Tese-2007-AnaHeloneidadeAraujo

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UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA 
INSTITUTO DE BIOLOGIA 
DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA CELULAR 
 
 
 
 
 
Ana Heloneida de Araújo Morais 
 
 
 
Diversidade de Carotenóides Antioxidantes em Frutos de Espécies de Solanum 
(seção Lycopersicon): Caracterização Via Cromatografia Líquida de Alta 
Resolução (CLAE) e Análise Filogenética do Gene Codificador da Enzima 
Licopeno-β-ciclase 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Brasília-DF 
Dezembro, 2007 
 
Tese de Doutoramento em Ciências Biológicas-Biologia Molecular 
apresentada como requisito parcial à obtenção do grau de doutor pelo 
Departamento de Biologia Celular da Universidade de Brasília. 
 
Orientadora: Dra Damares de Castro Monte 
Co-orientadora: Dra Maria Esther de Noronha Fonseca Boiteux 
Co-orientadora: Dra Elionor Rita Pereira de Almeida 
 
 ii
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
É concedida à Universidade de Brasília permissão para reproduzir cópias desta tese e 
emprestar ou vender tais cópias somente para propósitos acadêmicos e científicos. O autor 
reserva outros direitos de publicação e nenhuma parte desta tese de doutorado pode ser 
reproduzida sem a autorização por escrito do autor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ana Heloneida de Araújo Morais 
 
 
Morais, Ana Heloneida de Araújo. 
 
Diversidade de Carotenóides Antioxidantes em Frutos de 
Espécies de Solanum (seção Lycopersicon): Caracterização Via 
Cromatografia Líquida de Alta Resolução (CLAE) e Análise 
Filogenética do Gene Codificador da Enzima Licopeno-β-ciclase/ Ana 
Heloneida de Araújo Morais 
 
 Brasília, 2007. 
106p. : il. 
 
Tese de Doutorado. Departamento de Biologia Celular (IB), 
Universidade de Brasília, Brasília. 
 
1. Variabilidade, Carotenóides, Tomate, Alimento funcional. 
 iii
 
UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA 
DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA CELULAR 
 
Diversidade de Carotenóides Antioxidantes em Frutos de Espécies de Solanum (seção 
Lycopersicon): Caracterização Via Cromatografia Líquida de Alta Resolução (CLAE) e 
Análise Filogenética do Gene Codificador da Enzima Licopeno-β-ciclase 
 
Ana Heloneida de Araújo Morais 
 
 
Tese de Doutorado submetida ao Departamento de Biologia Celular da Universidade de 
Brasília, como parte dos requisitos necessários para a obtenção do Grau de Doutor em 
Ciências Biológicas – Biologia Molecular. 
 
Aprovado por: 
 
 
Damares de Castro Monte, Doutora-PhD (EMBRAPA – Recursos Genéticos e Biotecnologia) 
(Orientadora) 
 
 
Patrícia Gonçalves Baptista de Carvalho, Doutora (EMBRAPA – Hortaliças) 
(Examinador Externo) 
 
 
Luiz Joaquim Castelo Branco Carvalho, Doutor-PhD (EMBRAPA – Recursos Genéticos e 
Biotecnologia) 
(Examinador Externo) 
 
 
Soraya Cristina de Macedo Leal Bertioli, Doutora-PhD (EMBRAPA – Recursos Genéticos e 
Biotecnologia) 
(Examinador Externo) 
 
 
Renato de Oliveira Resende, Doutor (Universidade de Brasília) 
(Examinador Interno) 
 
 
Maria Fátima Grossi de Sá, Doutora-PhD (EMBRAPA – Recursos Genéticos e 
Biotecnologia) 
(Examinador Suplente) 
 
 
 
 
 
Brasília-DF, 14 Dezembro 2007 
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“... A semente da curiosidade e do 
desejo de busca já foi semeada...” 
(Ana Heloneida de Araújo Morais). 
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DEDICO 
A Deus, pela vida; 
À minha Mãe Salete, pela minha existência; 
Ao meu marido Antonio Carlos, pelo companheirismo e confiança; 
À minha filha Ana Clara, por todo amor e com todo amor. 
 vi 
AGRADECIMENTOS 
 
