A alimentação deve fornecer nutrientes essenciais em equilíbrio. A carne é uma perfeita fonte de proteína e fornece ferro, zinco e várias vitaminas, no entanto a carne vermelha e produtos à base de carne também mantêm o risco da indução de estresse oxidativo, por meio da formação catalisada de radicais livres por ferro durante a digestão. Uma dieta equilibrada deve ser inspirada pela natureza. Com a evolução, a natureza teve que lidar com o estresse oxidativo em um ambiente com um aumento da concentração de oxigênio e exposição à luz UV variando sazonalmente. Carotenoides têm sido considerados protetores do sistema responsável pela fotossíntese, suprimindo o oxigênio ativado e captando os radicais livres, evitando que estruturas sensíveis sejam destruídas. Polifenóis, onipresentes no reino vegetal, tornaram-se essenciais para a proteção contra luz UV, controle de metais livres e danos mecânicos, quando tocotrienóis e tocoferóis associam-se a membranas promovendo sua proteção. Um desafio hoje é entender o mecanismo por trás das várias classes de protetores contra o estresse oxidativo e, especialmente, sua interação sinérgica e usar esse entendimento para melhorar a nossa dieta. As diferentes classes de compostos bioativos, incluindo captores de radicais livres, supressores do estado excitado, quelantes de metais e reguladores de genes mantêm uma diversidade estrutural e funcional apenas parcialmente compreendida e explorada. Nesse momento é importante um olhar mais atento para essa biodiversidade em relação à composição dos nossos alimentos com foco em um consumo seguro de carne, como parte de uma dieta equilibrada. O Brasil em sua rica e vasta flora detém alguns dos maiores recursos botânicos não explorados do mundo. Hoje o desafio científico é fazer a ingestão de carne vermelha mais segura, e ainda uma fonte confiável de ferro e outros minerais. Olhando para este desafio, o presente trabalho visou selecionar frutas pouco exploradas do Cerrado brasileiro como uma fonte de antioxidantes na dieta. Frutas do Cerrado foram primeiramente selecionadas com base nas características sensoriais, os frutos selecionados foram avaliados pelas concentrações totais de fenóis, flavonoides, taninos, glicídios, antocianinas e ácido ascórbico. Suas propriedades antioxidantes foram investigadas com base na capacidade de captar radicais 1-hidroxietila e reduzir o pigmento hipervalente de carne (ferrilmioglobina) no sistema modelo. / Human food must supply essential nutrients in balance. Meat is a perfect protein source and supplies iron and zinc and many vitamins, although red meat and meat products also hold the risk of inducing oxidative stress through iron-catalyzed formation of free radicals during digestion. A balanced diet should be inspired by nature. Through evolution, nature has had to deal with oxidative stress in an atmosphere with an increasing oxygen content and UV light exposure with seasonal variations. Carotenoids merged as protectors of the photosynthetic apparatus to quench activated oxygen and to scavenge free radicals otherwise destroying sensitive structures. Polyphenols, ubiquitous in the plant kingdom, became essential for surface protection against UV light, control of free metals and mechanical damage, while tocotrienols and tocopherols became associated with membranes promoting their protection. A challenge today is to understand the mechanism behind the various classes of protectors against oxidative stress and especially their synergic interaction and to use this understanding to improve our diet. The different classes of bioactive compounds including free radical scavengers, excited-state quenchers, metal chelators and gene regulators hold a structural and functional diversity only partly understood and explored. It has become time for a closer look into this biodiversity in relation to the composition of our food with focus on a safe meat intake as part of a balanced diet. Brazil holds some of the world\'s largest unexploited botanical resources in the rich and to a large degree unexplored flora. Today scientific challenge is to make red meat intake safer but still a trustworthy source of iron and other minerals. Looking into this challenge, the present work aim to select underexplored fruits from the brazilian Cerrado as a source of dietary antioxidants. Fruits from the Cerrado were first selected based on the sensorial characteristic, the selected fruits were evaluated with their total content of polyphenols, flavonoids, tannins, glycides, anthocyanins, and ascorbic acid. They were further investigated for their antioxidant properties based on the ability to scavenge 1-hydroxyethyl radical and to reduce the biological relevant hypervalent meat pigment (ferrylmyoglobin) in model system.

