This Thesis had as objectives to study the hydration process of grains with sigmoidal behavior, evaluating ultrasound technology to improve it, the possible effects on germination, cooking and a possible incorporation of nutrients. The work was developed in three parts. The first part consisted of describing the hydration kinetics of many grains to have a data bank of hydration kinetics, allowing further selections. Furthermore, this part compared the differences among grains hydration kinetics, associating them with the intrinsic properties of the grains and questioning some inferences previously published in the literature. The second part was related to study the effect of ultrasound on the hydration kinetics of grains with sigmoidal behavior, being studied Andean lupin, mung beans and white kidney beans. Further, the effect of ultrasound in combination with soaking water at high temperatures was studied to demonstrate if they have additive, synergic or antagonist effect. The effect of ultrasound technology was evaluated in the water uptake, extraction of components, germination and cooking kinetics. The third part consisted of studying and describing the incorporation of a nutrient inside the grains, taking advantage of the hydration process. Further, ultrasound was used to improve this incorporation. The main results of this work corroborate that the hydration process is a complex phenomenon, and many intrinsic properties of the grains causes the kinetics differences. In addition, the fact that only legume grains have sigmoidal behavior of hydration was proved. Further, the ultrasound accelerated the hydration process of grains with sigmoidal behavior without affecting the grain starch, improving the extraction of undesirable components, enhancing or hindering the germination (depending on the grain), but without affecting the cooking process. Another result was that the higher the soaking water temperature is, the lower the ultrasound effect on hydration is. Finally, regarding nutrient incorporation, a hydrophilic nutrient (iron) was incorporated in a grain during hydration process demonstrating that it is possible. The iron incorporation had the same behavior as the water uptake, suggesting similar mechanisms and phenomena of mass flow. In addition, the incorporated iron was attached not only to the bean cotyledon, but also mostly in the seed coat. Furthermore, ultrasound technology enhanced this process. The cooking process of the studied grains was improved, and its germination was hindered by the incorporated iron. In conclusion, ultrasound technology can be used for improving the hydration process of grains with sigmoidal behavior, being also practical for nutrient incorporation into grains. / A presente Tese teve como objetivos estudar o processo de hidratação de grãos com comportamento sigmoidal de hidratação, avaliar a tecnologia de ultrassom para a sua melhora, os possíveis efeitos na germinação, cozimento e possível incorporação de nutrientes. O trabalho foi feito em três etapas. A primeira etapa consistiu em realizar uma prospecção de hidratação de diversos grãos, auxiliando na escolha dos futuros grãos a serem estudados. Ainda, comparou-se as cinéticas de hidratação associando-as com as propriedades intrínsecas dos grãos, avaliando diversas inferências publicadas sobre o processo. Na segunda etapa estudou-se o efeito do ultrassom de alta potência no processo de hidratação de três grãos com comportamento sigmoidal: tremoço andino, feijão moyashi e feijão branco. Também foi avaliado o efeito combinado do ultrassom e a temperatura da água de hidratação. O efeito da tecnologia de ultrassom foi avaliado na cinética de absorção de água, extração de compostos, germinação e cozimento. A terceira etapa consistiu em aproveitar o longo tempo do processo de hidratação para incorporar um nutriente hidrossolúvel dentro do grão. O ultrassom foi também usado para acelerar este processo. Os resultados mais importantes da Tese foram que se corroborou que a hidratação de grãos é um processo complexo e que há muita dificuldade em correlacionar as propriedades intrínsecas dos grãos com as características da hidratação. Ainda, foi demonstrado que o comportamento sigmoidal de hidratação é somente encontrado em grãos da família das leguminosas. Também foi demostrado que o ultrassom acelera a hidratação de grãos com comportamento sigmoidal e que esta tecnologia não afeta o amido dos grãos, melhora ou piora a germinação (dependendo do grão), e não afeta o cozimento. Corroborou-se que quanto maior a temperatura da água, menor é o efeito do ultrassom na cinética de hidratação. Finalmente, demonstrou-se que é possível incorporar nutrientes solúveis dentro dos grãos, aproveitando assim o longo tempo de hidratação. Encontrou-se que a incorporação de nutrientes segue mecanismo similar que a entrada de água, e que pode ser acelerado usando ultrassom. Também, foi demonstrado que o ferro foi incorporado no cotilédone e no tegumento (em maior quantidade), e que este composto melhora o cozimento do feijão, porém prejudica a sua germinação. Em conclusão, o ultrassom pode ser usado para melhorar o processo de hidratação de grãos e para a incorporação de algum nutriente.