 À Universidade de Brasília e ao Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas-
Biologia Molecular, pela oportunidade na realização do curso; 
 Aos professores do programa de Pós-Graduação pelas contribuições em 
conhecimentos e experiências; 
 À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) pela bolsa 
de doutorado, concedida durante a realização deste trabalho e pelas contribuições ao curso de 
Pós-Graduação em Ciências Biológicas-Biologia Molecular; 
 A Empresa Brasileira Agropecuária (EMBRAPA) Recursos Genéticos e Biotecnologia 
e EMBRAPA-Hortaliças pela doação de amostras e pela infra-estrutura concedida para o 
desenvolvimento desta pesquisa; 
 À Dra. Maria Esther de Noronha Fonseca Boiteux, pelas contribuições inesgotáveis do 
saber na pesquisa científica, pela orientação, pelo incentivo em minha carreira e amizade; 
 À Dra. Damares de Castro Monte, por transmitir com sua experiência, uma visão 
objetiva de conhecimentos tão abstratos e singulares, pela amizade e orientação; 
 À Dra Elionor Rita Pereira de Almeida, por ter despertado meu interesse pela Biologia 
Molecular e pelo carinho sempre; 
 Ao Dr. Leonardo Silva Boiteux, pelo seu entusiasmo contagiante, que tanto contribuiu 
de forma especial, neste trabalho científico; 
 Aos técnicos e amigos do laboratório de Melhoramento Genético e Análise Genômica 
da EMPRAPA- Hortaliças, pela permanente contribuição; 
 Aos técnicos e amigos do laboratório de nutrigenômica da EMPRAPA- Recursos 
Genéticos e Biotecnologia, pelo valoroso auxílio; 
 Aos funcionários da EMBRAPA Recursos Genéticos e Biotecnologia e Hortaliças pela 
eficiência e empenho na realização de suas tarefas; 
 Aos Amigos de laboratório, especialmente Ana Maria, Anne Gisele, Wesley, Patrícia, 
Cristiane, Juliana e Lisângela pelas contribuições diretas e indiretas na realização deste 
trabalho; 
 As amigas Kellen, Liziane e Railene, pelo imprescindível companheirismo nos anos 
longe de casa; 
 Aos colegas e amigos do programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas-
Biologia Molecular, pela amizade e convivência; 
 vii
 Aos Dr. Renato de Oliveira Resende e Dr. Robert Neil Gerard Miller, da banca de 
qualificação, pelas contribuições e sugestões incorporadas nesta dissertação; 
 A toda minha família e a do meu marido, nossa família, pelo incentivo sempre; 
 A todos aqueles que, de uma maneira ou de outra, me estimularam nesta jornada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Sumário 
RESUMO 
ABSTRACT 
Lista de abreviações e siglas 
Lista de símbolos 
Lista de ilustrações 
INTRODUÇÃO 
OBJETIVOS 
 Objetivo Geral 
 Objetivos específicos 
Capítulo 01 
Revisão da Literatura 
1.0- REVISÃO DA LITERATURA 
 1.1-Importância da Cultura de Tomate no Brasil. 
 1.2-Origem e Taxonomia do Gênero Lycopersicon. 
 1.2.1. Sistemas Taxonômicos do Gênero Lycopersicon. 
1.2.2. Sistemática Molecular e a Nova Classificação do Gênero 
Lycopersicon. 
1.3. Principais Características das Espécies do Gênero Solanum seção 
Lycopersicon. 
1.4. Carotenóides Mais Comumente Encontrados em Tecidos Vegetais. 
1.5. Importância dos Carotenóides na Dieta Humana. 
1.6. Importância dos Carotenóides como Elementos Funcionais. 
1.7. Biologia dos Carotenóides.1.8. Identificação e Quantificação de Carotenóides em Tecidos Vegetais. 
1.9. A Via Biossintética dos Carotenóides: Enzimas e Genes. 
1.10. Genética, Biologia Molecular e Regulação da Biossíntese de 
Carotenóides em Tomate. 
1.11. Melhoramento de Tomate para Modificar Teores e Tipos de 
Carotenóides. 
1.12. Genômica e Seleção Assistida por Marcadores Derivados de Genes da 
Via Biossintética dos Carotenóides em Tomateiro. 
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xv 
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04 
04 
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05 
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1.13. Considerações Finais e Objetivos do Trabalho. 
 