A alimentação deve fornecer nutrientes essenciais em equilíbrio. A carne é uma perfeita fonte de proteína e fornece ferro, zinco e várias vitaminas, no entanto a carne vermelha e produtos à base de carne também mantêm o risco da indução de estresse oxidativo, por meio da formação catalisada de radicais livres por ferro durante a digestão. Uma dieta equilibrada deve ser inspirada pela natureza. Com a evolução, a natureza teve que lidar com o estresse oxidativo em um ambiente com um aumento da concentração de oxigênio e exposição à luz UV variando sazonalmente. Carotenoides têm sido considerados protetores do sistema responsável pela fotossíntese, suprimindo o oxigênio ativado e captando os radicais livres, evitando que estruturas sensíveis sejam destruídas. Polifenóis, onipresentes no reino vegetal, tornaram-se essenciais para a proteção contra luz UV, controle de metais livres e danos mecânicos, quando tocotrienóis e tocoferóis associam-se a membranas promovendo sua proteção. Um desafio hoje é entender o mecanismo por trás das várias classes de protetores contra o estresse oxidativo e, especialmente, sua interação sinérgica e usar esse entendimento para melhorar a nossa dieta. As diferentes classes de compostos bioativos, incluindo captores de radicais livres, supressores do estado excitado, quelantes de metais e reguladores de genes mantêm uma diversidade estrutural e funcional apenas parcialmente compreendida e explorada. Nesse momento é importante um olhar mais atento para essa biodiversidade em relação à composição dos nossos alimentos com foco em um consumo seguro de carne, como parte de uma dieta equilibrada. O Brasil em sua rica e vasta flora detém alguns dos maiores recursos botânicos não explorados do mundo. Hoje o desafio científico é fazer a ingestão de carne vermelha mais segura, e ainda uma fonte confiável de ferro e outros minerais. Olhando para este desafio, o presente trabalho visou selecionar frutas pouco exploradas do Cerrado brasileiro como uma fonte de antioxidantes na dieta. Frutas do Cerrado foram primeiramente selecionadas com base nas características sensoriais, os frutos selecionados foram avaliados pelas concentrações totais de fenóis, flavonoides, taninos, glicídios, antocianinas e ácido ascórbico. Suas propriedades antioxidantes foram investigadas com base na capacidade de captar radicais 1-hidroxietila e reduzir o pigmento hipervalente de carne (ferrilmioglobina) no sistema modelo. / Human food must supply essential nutrients in balance. Meat is a perfect protein source and supplies iron and zinc and many vitamins, although red meat and meat products also hold the risk of inducing oxidative stress through iron-catalyzed formation of free radicals during digestion. A balanced diet should be inspired by nature. Through evolution, nature has had to deal with oxidative stress in an atmosphere with an increasing oxygen content and UV light exposure with seasonal variations. Carotenoids merged as protectors of the photosynthetic apparatus to quench activated oxygen and to scavenge free radicals otherwise destroying sensitive structures. Polyphenols, ubiquitous in the plant kingdom, became essential for surface protection against UV light, control of free metals and mechanical damage, while tocotrienols and tocopherols became associated with membranes promoting their protection. A challenge today is to understand the mechanism behind the various classes of protectors against oxidative stress and especially their synergic interaction and to use this understanding to improve our diet. The different classes of bioactive compounds including free radical scavengers, excited-state quenchers, metal chelators and gene regulators hold a structural and functional diversity only partly understood and explored. It has become time for a closer look into this biodiversity in relation to the composition of our food with focus on a safe meat intake as part of a balanced diet. Brazil holds some of the world\'s largest unexploited botanical resources in the rich and to a large degree unexplored flora. Today scientific challenge is to make red meat intake safer but still a trustworthy source of iron and other minerals. Looking into this challenge, the present work aim to select underexplored fruits from the brazilian Cerrado as a source of dietary antioxidants. Fruits from the Cerrado were first selected based on the sensorial characteristic, the selected fruits were evaluated with their total content of polyphenols, flavonoids, tannins, glycides, anthocyanins, and ascorbic acid. They were further investigated for their antioxidant properties based on the ability to scavenge 1-hydroxyethyl radical and to reduce the biological relevant hypervalent meat pigment (ferrylmyoglobin) in model system.

