fiber (DF) consumption is related with several healthy benefits such as the decreasing risk of colon cancer development. The DF is not digested by the digestive enzymes and reach to colon where is fermented by the colonic microbiota. The fermentation process releases metabolites as short chain fatty acids (SCFA) such as butyrate, propionate and acetate. Besides the fermentation process, the DF can directly interact with intestinal epithelial cells inducing mechanism that can also be related with the associated DF consumption benefits. The lack of information regarding DF and colon cancer are due to the complexity of both the cancer and the DF structure. The papayas DF are derived from the fruit cell wall, and they are probably naturally modified during ripening through a massive polysaccharide hydrolysis, because papayas show a very fast pulp softening. Due to the lack of information about DF and their beneficial effects to human health as well as the possibility of the natural papaya ripening to modifying the DF presented in the fruit pulp, the present thesis had as the primary objectives: 1) to evaluate how the cell-wall degrading enzymes affect the fruit cell wall solubilization and molecular weight; 2) to investigate the direct effects of the papaya pectin derived from unripe to ripe papayas in cancer cell lines, in galectin-3 interaction and in HEK cells expressing pattern recognition receptors (PRR); 3) to evaluate the human colonic in vitro fermentation using DF from unripe and ripe papayas as substrates; 4) to conduct an in vivo experiment using rats with pre-neoplastic colon lesions while receiving a diet with DF from unripe and ripe papayas. The endopolygalacturonases were the main enzymes acting on the solubilizing papaya cell wall pectin affecting both the papaya firmness and pectin structure. Overall, the papayas DF showed a ripening dependent structureeffects. In the cancer cell lines experiments, the ripe papayas pectin showed a more pronounced effects in inducing cancer cell death, inhibiting cancer cells migration and aggregation, activating PRR as toll-like receptors and inhibiting the pro-metastatic protein galectin-3. The DF from papayas also showed different aspects in colonic in vitro fermentation regarding the DF utilization by the bacteria and the bacteria abundance profile. Lastly, the animals receiving the diet with the DF from ripe papayas had less aberrant crypt foci in colon than the animals that received the DF from unripe papayas or cellulose (AIN-93G DF). Therefore, the study of papaya DF was carried out both during papaya ripening and its biological effects in vitro and in vivo, generating unprecedented results relating the endogenous biochemical changes of the fruits during maturation with the possible beneficial effects of their ingestion for health human. / O consumo de fibras alimentares (FA) está relacionado com vários benefícios à saúde como a diminuição no risco do desenvolvimento de câncer de cólon. A FA não é digerida pelas enzimas digestivas do trato gastrointestinal sendo fermentada pela microbiota intestinal do cólon. Como subproduto do processo de fermentação há a liberação de ácidos graxos de cadeia curta (SCFA) - como o butirato, o propionato e o acetato. Além do processo de fermentação, a FA pode interagir diretamente com as células epiteliais do intestino, induzindo mecanismos que também podem estar relacionados com os benefícios associados ao consumo de FA. A falta de informação sobre a FA e o câncer de cólon é, em partes, devido à complexidade de ambos, tanto do câncer quanto da estrutura da FA. As FA do mamão papaia são derivadas da parede celular da fruta apresentando diferentes estruturas dependendo do ponto de amadurecimento do fruto. Esse fato ocorre, pois, durante o amadurecimento do mamão papaia, existe uma extensa hidrólise dos polissacarídeos presentes na parede celular, diminuindo rapidamente a firmeza da polpa do fruto. Devido à falta de informações sobre FA e seus efeitos benéficos à saúde humana que são dependentes da sua estrutura, bem como a possibilidade do amadurecimento do mamão papaia naturalmente modificar as FA presentes na polpa dos frutos, a presente tese teve como principais objetivos: 1) avaliar como as enzimas que degradam a parede celular do mamão papaia afetam a solubilização e o peso molecular da parede celular do fruto; 2) investigar os efeitos diretos da pectina derivada de mamões verdes e maduros em linhagens de células de câncer, na interação com a galectina-3, e em células do tipo HEK que expressam receptores de reconhecimento de padrões (RRP); 3) avaliar a fermentação colônica humana in vitro utilizando as FA de mamões verdes e maduros; 4) avaliar em ratos com lesões pré-neoplásicas no cólon o efeito do consumo de ração com ou sem FA de mamões papaias verdes e maduros. As endopoligalacturonases foram relacionadas como as principais enzimas que atuam solubilizando a pectina da parede celular do mamão, afetando tanto a firmeza da polpa do fruto quanto a solubilização da pectina durante o amadurecimento. De modo geral, as FA dos mamões exerceram um efeito estruturadependente de acordo com a maturação do fruto. Nos experimentos utilizando linhagens de células de câncer, a pectina do mamão papaia maduro apresentou efeitos mais pronunciados na indução da morte e na inibição da migração e da agregação das células, bem como ativando os RRP, como por exemplo, os receptores do tipo toll-like, além de inibir a proteína pró-metastática galectina-3. As FA dos mamões também apresentaram diferentes resultados na fermentação colônica in vitro quanto à utilização das FA pelas bactérias do intestino, e também no perfil de crescimento dessas bactérias. Por fim, os animais que receberam a dieta com as FA dos mamões maduros apresentaram menor incidência de focos de criptas aberrantes do que os animais que receberam as FA provenientes de mamões verdes ou de celulose (FA da ração AIN-93G). Portanto, o estudo das FA dos mamões foi efetuado tanto durante o amadurecimento dos mamões quanto dos seus efeitos biológicos in vitro e in vivo, tendo gerado resultados inéditos relacionando as alterações bioquímicas endógenas dos frutos durante o amadurecimento com os possíveis efeitos benéficos da sua ingestão para a saúde humana.