Capítulo 02 
Análise bioquímica do conteúdo e composição de carotenóides em frutos 
maduros de espécies silvestres e cultivadas de Solanum (seção Lycopersicon: 
Solanaceae). 
2.0- INTRODUÇÃO 
2.1-MATERIAIS E MÉTODOS 
2.1.1. Acessos de espécies de Solanum (Seção Lycopersicon). 
2.1.3. Análise dos Carotenóides. 
2.1.2. Extração dos Carotenóides. 
2.1.4. Identificação dos Carotenóides. 
2.1.5. Obtenção de Padrões Externos. 
2.1.6. Determinação do Conteúdo dos Carotenóides. 
2.2-RESULDADOS E DISCUSSÕES 
2.3-CONCLUSÕES 
Capítulo 03 
Desenvolvimento de protocolos de PCR específicos para a detecção de genes 
codificadores de enzimas da via biossintética de carotenóides em espécies de 
Solanum (Seção Lycopersicon). 
3.0-INTRODUÇÃO 
3.1-MATERIAIS E MÉTODOS 
3.1.1. Acessos de espécies de Solanum (Seção Lycopersicon). 
3.1.2. Purificação do DNA genômico. 
3.1.3. Estimativa da concentração de DNA purificado. 
3.1.4. Desenho e síntese dos iniciadores de síntese de DNA. 
3.1.4.1. Desenho e síntese dos iniciadores de síntese de DNA 
para o gene da enzima licopeno β-ciclase. 
3.1.4.2. Desenho e síntese dos iniciadores de síntese de DNA 
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48 
 
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51 
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52 
 
52 
 
 x
para o gene da enzima licopeno ε-ciclase. 
3.1.4.3. Desenho e síntese dos iniciadores de síntese de DNA 
para o gene da enzima fitoeno sintase. 
3.1.4.4. Reação em cadeia da polimerase (PCR). 
3.1.4.5. Seqüênciamento direto dos amplicons. 
3.1.4.6. Análise das seqüências correspondentes a segmentos 
dos genes das enzimas em estudo. 
3.2-RESULDADOS E DISCUSSÕES 
3.3-CONCLUSÕES 
Capítulo 04 
Caracterização parcial do gene codificador da enzima licopeno-β-ciclase: 
Detecção de polimorfismos e análise filogenética em acessos de diferentes 
espécies do gênero Solanum (seção Lycopersicon). 
4.0-INTRODUÇÃO 
4.1-MATERIAIS E MÉTODOS 
4.1.1. Acessos de espécies de Solanum (Seção Lycopersicon). 
 4.1.2. Purificação de DNA Genômico. 
4.1.3. Estimativa da Concentração do DNA Genômico. 
4.1.4. Reação em cadeia da polimerase (PCR). 
4.1.5. Clonagem dos Amplicons. 
4.1.6. Seqüenciamento dos fragmentos obtidos. 
4.1.7. Análise das Seqüências Correspondentes a Segmentos dos 
Genes Codificadores da Enzima Licopeno-b-ciclase. 
4.1.8. Análise do Gene waxy. 
4.1.9. Análise e Identificação dos Polimorfismos de Nucleotídeos. 
4.1.10. Análise Filogenética. 
4.3-RESULTADOS E DISCUSSÕES 
4.4-CONCLUSÕES 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
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53 
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83 
ANEXO 
 
 xi
RESUMO 
 
MORAIS, A. H. A. Diversidade de Carotenóides Antioxidantes em Frutos de Espécies de 
Solanum (seção Lycopersicon): Caracterização Via Cromatografia Líquida de Alta Resolução 
(CLAE) e Análise Filogenética do Gene Codificador da Enzima Licopeno-β-ciclase. Brasília, 
2007. 106p. Tese (Doutorado em Ciências Biológicas - Biologia Molecular) - Departamento 
de Biologia Celular, Instituto de Biologia (IB), Universidade de Brasília. 
 