O presente trabalho procurou investigar influência da presença de proteínas do soro do leite na atividade antioxidante da vanilina e ácido vanílico frente ao radical DPPH• e a espécie de ferro hipervalente ferrilmioglobina MbFe(IV)=O em meio simulando o trato gastrointestinal. A constante de associação (KA) entre a vanilina e a β-lactoglobulina (BLG) foi determinada utilizando-se as técnicas de espectroscopia de emissão molecular (KA = 400 ± 12·102 L·mol-1) e microcalorimétria (KA = 5,6±0,3·102 L·mol-1) ambas em tampão fosfato com CH+ = 10-7,4 mol·L-1 e força iônica 0,32 (NaCl). Para a interação entre a vanilina e albumina de soro bovino (BSA) encontrou-se o valor de 340 ± 13·102 L·mol-1 em meio de tampão fosfato com CH+ = 10-6,4 mol·L-1 e força iônica 0,32 (NaCl), obtido por espectroscopia de emissão molecular. Constatou-se pela técnica de microcalorimetria que a complexação possui caráter exotérmico e as contribuições de interações hidrofóbicas para a complexação são fracas. A reatividade da vanilina e ácido vanílico com o radical DPPH• foi investigada em meio de emulsão aquosa Tween-20® com CH+ = 10-2,0 mol·L-1. Os resultados obtidos demonstraram que a vanilina não pode ser considerada um bom antioxidante frente ao DPPH• (k298 = 1,42±0,04·10-1 L·mol-1·s-1), no entanto, o ácido vanílico apresentou maior reatividade frente ao radical DPPH• (k298 = 17,1±0,3 ·10-1 L·mol-1·s-1). A presença das proteínas BLG e BSA nas reações de redução do radical DPPH• pela vanilina e ácido vanílico conduziu a um efeito antagônico na constante de velocidade de reação. Os parâmetros termodinâmicos do estado de transição da reação com DPPH• apresentaram valores relativamente altos de entalpia de ativação e moderados valores de entropia de ativação: ΔH‡298 = 34,0 ± 0,3 kJmol-1 para a vanilina e 46,2 ± 0,1 kJmol-1 no complexo com BSA e 51,0 ± 0,6 kJ·mol-1 no complexo com BLG, valores negativos de entropia ΔS‡298 = -147,4 ± 0,9 J·mol-1·K-1, -105,3 ± 0,5 J·mol-1·K-1 e -90 ± 2 J·mol-1·K-1 respectivamente. Os valores de entalpia e entropia de ativação encontrados para o ácido vanílico foram: ΔH‡298= 19,6 ± 0,2 kJ·mol-1, 10,2 ± 0,03 kJ·mol-1 e 37,6 ± 0,3 kJ·mol-1 para os complexos com BSA e BLG respectivamente e valores negativos de entropia ΔS‡298=-174 ± 0,5 J·mol-1·K-1, -206,0 ± 0,1 J·mol-1·K-1 e -116 ± 1 J·mol-1·K-1. A partir destes valores de entalpia e entropia de ativação o mecanismo de redução do radical DPPH• foi atribuído a um processo de abstração de átomo de hidrogênio (HAT/PCET). A reação de desativação da espécie MbFe(IV)=O pela vanilina apresentou constante de velocidade de k298 = 57±1 L·mol-1·s-1 sendo superior quando comparada ao ácido vanílico k298 = 15±1 L·mol-1·s-1, fato este atribuído as cargas totais, negativa, do redutor e da proteína nas presentes condições experimentais. Observa-se um efeito antagônico da complexão da vanilina pelas proteínas na atividade antioxidante frente à ferrilmioglobina, onde o efeito reduziu, mas não impediu a reação de transferência de elétrons por esfera-externa à longa distância. Em contrapartida, a presença das proteínas BLG e BSA não influenciaram a reatividade do ácido vanílico frente à espécie MbFe(IV)=O. Os parâmetros de ativação encontrados para a reação de redução da MbFe(IV)=O com a vanilina apresentaram valores de ΔH‡298 = 58,8 ± 0,3 kJmol-1 e ΔS‡298 = -14 ± 1 J·mol-1·K-1, ΔH‡298 = 45,5 ± 0,3 kJ·mol-1 e ΔS‡298 = -60 ± 1 J ·mol-1·K-1, ΔH‡298 = 68,6 ± 0,4 kJ·mol-1 e ΔS‡298 = 17 ± 1 J ·mol-1·K-1 para vanilina \"livre\", complexo com BSA, e complexo com BLG respectivamente. Para a redução com ácido vanílico foram determinados os seguintes valores de entalpia e entropia de ativação: ΔH‡298 = 41,8 ± 0,2 kJ·mol-1 e ΔS‡298 = -82,4 ± 0,7 J·mol-1·K-1, ΔH‡298 = 37,7 ± 0,3 kJ·mol-1 e ΔS‡298 = -96 ± 1,0 J·mol-1·K-1, ΔH‡298 = 53,5 ± 0,2 kJ·mol-1 e ΔS‡298 = -44 ± 1,0 J·mol-1·K-1 para vanilina \"livre\", complexo com BSA, e complexo com BLG respectivamente. / The present study evaluate the influence of the presence of whey proteins in the antioxidant