Durante o amadurecimento ocorrem profundas alterações na composição química dos frutos e a expressão gênica desempenha papel fundamental no controle desse processo. Apesar da importância comercial do mamão, as informações a respeito da expressão gênica durante o amadurecimento são limitadas. Assim, nessa tese, técnicas de estabelecimento de perfis de RNA mensageiro, como Differential Display-PCR, cDNA-AFLP e Cross-Species Microarray, foram aplicadas para a identificação de genes com expressão alterada. Alguns genes ligados ao metabolismo e transporte de açúcares, de lipídeos e carotenóides, à degradação de parede celular e stress, e fatores de transcrição dependentes e independentes de hormônios vegetais pareceram apresentar diferenças de expressão durante o amadurecimento do mamão papaia. O isolamento dos genes diferencialmente expressos permitiu traçar um panorama da expressão gênica do fruto e, dessa maneira, a relação das funções dos genes com o amadurecimento do mamão contribuiu para o aumento do entendimento acerca da qualidade pós-colheita do fruto. / Ripening affects the quality of fleshy fruits by changing the chemical composition, and gene expression regulates most part of these transformations. Although papaya fruit is an important Brazilian crop, there are restricted studies concerning its ripening and gene expression. In this work, it is described the use of some RNA profiling techniques, such as Differential Display-PCR, cDNA-AFLP and Cross-Species Microarray, to identify ripening-related genes in papaya fruit. Using these techniques, some differentially expressed genes during papaya fruit ripening were isolated. Their functions were associated with metabolism and transport of sugars, lipids and carotenoids, cell wall disassembly, stress and transcription factors dependent and independent of plant hormones. In this way, it was proposed a pattern of gene expression during papaya fruit ripening, at least for those isolated genes, and the assemblage of these data with other authors data can locate fruit handling to a better level, minimizing postharvest losses and increasing papaya fruit shelf-life.

Durante o amadurecimento ocorrem profundas alterações na composição química dos frutos e a expressão gênica desempenha papel fundamental no controle desse processo. Apesar da importância comercial do mamão, as informações a respeito da expressão gênica durante o amadurecimento são limitadas. Assim, nessa tese, técnicas de estabelecimento de perfis de RNA mensageiro, como Differential Display-PCR, cDNA-AFLP e Cross-Species Microarray, foram aplicadas para a identificação de genes com expressão alterada. Alguns genes ligados ao metabolismo e transporte de açúcares, de lipídeos e carotenóides, à degradação de parede celular e stress, e fatores de transcrição dependentes e independentes de hormônios vegetais pareceram apresentar diferenças de expressão durante o amadurecimento do mamão papaia. O isolamento dos genes diferencialmente expressos permitiu traçar um panorama da expressão gênica do fruto e, dessa maneira, a relação das funções dos genes com o amadurecimento do mamão contribuiu para o aumento do entendimento acerca da qualidade pós-colheita do fruto. / Ripening affects the quality of fleshy fruits by changing the chemical composition, and gene expression regulates most part of these transformations. Although papaya fruit is an important Brazilian crop, there are restricted studies concerning its ripening and gene expression. In this work, it is described the use of some RNA profiling techniques, such as Differential Display-PCR, cDNA-AFLP and Cross-Species Microarray, to identify ripening-related genes in papaya fruit. Using these techniques, some differentially expressed genes during papaya fruit ripening were isolated. Their functions were associated with metabolism and transport of sugars, lipids and carotenoids, cell wall disassembly, stress and transcription factors dependent and independent of plant hormones. In this way, it was proposed a pattern of gene expression during papaya fruit ripening, at least for those isolated genes, and the assemblage of these data with other authors data can locate fruit handling to a better level, minimizing postharvest losses and increasing papaya fruit shelf-life.