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Mémoire de Maîtrise
DOI
10.11606/D.75.2010.tde-06042011-104437
Document
Auteur
Nom complet
Silvia Helena Libardi
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
São Carlos, 2010
Directeur
Jury
Cardoso, Daniel Rodrigues (Président)
Bragagnolo, Neura
Toledo Junior, José Carlos
Titre en portugais
Atividade antioxidante da vanilina e do ácido vanílico e o efeito da complexação por proteínas do soro do leite na desativação de radicais e ferrilmioglobina em condições simulando o trato gastrointestinal
Mots-clés en portugais
Antioxidante
Beta-lactoglobulina
Cinética
Complexação
Compostos fenólicos
Ferrilmioglobina
Radical
Resumé en portugais
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: ΔH298 = 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 ΔS298 = -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: ΔH298= 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 ΔS298=-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 ΔH298 = 58,8 ± 0,3 kJmol-1 e ΔS298 = -14 ± 1 J·mol-1·K-1, ΔH298 = 45,5 ± 0,3 kJ·mol-1 e ΔS298 = -60 ± 1 J ·mol-1·K-1, ΔH298 = 68,6 ± 0,4 kJ·mol-1 e ΔS298 = 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: ΔH298 = 41,8 ± 0,2 kJ·mol-1 e ΔS298 = -82,4 ± 0,7 J·mol-1·K-1, ΔH298 = 37,7 ± 0,3 kJ·mol-1 e ΔS298 = -96 ± 1,0 J·mol-1·K-1, ΔH298 = 53,5 ± 0,2 kJ·mol-1 e ΔS298 = -44 ± 1,0 J·mol-1·K-1 para vanilina "livre", complexo com BSA, e complexo com BLG respectivamente.
Titre en anglais
Antioxidant activity of vanillin and vanillic acid and the effect of complexation by milk whey proteins in the deactivation of radicals and ferrylmyoglobin under conditions simulating the gastrointestinal tract
Mots-clés en anglais
Antioxidant
Beta-lactoglobulin
Complexation
Ferrylmyoglobin
Kinetics
Phenolic compounds
Radical
Resumé en anglais
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: ΔH298= 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 ΔS298 = -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: ΔH298 = 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 ΔS298 = -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 ΔH298 = 58.8 ± 0.3 kJmol-1 and ΔS298 = -14 ± 1 J·mol-1·K-1, ΔH298 = 45.5 ± 0.3 kJ·mol-1 e ΔS298 = -60 ± 1 J ·mol-1·K-1, ΔH298 = 68.6 ± 0.4 kJ·mol-1 and ΔS298 = 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: ΔH298 = 41.8 ± 0.2 kJ·mol-1 and ΔS298 = -82.4 ± 0.7 J·mol-1·K-1, ΔH298 = 37.7 ± 0.3 kJ·mol-1 and ΔS298 = -96 ± 1.0 J·mol-1·K-1, ΔH298 = 53.5 ± 0.2 kJ·mol-1 and ΔS298 = -44 ± 1.0 J·mol-1·K-1 for free vanillin, complex with BSA and complex with BLG respectively.
 
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Date de Publication
2011-05-27
 
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  • Libardi, Silvia Helena, et al. Deactivation of Ferrylmyoglobin by Vanillin as Affected by Vanillin Binding to ?-Lactoglobulin [doi:10.1021/jf1047173]. Journal of Agricultural and Food Chemistry [online], 2011, p. 110510134502076.
  • Libardi, S. H., Borges, J. C., e CARDOSO, D. R. Reatividade da vanilina e do complexo vanilina-b-lactoglobulina frente a ferrilmioglobina. In 33a Reunião Anual da Sociedade Brasilieira de Química, Águas de Lindóia - SP, 2010. Livro de Resumos - 33a Reunião Anual da Sociedade Brasilieira de Química. : Sociedade Brasilieira de Química, 2010. Resumo.
  • Libardi, S. H., Borges, J. C., e Cardoso, Daniel R. Interaction of vanillin and b-lactoglobulin: reactivity towards MbFe(IV)=O. In VIII Brazilian Meeting on Chemistry of Food and Beverages, São Carlos - SP, 2010. Book of Abstracts - VIII Brazilian Meeting on Chemistry of Food and Beverages., 2010. Resumo.
  • Libardi, S. H., e CARDOSO, D. R. Aspectos da Interação entre compostos fenólicos e proteínas do soro do leite e a sua influência na propriedade antioxidante do produto. In 32 Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química, Fortaleza - CE, 2009. 32 Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química., 2009. Resumo.
  • Libardi, S. H., e CARDOSO, D. R. Reatividade de compostos fenólicos e seus complexos com proteínas do soro do leite frente a radicais e a ferrilmioglobina. In 17o. Encontro da SBQ - Regional Interior Paulista Waldemar Saffioti, Araraquara - SP, 2009. 17o. Encontro da SBQ - Regional Interior Paulista Waldemar Saffioti., 2009. Resumo.
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