activity of vanillin and vanillic acid towards the DPPH• radical species and the hypervalent iron species ferrylmyoglobin, MbFe(IV)=O under conditions simulating the gastrointestinal tract. The association constant (KA) between vanillin and β- lactoglobulin (BLG) was obtained using molecular emission spectroscopy (KA = 400 ± 12·102 L·mol-1) and microcalorimetric titration (KA = 5.6±0.3·102 L·mol-1) both in phosphate buffer CH + = 10-7.4 mol·L -1 and ionic strength 0.32 (NaCl). For the interaction between vanillin and bovine serum albumin (BSA) it was founded value of 340 ± 13·102 L·mol-1 in phosphate buffer with CH+ = 10-6,4 mol·L-1 and ionic strength 0.32 (NaCl), as obtained by molecular emission spectroscopy. It was founded by microcalorimetry tritation that the complexation has a exothermic character and the contributions of hydrophobic interactions for complexation are weak. The reactivity of vanillin and vanillic acid toward DPPH• radical was studied in aqueous emulsion using Tween-20® with CH + = 10-2.0 mol·L-1. The results show that vanillin can not be considered a good antioxidant (k298 = 1.42±0.04·10-1 L·mol-1·s-1), however vanillic acid show higher reactivity than vanillin towards the radical DPPH• (k298 = 17.1±0.3·10-1 L·mol-1·s-1). The presence of the proteins BLG and BSA in the reduction reactions of the DPPH• radical by vanillin and vanillic acid led to an antagonic effect in the reaction rate constant. The thermodynamic parameters for the transition state of the reaction with DPPH• showed relatively high values of enthalpy of activation and moderately negative entropy of activation: ΔH‡298= 34.0 ± 0.3 kJmol-1 for vanillin and 46.2 ± 0.1 kJmol-1 for complex with BSA and 51.0 ± 0.6 kJ·mol-1 for complex with BLG, negatives values of entropy ΔS‡298 = -147.4 ± 0.9 J·mol-1·K-1, -105.3 ± 0.5 J·mol-1·K-1 and -90 ± 2 J·mol-1·K-1 respectively. The values of enthalpy and entropy of activation found for vanillic acid were: ΔH‡298 = 19.6 ± 0.2 kJ·mol-1, 10.2 ± 0.03 kJ·mol-1 and 37.6 ± 0.3 kJ·mol-1 for BSA and BLG respectively and negative values of entropy ΔS‡298 = -174 ± 0.5 J·mol-1·K-1, -206.0 ± 0.1 J·mol-1·K-1 and -116 ± 1 J·mol-1·K-1. From these values of enthalpy and entropy of activation the mechanism of radical DPPH• reduction was assigned to a process of hydrogen atom transfer (HAT/PCET). The deactivation reaction of the MbFe(IV)=O species by vanillin shown rate constant of k298 = 57±1 L·mol-1·s-1, which it is higher than vanillic acid k298 = 15±1 L·mol-1·s-1. This fact is assigned to the total negative charges of the reductor and the protein under the experimental conditions. It is observed an antagonistic effect of the complexation of vanillin by proteins in the antioxidant activity, in which the effect diminish, but not avoid the long range electron transfer by out-sphere reaction. On the other hand, the presence of BLG and BSA do not affect the reactivity of vanillic acid towards the MbFe(IV)=O species. The activation parameters found for the reduction of MbFe(IV)=O by vanillin revealed values of ΔH‡298 = 58.8 ± 0.3 kJmol-1 and ΔS‡298 = -14 ± 1 J·mol-1·K-1, ΔH‡298 = 45.5 ± 0.3 kJ·mol-1 e ΔS‡298 = -60 ± 1 J ·mol-1·K-1, ΔH‡298 = 68.6 ± 0.4 kJ·mol-1 and ΔS‡298 = 17 ± 1 J ·mol-1·K-1 for free vanillin, complex with BSA and complex with BLG respectively. For the reduction by vanillic acid it were with the following values of enthalpy and entropy of activation: ΔH‡298 = 41.8 ± 0.2 kJ·mol-1 and ΔS‡298 = -82.4 ± 0.7 J·mol-1·K-1, ΔH‡298 = 37.7 ± 0.3 kJ·mol-1 and ΔS‡298 = -96 ± 1.0 J·mol-1·K-1, ΔH‡298 = 53.5 ± 0.2 kJ·mol-1 and ΔS‡298 = -44 ± 1.0 J·mol-1·K-1 for free vanillin, complex with BSA and complex with BLG respectively.

O presente trabalho procurou investigar influência da presença de proteínas do soro do leite na atividade antioxidante da vanilina e ácido vanílico frente ao radical DPPH• e a espécie de ferro hipervalente ferrilmioglobina MbFe(IV)=O em meio simulando o trato gastrointestinal. A constante de associação (KA) entre a vanilina e a β-lactoglobulina (BLG) foi determinada utilizando-se as técnicas de espectroscopia de emissão molecular (KA = 400 ± 12·102 L·mol-1) e microcalorimétria (KA = 5,6±0,3·102 L·mol-1) ambas em tampão fosfato com CH+ = 10-7,4 mol·L-1 e força iônica 0,32 (NaCl). Para a interação entre a vanilina e albumina de soro bovino (BSA) encontrou-se o valor de 340 ± 13·102 L·mol-1 em meio de