This Thesis had as objectives to study the hydration process of grains with sigmoidal behavior, evaluating ultrasound technology to improve it, the possible effects on germination, cooking and a possible incorporation of nutrients. The work was developed in three parts. The first part consisted of describing the hydration kinetics of many grains to have a data bank of hydration kinetics, allowing further selections. Furthermore, this part compared the differences among grains hydration kinetics, associating them with the intrinsic properties of the grains and questioning some inferences previously published in the literature. The second part was related to study the effect of ultrasound on the hydration kinetics of grains with sigmoidal behavior, being studied Andean lupin, mung beans and white kidney beans. Further, the effect of ultrasound in combination with soaking water at high temperatures was studied to demonstrate if they have additive, synergic or antagonist effect. The effect of ultrasound technology was evaluated in the water uptake, extraction of components, germination and cooking kinetics. The third part consisted of studying and describing the incorporation of a nutrient inside the grains, taking advantage of the hydration process. Further, ultrasound was used to improve this incorporation. The main results of this work corroborate that the hydration process is a complex phenomenon, and many intrinsic properties of the grains causes the kinetics differences. In addition, the fact that only legume grains have sigmoidal behavior of hydration was proved. Further, the ultrasound accelerated the hydration process of grains with sigmoidal behavior without affecting the grain starch, improving the extraction of undesirable components, enhancing or hindering the germination (depending on the grain), but without affecting the cooking process. Another result was that the higher the soaking water temperature is, the lower the ultrasound effect on hydration is. Finally, regarding nutrient incorporation, a hydrophilic nutrient (iron) was incorporated in a grain during hydration process demonstrating that it is possible. The iron incorporation had the same behavior as the water uptake, suggesting similar mechanisms and phenomena of mass flow. In addition, the incorporated iron was attached not only to the bean cotyledon, but also mostly in the seed coat. Furthermore, ultrasound technology enhanced this process. The cooking process of the studied grains was improved, and its germination was hindered by the incorporated iron. In conclusion, ultrasound technology can be used for improving the hydration process of grains with sigmoidal behavior, being also practical for nutrient incorporation into grains. / A presente Tese teve como objetivos estudar o processo de hidratação de grãos com comportamento sigmoidal de hidratação, avaliar a tecnologia de ultrassom para a sua melhora, os possíveis efeitos na germinação, cozimento e possível incorporação de nutrientes. O trabalho foi feito em três etapas. A primeira etapa consistiu em realizar uma prospecção de hidratação de diversos grãos, auxiliando na escolha dos futuros grãos a serem estudados. Ainda, comparou-se as cinéticas de hidratação associando-as com as propriedades intrínsecas dos grãos, avaliando diversas inferências publicadas sobre o processo. Na segunda etapa estudou-se o efeito do ultrassom de alta potência no processo de hidratação de três grãos com comportamento sigmoidal: tremoço andino, feijão moyashi e feijão branco. Também foi avaliado o efeito combinado do ultrassom e a temperatura da água de hidratação. O efeito da tecnologia de ultrassom foi avaliado na cinética de absorção de água, extração de compostos, germinação e cozimento. A terceira etapa consistiu em aproveitar o longo tempo do processo de hidratação para incorporar