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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.9.2018.tde-20022018-092036
Document
Author
Full name
Mayara Adja da Silva Souza
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2018
Supervisor
Committee
Hassimotto, Neuza Mariko Aymoto (President)
Cesar, Thais Borges
Ong, Thomas Prates
Sivieri, Katia
Title in Portuguese
Caracterização quí­mica de tomate roxo e estudo da metabolização de flavonoides in vitro e in vivo
Keywords in Portuguese
β-caroteno
Antocianinas
Digestão in vitro
Tomate
Voláteis
Abstract in Portuguese
Tendo em vista a importância dos compostos bioativos (CBAs) para a promoção da saúde, foram desenvolvidos, a partir de cruzamentos do tomate cereja com espécies selvagens, os tomates laranja (rico em β-caroteno) e roxo (rico em antocianinas), por meio da técnica de introgressão de alelos. Diante disso, o objetivo deste trabalho foi caracterizar o perfil de compostos bioativos e voláteis dos tomates enriquecidos e avaliar a estabilidade e metabolização de flavonoides do tomate roxo durante digestão in vitro e em modelo animal. Os tomates foram caracterizados quanto ao conteúdo de compostos fenólicos totais; capacidade antioxidante por DPPH e ORAC; ácidos orgânicos; açúcares solúveis; perfil de carotenoides por CLAE/DAD; flavonoides por CLAE/DAD e LC/ESI/MS/MS e compostos voláteis por CG/MS. Avaliou-se ainda a estabilidade dos flavonoides da casca do tomate roxo por simulação da digestão in vitro, utilizando o Simulator of the Human Intestinal Microbial Ecosystem (SHIME), bem como a formação de AGCC por GC-MS, e excreção em ratos Wistar, com posterior identificação dos compostos fenólicos por LC/Q-TOF/MS. O tomate roxo apresentou aumento no conteúdo de fenólicos totais, capacidade antioxidante e vitamina C, com destaque para casca. A rutina foi o principal flavonol identificado em todos os frutos, e na casca do tomate roxo foi encontrado alto teor de petunidina (p-coumaroil)-rutinosídeo-hexosídeo, além da superexpressão de outros flavonoides como a quercetina-3-O-rutinosídeo e kaempferol. Não houve alteração no perfil de flavonoides do fruto laranja. Este, por sua vez, apresentou acúmulo de β-caroteno, importante pró-vitamina A, ao passo que o tomate roxo também teve seus conteúdos de β-caroteno e licopeno aumentados. Os frutos apresentaram perfil de compostos voláteis diferentes entre si, o que foi relacionado à degradação dos diferentes CBAs característicos de cada um. O extrato fenólico da casca de tomate roxo, submetido à digestão in vitro, se manteve estável na primeira porção, relativo às condições estomacais. Contudo, o conteúdo de flavonoides apresentou redução significativa (p<0,05) nas porções que simulam as condições do duodeno e do colón, com a formação de catabólitos pela ação da microbiota intestinal e/ou pela degradação química espontânea. Foi observado o aparecimento de novos ácidos fenólicos não presentes inicialmente na matriz, dentre eles o ácido 3-O-metilgálico e o ácido homovanílico, supostamente derivados da degradação da petunidina e da quercetina, respectivamente. Houve aumento na produção total de AGCC, com excessão do butirato. Na urina dos animais foram detectados diversos outros compostos fenólicos derivados do metabolismo de fase II, dentre eles o ácido hipúrico e o 3-O-metilcatecol. Nas fezes foram identificados cerca de metade dos compostos presentes na fermentação in vitro. Dessa forma, o melhoramento convencional pode ser uma alternativa para o enriquecimento, com CBAs, de alimentos amplamente consumidos pela população, como o tomate. Além disso, durante a passagem pelo trato gastrointestinal, os flavonoides presentes na casca do tomate roxo sofrem intensa degradação pela microbiota intestinal, com formação de catabólitos com reconhecido potencial benefício à saúde.
Title in English
Chemical characterization of purple tomato and in vitro and in vivo study of metabolism of flavonoids
Keywords in English
β-carotene
Anthocyanins
in vitro digestion
Tomato
Volatiles
Abstract in English
Considering the importance of bioactive compounds (BACs) for health promotion, the orange (β-carotene-rich) and purple (anthocyanin-rich) tomatoes were developed from cherry tomato interspecific crossing with wild species, using the technique of allele introgression. The objective of this work was to characterize the profile of bioactive and volatile compounds of enriched tomatoes, and to evaluate the stability and metabolism of purple tomato's flavonoids during in vitro and in vivo digestion. The tomatoes were characterized by its content of total phenolic compounds; antioxidant capacity (DPPH and ORAC); organic acids; soluble sugars; carotenoids (HPLC/DAD); flavonoids (HPLC/DAD and LC/ESI/MS/MS) and volatile compounds (GC/MS). The stability of the flavonoids from purple tomato peel was assessed by using the Simulator of the Human Intestinal Microbial Ecosystem (SHIME), as well as the formation of AGCC by GC-MS, and metabolism and excretion in Wistar rats, with subsequent identification of phenolic compounds by LC/Q-TOF/MS. The purple tomato showed an increase in the total phenolic content, antioxidant capacity and vitamin C, with highlight for the peel. The rutin was the main flavonol identified in all fruits, and it was found high content of petunidin (p-coumaryl)-rutinoside-hexoside in the purple tomato peel, in addition to overexpression of other flavonoids such as quercetin-3-O-rutinoside and kaempferol. There was no change in the flavonoid profile of the orange fruit. This one, in turn, presented accumulation of β-carotene, important pro-vitamin A, while the purple tomato also showed an increase in its β-carotene and lycopene contents. The fruits presented different volatile compounds profile among them, which was related to the degradation of the different BACs composition of each one. In the in vitro digestion, the phenolic extract of the purple tomato peel remained stable in the first portion, relative to the stomach conditions. However, the content of flavonoids presented a significant reduction (p<0.05) in the portions simulating the duodenum and colon, with the formation of catabolites by the action of intestinal microbiota and/or spontaneous chemical degradation. It was observed the appearance of new phenolic acids that was not initially present in the matrix, among them 3-O-methylgalic acid and homovanilic acid, supposedly derived from the degradation of petunidin and quercetin, respectively. There was an increase in the total production of SCFAs, with the exception of butyrate. In the urine of the animals several other phenolic compounds derived from phase II metabolism were detected, among them hippuric acid and 3-O-methylcatechol. About half of the compounds present in the in vitro fermentation were identified in the feces. Conventional breeding may be an alternative for the enrichment, with BACs, of foods that are widely consumed by the population, such as tomatoes. In addition, during the passage through the gastrointestinal tract, the flavonoids present in the purple tomato peel are severely degraded by the intestinal microbiota, with formation of catabolites with recognized potential health benefit.
 
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Publishing Date
2018-02-23
 
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