tampão fosfato com CH+ = 10-6,4 mol·L-1 e força iônica 0,32 (NaCl), obtido por espectroscopia de emissão molecular. Constatou-se pela técnica de microcalorimetria que a complexação possui caráter exotérmico e as contribuições de interações hidrofóbicas para a complexação são fracas. A reatividade da vanilina e ácido vanílico com o radical DPPH• foi investigada em meio de emulsão aquosa Tween-20® com CH+ = 10-2,0 mol·L-1. Os resultados obtidos demonstraram que a vanilina não pode ser considerada um bom antioxidante frente ao DPPH• (k298 = 1,42±0,04·10-1 L·mol-1·s-1), no entanto, o ácido vanílico apresentou maior reatividade frente ao radical DPPH• (k298 = 17,1±0,3 ·10-1 L·mol-1·s-1). A presença das proteínas BLG e BSA nas reações de redução do radical DPPH• pela vanilina e ácido vanílico conduziu a um efeito antagônico na constante de velocidade de reação. Os parâmetros termodinâmicos do estado de transição da reação com DPPH• apresentaram valores relativamente altos de entalpia de ativação e moderados valores de entropia de ativação: ΔH‡298 = 34,0 ± 0,3 kJmol-1 para a vanilina e 46,2 ± 0,1 kJmol-1 no complexo com BSA e 51,0 ± 0,6 kJ·mol-1 no complexo com BLG, valores negativos de entropia ΔS‡298 = -147,4 ± 0,9 J·mol-1·K-1, -105,3 ± 0,5 J·mol-1·K-1 e -90 ± 2 J·mol-1·K-1 respectivamente. Os valores de entalpia e entropia de ativação encontrados para o ácido vanílico foram: ΔH‡298= 19,6 ± 0,2 kJ·mol-1, 10,2 ± 0,03 kJ·mol-1 e 37,6 ± 0,3 kJ·mol-1 para os complexos com BSA e BLG respectivamente e valores negativos de entropia ΔS‡298=-174 ± 0,5 J·mol-1·K-1, -206,0 ± 0,1 J·mol-1·K-1 e -116 ± 1 J·mol-1·K-1. A partir destes valores de entalpia e entropia de ativação o mecanismo de redução do radical DPPH• foi atribuído a um processo de abstração de átomo de hidrogênio (HAT/PCET). A reação de desativação da espécie MbFe(IV)=O pela vanilina apresentou constante de velocidade de k298 = 57±1 L·mol-1·s-1 sendo superior quando comparada ao ácido vanílico k298 = 15±1 L·mol-1·s-1, fato este atribuído as cargas totais, negativa, do redutor e da proteína nas presentes condições experimentais. Observa-se um efeito antagônico da complexão da vanilina pelas proteínas na atividade antioxidante frente à ferrilmioglobina, onde o efeito reduziu, mas não impediu a reação de transferência de elétrons por esfera-externa à longa distância. Em contrapartida, a presença das proteínas BLG e BSA não influenciaram a reatividade do ácido vanílico frente à espécie MbFe(IV)=O. Os parâmetros de ativação encontrados para a reação de redução da MbFe(IV)=O com a vanilina apresentaram valores de ΔH‡298 = 58,8 ± 0,3 kJmol-1 e ΔS‡298 = -14 ± 1 J·mol-1·K-1, ΔH‡298 = 45,5 ± 0,3 kJ·mol-1 e ΔS‡298 = -60 ± 1 J ·mol-1·K-1, ΔH‡298 = 68,6 ± 0,4 kJ·mol-1 e ΔS‡298 = 17 ± 1 J ·mol-1·K-1 para vanilina \"livre\", complexo com BSA, e complexo com BLG respectivamente. Para a redução com ácido vanílico foram determinados os seguintes valores de entalpia e entropia de ativação: ΔH‡298 = 41,8 ± 0,2 kJ·mol-1 e ΔS‡298 = -82,4 ± 0,7 J·mol-1·K-1, ΔH‡298 = 37,7 ± 0,3 kJ·mol-1 e ΔS‡298 = -96 ± 1,0 J·mol-1·K-1, ΔH‡298 = 53,5 ± 0,2 kJ·mol-1 e ΔS‡298 = -44 ± 1,0 J·mol-1·K-1 para vanilina \"livre\", complexo com BSA, e complexo com BLG respectivamente. / The present study evaluate the influence of the presence of whey proteins in the antioxidant activity of vanillin and vanillic acid towards the DPPH• radical species and the hypervalent iron species ferrylmyoglobin, MbFe(IV)=O under conditions simulating the gastrointestinal tract. The association constant (KA) between vanillin and β- lactoglobulin (BLG) was obtained using molecular emission spectroscopy (KA = 400 ± 12·102 L·mol-1) and microcalorimetric titration (KA = 5.6±0.3·102 L·mol-1) both in phosphate buffer CH + = 10-7.4 mol·L -1 and ionic strength 0.32 (NaCl). For the interaction between vanillin and bovine serum albumin (BSA) it was founded value of 340 ± 13·102 L·mol-1 in phosphate buffer with CH+ = 10-6,4 mol·L-1 and ionic strength 0.32 (NaCl), as obtained by molecular emission spectroscopy. It was founded by microcalorimetry tritation that the complexation has a exothermic character and the contributions of hydrophobic interactions for complexation are weak. The reactivity of vanillin and vanillic acid toward DPPH• radical was studied in aqueous emulsion using Tween-20® with CH + = 10-2.0 mol·L-1. The results show that vanillin can not be