um nutriente hidrossolúvel dentro do grão. O ultrassom foi também usado para acelerar este processo. Os resultados mais importantes da Tese foram que se corroborou que a hidratação de grãos é um processo complexo e que há muita dificuldade em correlacionar as propriedades intrínsecas dos grãos com as características da hidratação. Ainda, foi demonstrado que o comportamento sigmoidal de hidratação é somente encontrado em grãos da família das leguminosas. Também foi demostrado que o ultrassom acelera a hidratação de grãos com comportamento sigmoidal e que esta tecnologia não afeta o amido dos grãos, melhora ou piora a germinação (dependendo do grão), e não afeta o cozimento. Corroborou-se que quanto maior a temperatura da água, menor é o efeito do ultrassom na cinética de hidratação. Finalmente, demonstrou-se que é possível incorporar nutrientes solúveis dentro dos grãos, aproveitando assim o longo tempo de hidratação. Encontrou-se que a incorporação de nutrientes segue mecanismo similar que a entrada de água, e que pode ser acelerado usando ultrassom. Também, foi demonstrado que o ferro foi incorporado no cotilédone e no tegumento (em maior quantidade), e que este composto melhora o cozimento do feijão, porém prejudica a sua germinação. Em conclusão, o ultrassom pode ser usado para melhorar o processo de hidratação de grãos e para a incorporação de algum nutriente.

Os isômeros de posição do triterpeno pentacíclico amirina (alfa e beta), estão presentes em várias espécies de plantas, como a Protium spruceanum. Estas moléculas vêm mostrando várias propriedades farmacológicas importantes, como efeitos anti-inflamatórios, efeito gastroprotetor, efeito antipruriginoso, efeito antitumoral, entre outros, sendo, dessa forma, uma candidata a um novo fármaco. No entanto, o comportamento destas substâncias frente as enzimas do citocromo P450 (CYP 450) ainda não foram estudadas. Portanto, o presente trabalho tem como objetivo realizar um estudo de metabolismo in vitro com esses triterpenos, caracterizar os parâmetros cinéticos enzimáticos assim como possíveis metabólitos que possam surgir empregando microssomas hepático de ratos. Para isto, foi desenvolvido e validado um método bioanalítico para análise desses triterpenos em microssomas de ratos e análise por cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas (CG-EM). Como técnica de preparação das amostras foi empregado a extração liquido-liquido utilizando hexano como solvente extrator. A metodologia para quantificação dos triterpenos em microssomas hepático foi validada de acordo com a legislação vigente para análise de fármacos em fluidos biológicos, avaliando os seguintes parâmetros: linearidade, sensibilidade, seletividade, precisão, exatidão, estabilidade e recuperação. Todos os parâmetros avaliados corroboraram com as exigências da legislação. Após validação, iniciou-se os estudos para determinação dos parâmetros cinéticos enzimáticos avaliando a variação do tempo de incubação e da concentração de proteínas microssomais no consumo dos subtratos. Utilizando a faixa linear destes experimentos foi determinada a concentração de 0,25 mg mL-1 e o tempo de incubação de 20 min, respeitando as condições de Velocidade Inicial. Em seguida, ao avaliar a variação da concentração do substrato observou-se que a cinética obtida é do tipo sigmoidal. Dessa forma, para os cálculos dos parâmetros cinéticos foi utilizado a equação de Hill, obtendo Vmax = 0,698 ± 0,022 ?mol/mg proteína/min, S50 = 55,1 ± 10,5 ?M e o coeficiente de Hill 2,7 ± 0,17, já os parâmetros da beta amirina foram: Vmax = 0,775 ± 0,034 ?mol/mg proteína/min, S50 = 130,4 ± 42,8 ?M e coeficiente de Hill 2,5 ± 0,21. A partir destes dados obteve-se o clearance intrínseco para a beta e a alfa amirina de 3,05 mL/min/kg e 6,55 mL/min/kg, respectivamente. Apesar das amirinas serem metabolizadas