O tomateiro (Solanum lycopersicum L.) apresenta um papel de destaque na dieta 
humana de diferentes etnias e regiões geográficas. Entre as estratégias para aumentar e/ou 
permitir um consumo adequado de nutrientes essenciais, destacam-se a introdução de 
alimentos ricos em carotenóides na dieta, além do melhoramento genético visando aumentar o 
teor pró-vitamínico e de antioxidantes em culturas adaptadas para plantio e com tradição de 
consumo nas regiões geográficas onde ocorrem carências nutricionais. Um dos objetivos neste 
trabalho foi avaliar os tipos e o conteúdo de carotenóides visando selecionar genótipos com 
melhores características nutricionais. Outro objetivo foi, baseado em informações genéticas 
para genes que codificam enzimas envolvidas na via biossíntetica de carotenóides, gerar 
oligonucleotídeos iniciadores (primers) universais para uso em PCR. Estes primers foram 
utilizados para isolar alelos do gene que codifica a enzima licopeno β-ciclase em diferentes 
acessos de tomate. Os dados obtidos destas seqüências foram avaliados para estimar as 
relações filogenéticas dentro do gênero Solanum (seção Lycopersicon). Esta análise foi 
comparada com estudos anteriores utilizando o gene waxy ou GGSSI (Grandule-bound starch 
syntase). Esta análise foi informativa e a sua utilização forneceu uma boa resolução na 
definição das espécies de tomate. Demonstrou ainda que as espécies com frutos verdes, 
amarelos e vermelhos pertencem a um grupo monofilético, além de revelar a proximidade 
entre as espécies de tomate com frutos com pigmentação verde. Os resultados aqui 
apresentados forneceram ainda o perfil de carotenóides de tomates de coloração verde, 
mostrando estas espécies como essenciais fontes de carotenóides luteína e zeaxantina. Um 
carotenóide já reconhecido nutricionalmente, mas não encontrado em concentrações 
significativas em tomates comerciais, o beta caroteno, foi identificado nas espécies S. 
cheesmaniae, S. galapagense e S. pimpinellifolium, que possuem frutos com pigmentação 
amarela. Destaca-se ainda o S. pimpinelifolium vermelho como sendo a melhor opção em 
cruzamentos visando o melhoramento no conteúdo e na diversidade de carotenóides. A 
geração dos oligonucleotídeos iniciadores universais, específicos para o isolamento de alelos 
 xii
dos genes das enzimas fitoeno sintase, licopeno ε-ciclase e licopeno β-ciclase foi satisfatória, 
uma vez que foram específicos para os genes em estudo. À disponibilização do catálogo de 
tipos e teores de carotenóides em um subconjunto do germoplasma destas espécies e o 
desenvolvimento de ferramentas moleculares com potencial uso em sistemas de seleção 
assistida cria perspectivas de aumento da eficiência do melhoramento visando o aumento do 
teor e a diversidade de carotenóides em tomate. 
 
Palavras chaves: Variabilidade, Carotenóides, Tomate, Alimento funcional. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 xiii
ABSTRACT 
 
MORAIS, A. H. A. Diversity of AntioxidantsCarotenoids in Fruits of Solanum (section 
Lycopersicon): Characterization Via High Performance Liquid Chromatography (HPLC) and 
Phylogenetic Analysis of The Lycopene-β-cyclase Gene. Brasília, 2007. 106p. Thesis (Doctor 
degree in Ciências Biológicas - Biologia Molecular) - Departamento de Biologia Celular, 
Instituto de Biologia (IB), Universidade de Brasília. 
 
The cultivated tomato (Solanum lycopersicum L. Mill) plays an important role in the 
human diet in distinct ethnic groups and geographical regions, being a major source of 
vitamins and antioxidants. One of the most efficient strategies to increase and/or to allow the 
satisfactory intake of essential nutrients is to introduce in the daily diet improved food crop 
cultivars with higher nutritional/nutraceutical value. Breeding cultivars displaying regional 
adaptation for higher pro-vitamin A and antioxidant contents would be an effective way of 
minimizing/alleviating nutritional deficiencies in geographic areas with sub-optimum levels 
of intake of these compounds. One of the main objectives of the present thesis was to evaluate 
the profile and content of carotenoids in a germplasm collection of tomato and in its wild and 
semi-domesticated relatives [Solanum (section Lycopersicon)]. This germplasm displayed a 
wide range of fruit color varying from greenish to yellow up to deep red. The final aim of this 
study is to improve diversity and content of this group of potent antioxidants in the cultivated 
tomato via conventional and molecular breeding. A second objective was to isolate a sub-set 
of genes coding for structural enzymes of carotenoid biosynthesis in accessions of this 
germplasm and to generate a set of “universal” primers derived from the genetic information 
of these genes for use in PCR assays. This approach was employed to isolate alleles of the 
gene coding for the enzyme lycopene β-cyclase from the distinct accessions and the sequence 
data obtained was evaluated to estimate the phylogenetic relationships of the genus Solanum 
(section Lycopersicon). This analysis was informative and displayed enough resolution to 
discriminate the distinct species within the genus. A monophylletic group was composed by 
the green, yellow and red fruit species. A close relationship was also observed among green-
fruited species, which was in agreement with the results reported in the literature using both 
classical and molecular tools. Therefore, the sequence of the lycopene β-ciclase gene could 
represent an additional tool for phylogenetic analysis in the genus Solanum (section 
Lycopersicon) as well as in closely related sections. The results indicated a wide range of 
carotenoid types and blends in the accessions of species belonging to the genus Solanum 
 xiv
(section Lycopersicon). Green-fruited tomatoes accumulated lutein and zeaxanthin, two 
carotenoids that are not commonly found in cultivated tomatoes. The carotenoid β-carotene 
was identified in accessions of the S. cheesmaniae, S. galapagense and S. pimpinellifolium 
(yellow-fruit mutant). Therefore, these species might represent important sources of gene 
controlling β-carotene accumulation. However, the most diverse profiles of carotenoids were 
found in accessions of S. pimpinelifolium with red fruit phenotype. These would be the 
preferential sources for use in breeding programs. PCR primers were developed for universal, 
gene-specific isolation of alleles of the following genes: phytoene synthase, lycopene ε-
cyclase and lycopene β-ciclase. The establishment of a catalog of content and types of 
carotenoids in representative accessions of species belonging to the genus Solanum (section 
Lycopersicon) and the development of molecular tools with potential utility in classical 
breeding as well as in marker assisted selection systems. The isolation of new genes/alleles 
from wild and semi-domesticated species related to the cultivated tomato has also a potential 
scientific and technological impact allowing the identification and cloning of genes of the 
carotenoid pathway able to modulate distinct blends of antioxidants carotenoids in fruits of 
this important vegetable crop. 
 