considered a good antioxidant (k298 = 1.42±0.04·10-1 L·mol-1·s-1), however vanillic acid show higher reactivity than vanillin towards the radical DPPH• (k298 = 17.1±0.3·10-1 L·mol-1·s-1). The presence of the proteins BLG and BSA in the reduction reactions of the DPPH• radical by vanillin and vanillic acid led to an antagonic effect in the reaction rate constant. The thermodynamic parameters for the transition state of the reaction with DPPH• showed relatively high values of enthalpy of activation and moderately negative entropy of activation: ΔH‡298= 34.0 ± 0.3 kJmol-1 for vanillin and 46.2 ± 0.1 kJmol-1 for complex with BSA and 51.0 ± 0.6 kJ·mol-1 for complex with BLG, negatives values of entropy ΔS‡298 = -147.4 ± 0.9 J·mol-1·K-1, -105.3 ± 0.5 J·mol-1·K-1 and -90 ± 2 J·mol-1·K-1 respectively. The values of enthalpy and entropy of activation found for vanillic acid were: ΔH‡298 = 19.6 ± 0.2 kJ·mol-1, 10.2 ± 0.03 kJ·mol-1 and 37.6 ± 0.3 kJ·mol-1 for BSA and BLG respectively and negative values of entropy ΔS‡298 = -174 ± 0.5 J·mol-1·K-1, -206.0 ± 0.1 J·mol-1·K-1 and -116 ± 1 J·mol-1·K-1. From these values of enthalpy and entropy of activation the mechanism of radical DPPH• reduction was assigned to a process of hydrogen atom transfer (HAT/PCET). The deactivation reaction of the MbFe(IV)=O species by vanillin shown rate constant of k298 = 57±1 L·mol-1·s-1, which it is higher than vanillic acid k298 = 15±1 L·mol-1·s-1. This fact is assigned to the total negative charges of the reductor and the protein under the experimental conditions. It is observed an antagonistic effect of the complexation of vanillin by proteins in the antioxidant activity, in which the effect diminish, but not avoid the long range electron transfer by out-sphere reaction. On the other hand, the presence of BLG and BSA do not affect the reactivity of vanillic acid towards the MbFe(IV)=O species. The activation parameters found for the reduction of MbFe(IV)=O by vanillin revealed values of ΔH‡298 = 58.8 ± 0.3 kJmol-1 and ΔS‡298 = -14 ± 1 J·mol-1·K-1, ΔH‡298 = 45.5 ± 0.3 kJ·mol-1 e ΔS‡298 = -60 ± 1 J ·mol-1·K-1, ΔH‡298 = 68.6 ± 0.4 kJ·mol-1 and ΔS‡298 = 17 ± 1 J ·mol-1·K-1 for free vanillin, complex with BSA and complex with BLG respectively. For the reduction by vanillic acid it were with the following values of enthalpy and entropy of activation: ΔH‡298 = 41.8 ± 0.2 kJ·mol-1 and ΔS‡298 = -82.4 ± 0.7 J·mol-1·K-1, ΔH‡298 = 37.7 ± 0.3 kJ·mol-1 and ΔS‡298 = -96 ± 1.0 J·mol-1·K-1, ΔH‡298 = 53.5 ± 0.2 kJ·mol-1 and ΔS‡298 = -44 ± 1.0 J·mol-1·K-1 for free vanillin, complex with BSA and complex with BLG respectively.

Estudos da reatividade de espécies oxidantes e a interação destas espécies com estruturas sensíveis a oxidação e antioxidantes em condições biológicassão de grande importância no entendimento dos processos redox em alimentos e no corpo humano. A mioglobina é a ferro heme proteína majoritária do músculo esquelético de mamíferos e a sua ativação por peróxido de hidrogênio dá origem às espécies reativas de ferro heme hipervalentes,perferrilmioglobina e ferrilmioglobina, que podem induzir a condição de estresse oxidativo. A reação das espécies de ferro heme hipervalentes com constituintes do meio biológico ou alimentos como proteínas ou membranas podem tanto afetar a qualidade de produtos cárneos quanto causar danos celulares no trato gastrointestinal durante sua digestão.Pequenas moléculas tais como o NO, H2S e CO são produzidas endogenamente em sistemas biológicos e, além de desempenharem importantes funções na manutenção dometabolismo celular,podem apresentar atividade antioxidante.A presente Tese procurou investigara cinética e o mecanismo para a redução das espécies perferrilmioglobina e ferrilmioglobina pelo monóxido de carbono, reação esta que apresentaconstante de velocidade de segunda ordem de k2 =(3,3 ± 0,6) 102 mol L-1, a 25 oC, para a redução da espécie perferrilmioglobina. Posteriormente,foi investigada a cinética e mecanismo de redução da ferrilmioglobinapelo H2S levando à formação da espécie sulfomioglobina-Fe(II). A constante de segunda ordem obtida para a reação entre a espécie protonada da ferrilmioglobina e o H2Sfoide k2 = (2,5 ± 0,1) 106 L mol-1 s-1, duas ordens de magnitude superior a constante de velocidade paraa reação entre a espécie ferrilmioglobina e o íonHS-, k2 = (1,0 ± 0,7)104L mol-1 s-1a 25 oC.Para a redução da espécie ferrilmioglobina