pelas enzimas da CYP 450, nenhum metabólito foi encontrado. Nesse trabalho, foi demostrando pela primeira vez, o comportamento das enzimas das CYP 450 de ratos frente aos produtos naturais alfa e beta amirina, no qual foi verificado um comportamento atípico, que não segue a cinética michaeliana. / The isomers of pentacyclic triterpene amyrins (alpha and beta) occurring in a variety of plants, as Protium spruceanum. These molecules have showed significant pharmacological effects, as anti-inflammatory, gastroprotective and antitumor effects. Based on that, these substances have demonstrated great potential to become new drugs. However, the metabolic behavior by employing CYP enzymes (CYP450) has not been studied yet. The aim of this work was to perform an in vitro metabolism study by using these triterpenes and to determine the enzymatic kinetic parameters and possible metabolites by employing rat liver microsomes. To perform that, a bioanalytical method was developed and validated to analysis amyrins in rat microsomes. Gas chromatography coupled with mass spectrometer (GC-MS) was applied in the analysis. Liquid-liquid extraction was used to clean the sample and hexane was used as extraction solvent. Before metabolism studies, the method was validated according to current legislation to analysis of drugs in biological fluids. The following parameters were evaluated: linearity, sensitivity, selectivity, precision, accuracy, stability and recovery. All parameters evaluated were in agreement to legislation guidelines. After validation, enzymatic kinetic parameters were determined through variation of incubation time and concentration of microsomal proteins. By using linear range, the incubation time of 20 min and microsomal protein concentration of 0.25 mg mL-1 were determined to respect V0 conditions. The enzymatic kinect results showed a sigmoidal profile. Thus, to calculate the kinetic parameters it was used the Hill equation. It was observed a Vmax = 0.698 ± 0.022 ?mol/mg protein/min, S50 = 55.18 ± 10.5 ?M and Hill coefficient of 2.7 ± 0.17 to alpha amyrin and a Vmax = 0.775 ± 0.034 ?mol/mg protein/min, S50 = 130.4 ± 42.8 ?M and Hill coefficient of 2.5 ± 0.21 to beta amyrin. The intrinsic clearance to beta and alpha amyrin was 3.05 mL/min/kg e 6.55 mL/min/kg, respectively. In spite of amyrins were metabolized by the CYP 450 enzymes, none metabolite was found. In this work, it was demonstrated, for the first time, the behavior of rat liver microsomes front to alpha and beta amyrin, in which it was observed an atypical behavior, that it does not follow the Michaelis-Menten kinetics.

Os isômeros de posição do triterpeno pentacíclico amirina (alfa e beta), estão presentes em várias espécies de plantas, como a Protium spruceanum. Estas moléculas vêm mostrando várias propriedades farmacológicas importantes, como efeitos anti-inflamatórios, efeito gastroprotetor, efeito antipruriginoso, efeito antitumoral, entre outros, sendo, dessa forma, uma candidata a um novo fármaco. No entanto, o comportamento destas substâncias frente as enzimas do citocromo P450 (CYP 450) ainda não foram estudadas. Portanto, o presente trabalho tem como objetivo realizar um estudo de metabolismo in vitro com esses triterpenos, caracterizar os parâmetros cinéticos enzimáticos assim como possíveis metabólitos que possam surgir empregando microssomas hepático de ratos. Para isto, foi desenvolvido e validado um método bioanalítico para análise desses triterpenos em microssomas de ratos e análise por cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas (CG-EM). Como técnica de preparação das amostras foi empregado a extração liquido-liquido utilizando hexano como solvente extrator. A metodologia para quantificação dos triterpenos em microssomas hepático foi validada de acordo com a legislação vigente para análise de fármacos