pelo H2S/HS- e a formação da espécie sulfomioglobina-Fe(II) observa-se um efeito de compensação de temperatura (?H? = (2,1 ± 0,9) kJ mol-1) o que é um fator determinante na ocorrência do processo de greening em produtos cárneos condimentados durante estocagem a baixa temperatura. A formação da espécie sulfomioglobina foi também investigada na reação de redução da ferrilmioglobina pela L-cisteína. Para esta reação foi observada dependência do mecanismo da reação com o pH. A formação da espécie sulfomioglobina foi observada para a reação conduzia em meio ácido a neutro, enquanto que para a reação em condições alcalinas, observa-se a formação majoritária da espécie oximioglobina. Areação da cisteína com a espécie protonada da ferrilmioglobina apresentou constante de segunda ordem de k2 = (5,1 ± 0,4)L mol-1 s-1, e a reação entre a cisteína diânion e a ferrilmioglobina,em meio alcalino,apresentou constante de velocidade de segunda ordem com k2 =(0,12 ± 0,01) L mol-1s-1.A diferença de reatividade e no produto da reação é um indicativo da mudança de mecanismo de transferência de elétrons seguida de adição do radical HSo, em meio ácido, para um mecanismo sequencial detransferência de elétrons do dianion da cisteína para as espécies ferrilmioglina e metamioglobina levando a formação de oximioglobina em condições alcalinas. / Studies on the reactivity and interaction of oxidant species with oxidizable sensitive structures and antioxidants in biological settings are of great importance for understanding the redox process in food and in the human body. Myoglobin is the major heme-iron protein in the mammal skeletal muscle and its activation by hydrogen peroxide generate reactive hypervalent heme-iron species, perferrylmyoglobin and ferrylmyoglobin, which may induce oxidative stress conditions. The reaction of hypervalent heme-iron species with biological medium or food constituents like proteins or membranes may affect the quality of meat products or could lead to cellular damage in the gastrointestinal tract during digestion. Small molecules like NO, H2S, and CO are produced endogenously in biological systems and, despite playing relevant function in the maintenance of cell metabolism, may present antioxidant activity. The present Thesis aimed to investigate the kinetics and mechanism for the reduction of perferrylmyoglobin and ferrylmyoglobin species by carbon monoxide, reaction that shows a second-order reaction constant with k2 = (3.3 ± 0.6) 102L mol-1 s-1at 25 oC for the reduction of the perferrylmyoglobin species. Furthermore, the kinetics and mechanism for the reduction of the ferrylmyoglobin by H2S leading to the formation of the sulfmyoglobin-Fe(II) species has been investigated. The obtained second-order rate constant for the reaction between the protonated ferrylmyoglobin species and H2S was k2 = (2.5 ± 0.1) 106 L mol-1 s-1, two-orders of magnitude higher than the second-order rate constant for the reaction between the ferrylmyoglobin species and the HS- ion, k2 = (1.0 ± 0.7) 104L mol-1 s-1at 25 oC. For the ferrylmyoglobin species reduction by H2S/HS- and the formation of sulfmyoglobin-Fe(II) it is observed an temperature compensation effect (?H? = (2.1 ± 0.9) kJ mol-1) which is the determination factor for the occurrence of the greening process in condiment meat products during storage at low temperature. The formation of the sulfmyoglobin species has been further investigated during the reduction reaction of ferrylmyoglobin by L-cysteine. For this reaction it was observed a dependence of the reaction mechanism on the pH. The formation of sulfmyoglobin was observed for the reaction conducted in acidic and neutral medium, meanwhile for the reaction in alkaline conditions, it is mainly observed the formation of oxymyoglobin. The reaction between cysteine and the protonated ferrylmyoglobin species shown second-order rate constant with k2 = (5.1 ± 0.4) L mol-1 s-1, and the reaction between the cysteine dianion and ferrylmyoglobin, in alkaline medium, shows second order rate constant with k2 = (0.12 ± 0.01) L mol-1s-1.The difference in reactivity and in the reaction product is an indicative of change of the electron transfer-radical addition mechanism to a sequential electron transfer mechanism from the cysteine dianion to the ferrylmyoglobin and metmyoglobin species leading to the formation of oxymyoglobin under alkaline conditions.

Estudos da reatividade de espécies oxidantes e a interação destas espécies com estruturas sensíveis a oxidação e antioxidantes em condições biológicassão de grande importância no entendimento dos processos redox em alimentos e no corpo humano. A mioglobina é a ferro heme proteína majoritária do músculo esquelético de mamíferos e a sua ativação por peróxido de hidrogênio dá origem às espécies reativas de ferro heme hipervalentes,perferrilmioglobina e ferrilmioglobina, que podem induzir a condição de estresse oxidativo. A reação das espécies de ferro heme hipervalentes com constituintes do meio biológico ou alimentos como proteínas ou membranas podem tanto afetar a qualidade de produtos cárneos quanto causar danos celulares no trato gastrointestinal durante sua digestão.Pequenas moléculas tais como o NO, H2S e CO são produzidas endogenamente em sistemas biológicos e, além de desempenharem importantes funções na manutenção dometabolismo celular,podem apresentar atividade antioxidante.A presente Tese procurou investigara cinética e o mecanismo para a redução das espécies perferrilmioglobina e ferrilmioglobina pelo monóxido de carbono, reação esta que apresentaconstante de velocidade de segunda ordem de k2 =(3,3 ± 0,6) 102 mol L-1, a 25 oC, para a redução da espécie perferrilmioglobina. Posteriormente,foi investigada a cinética e mecanismo de redução da ferrilmioglobinapelo H2S levando à formação da espécie sulfomioglobina-Fe(II). A constante de segunda ordem obtida para a reação entre a espécie protonada da ferrilmioglobina e o H2Sfoide k2 = (2,5 ± 0,1) 106 L mol-1 s-1, duas ordens de magnitude superior a constante de velocidade paraa reação entre a espécie ferrilmioglobina e o íonHS-, k2 = (1,0 ± 0,7)104L mol-1 s-1a 25 oC.Para a redução da espécie ferrilmioglobina pelo H2S/HS- e a formação da espécie sulfomioglobina-Fe(II) observa-se um efeito de compensação de temperatura (?H? = (2,1 ± 0,9) kJ mol-1) o que é um fator determinante na ocorrência do processo de greening em produtos cárneos condimentados durante estocagem a baixa temperatura. A formação da espécie sulfomioglobina foi também investigada na reação de redução da ferrilmioglobina pela L-cisteína. Para esta reação foi observada dependência do mecanismo da reação com o pH. A formação da espécie sulfomioglobina foi observada para a reação conduzia em meio ácido a neutro, enquanto que para a reação em condições alcalinas, observa-se a formação majoritária da espécie oximioglobina. Areação da cisteína com a espécie protonada da ferrilmioglobina apresentou constante de segunda ordem de k2 = (5,1 ± 0,4)L mol-1 s-1, e a reação entre a cisteína diânion e a ferrilmioglobina,em meio alcalino,apresentou constante de velocidade de segunda ordem com k2 =(0,12 ± 0,01) L mol-1s-1.A diferença de reatividade e no produto da reação é um indicativo da mudança de mecanismo de transferência de elétrons seguida de adição do radical HSo, em meio ácido, para um mecanismo sequencial detransferência de elétrons do dianion da cisteína para as espécies ferrilmioglina e metamioglobina levando a formação de oximioglobina em condições alcalinas. / Studies on the reactivity and interaction of oxidant species with oxidizable sensitive structures and antioxidants in biological settings are of great importance for understanding the redox process in food and in the human body. Myoglobin is the major heme-iron protein in the mammal skeletal muscle and its activation by hydrogen peroxide generate reactive hypervalent heme-iron species, perferrylmyoglobin and ferrylmyoglobin, which may induce oxidative stress conditions. The reaction of hypervalent heme-iron species with biological medium or food constituents like proteins or membranes may affect the quality of meat products or could lead to cellular damage in the gastrointestinal tract during digestion. Small molecules like NO, H2S, and CO are produced endogenously in biological systems and, despite playing relevant function in the maintenance of cell metabolism, may present antioxidant activity. The present Thesis aimed to investigate the kinetics and mechanism for the reduction of perferrylmyoglobin and ferrylmyoglobin species by carbon monoxide, reaction that shows a second-order reaction constant with k2 = (3.3 ± 0.6) 102L mol-1 s-1at 25 oC for the reduction of the perferrylmyoglobin species. Furthermore, the kinetics and mechanism for the reduction of the ferrylmyoglobin by H2S leading to the formation of the sulfmyoglobin-Fe(II) species has been investigated. The obtained second-order rate constant for the reaction between the protonated ferrylmyoglobin species and H2S was k2 = (2.5 ± 0.1) 106 L mol-1 s-1, two-orders of magnitude higher than the second-order rate constant for the reaction between the ferrylmyoglobin species and the HS- ion, k2 = (1.0 ± 0.7) 104L mol-1 s-1at 25 oC. For the ferrylmyoglobin species reduction by H2S/HS- and the formation of sulfmyoglobin-Fe(II) it is observed an temperature compensation effect (?H? = (2.1 ± 0.9) kJ mol-1) which is the determination factor for the occurrence of the greening process in condiment meat products during storage at low temperature. The formation of the sulfmyoglobin species has been further investigated during the reduction reaction of ferrylmyoglobin by L-cysteine. For this reaction it was observed a dependence of the reaction mechanism on the pH. The formation of sulfmyoglobin was observed for the reaction conducted in acidic and neutral medium, meanwhile for the reaction in alkaline conditions, it is mainly observed the formation of oxymyoglobin. The reaction between cysteine and the protonated ferrylmyoglobin species shown second-order rate constant with k2 = (5.1 ± 0.4) L mol-1 s-1, and the reaction between the cysteine dianion and ferrylmyoglobin, in alkaline medium, shows second order rate constant with k2 = (0.12 ± 0.01) L mol-1s-1.The difference in reactivity and in the reaction product is an indicative of change of the electron transfer-radical addition mechanism to a sequential electron transfer mechanism from the cysteine dianion to the ferrylmyoglobin and metmyoglobin species leading to the formation of oxymyoglobin under alkaline conditions.