em fluidos biológicos, avaliando os seguintes parâmetros: linearidade, sensibilidade, seletividade, precisão, exatidão, estabilidade e recuperação. Todos os parâmetros avaliados corroboraram com as exigências da legislação. Após validação, iniciou-se os estudos para determinação dos parâmetros cinéticos enzimáticos avaliando a variação do tempo de incubação e da concentração de proteínas microssomais no consumo dos subtratos. Utilizando a faixa linear destes experimentos foi determinada a concentração de 0,25 mg mL-1 e o tempo de incubação de 20 min, respeitando as condições de Velocidade Inicial. Em seguida, ao avaliar a variação da concentração do substrato observou-se que a cinética obtida é do tipo sigmoidal. Dessa forma, para os cálculos dos parâmetros cinéticos foi utilizado a equação de Hill, obtendo Vmax = 0,698 ± 0,022 ?mol/mg proteína/min, S50 = 55,1 ± 10,5 ?M e o coeficiente de Hill 2,7 ± 0,17, já os parâmetros da beta amirina foram: Vmax = 0,775 ± 0,034 ?mol/mg proteína/min, S50 = 130,4 ± 42,8 ?M e coeficiente de Hill 2,5 ± 0,21. A partir destes dados obteve-se o clearance intrínseco para a beta e a alfa amirina de 3,05 mL/min/kg e 6,55 mL/min/kg, respectivamente. Apesar das amirinas serem metabolizadas pelas enzimas da CYP 450, nenhum metabólito foi encontrado. Nesse trabalho, foi demostrando pela primeira vez, o comportamento das enzimas das CYP 450 de ratos frente aos produtos naturais alfa e beta amirina, no qual foi verificado um comportamento atípico, que não segue a cinética michaeliana. / The isomers of pentacyclic triterpene amyrins (alpha and beta) occurring in a variety of plants, as Protium spruceanum. These molecules have showed significant pharmacological effects, as anti-inflammatory, gastroprotective and antitumor effects. Based on that, these substances have demonstrated great potential to become new drugs. However, the metabolic behavior by employing CYP enzymes (CYP450) has not been studied yet. The aim of this work was to perform an in vitro metabolism study by using these triterpenes and to determine the enzymatic kinetic parameters and possible metabolites by employing rat liver microsomes. To perform that, a bioanalytical method was developed and validated to analysis amyrins in rat microsomes. Gas chromatography coupled with mass spectrometer (GC-MS) was applied in the analysis. Liquid-liquid extraction was used to clean the sample and hexane was used as extraction solvent. Before metabolism studies, the method was validated according to current legislation to analysis of drugs in biological fluids. The following parameters were evaluated: linearity, sensitivity, selectivity, precision, accuracy, stability and recovery. All parameters evaluated were in agreement to legislation guidelines. After validation, enzymatic kinetic parameters were determined through variation of incubation time and concentration of microsomal proteins. By using linear range, the incubation time of 20 min and microsomal protein concentration of 0.25 mg mL-1 were determined to respect V0 conditions. The enzymatic kinect results showed a sigmoidal profile. Thus, to calculate the kinetic parameters it was used the Hill equation. It was observed a Vmax = 0.698 ± 0.022 ?mol/mg protein/min, S50 = 55.18 ± 10.5 ?M and Hill coefficient of 2.7 ± 0.17 to alpha amyrin and a Vmax = 0.775 ± 0.034 ?mol/mg protein/min, S50 = 130.4 ± 42.8 ?M and Hill coefficient of 2.5 ± 0.21 to beta amyrin. The intrinsic clearance to beta and alpha amyrin was 3.05 mL/min/kg e 6.55 mL/min/kg, respectively. In spite of amyrins were metabolized by the CYP 450 enzymes, none metabolite was found. In this work, it was demonstrated, for the first time, the behavior of rat liver microsomes front to alpha and beta amyrin, in which it was observed an atypical behavior, that it does not follow the Michaelis-Menten kinetics.