Keywords: Variability, Carotenoids, Tomato, Functional Foods. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 xv
Lista de Abreviaturas e Siglas 
 
A – adenina 
ANVISA - Agência Nacional de Vigilância Sanitária 
2-D – bidimensional 
BAC - Bacterial Artificial Chromosomes 
B- gene Beta 
b ou og- Old-gold-crimson 
BLAST - basic local alignment search tool 
cm - centímetro 
cm2 - centímetro quadrado 
A1%1cm - coeficiente de absorvidade 
lmáx - comprimentos de onda máximos de absorção 
CAPS - Cleaved Amplified Polymorphic Sequences 
cv. - cultivar 
crtY ou lyc – licopeno ciclase 
crtYB - licopeno β-ciclase 
C - citosina 
cpDNA – DNA de croloplasto 
chr. - cromossomos 
chrs - cromossomos 
CRTISO - carotenóide isomerase 
CLAE - Cromatografia Líquida de Alta Eficiência 
C40 - 40 átomos de carbono 
C20 - 20 átomos de carbono 
C-3 – Carbono 3 
CTAB - brometo de cetiltrimetilamônio 
CNPH - Centro Nacional de Pesquisas em Hortaliças 
Cenargen - Centro Nacional de Recursos Genéticos e Biotecnologia 
CLAE-FR - Cromatografia Líquida de Alta Eficiência- fase reversa 
Del - Delta 
DXP - deoxixilulose 5-fosfato 
DXS - deoxixilulose 5-fosfato sintase 
 xvi
Continua 
DNA- ácido desoxiribonucléico 
DMAPP - dimetilalil difosfato 
EcoR I – enzima de restrição de Escherichia coli 
EDTA EthyleneDiamineTetrAcetic acid 
EMPRAPA – Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária 
EST - Expressed Sequence Tag 
et al – entre outros 
E-value- Expectation value 
Fig. - figura 
GBSSI - grandule-bound starch syntase I 
GGPP - geranilgeranil pirofosfato 
GGDS - GGPP sintase 
G -guanina 
g - grama 
HPLC - High Performance Liquid Chromatography 
HCL- Ácido clorídrico 
IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística 
IPP - isopentenil pirofosfato 
Kg - Kilograma 
LCYB - licopeno β-ciclase 
LDL - lipoproteína de baixa densidade 
LCYE - licopeno ε-ciclase 
µg – micrograma 
µg/g-1 – micrograma/grama 
mm - micrometro 
MVA - ácido mevalônico 
MEP - metileritriol 4-fosfato 
Mbp – mil pares de base 
mm - milímetro 
m - metro 
mM - milimolar 
ml min-1 – mililitro minuto 
mcg/dl-1 – micrograma/decilitro 
 xvii
Continua 
mg/kg-1 – miligrama/kilograma 
mg - miligrama 
mRNA - Ácido ribonucléico mensageiro 
min - minutos 
mAU - miliunidades de absorbância 
nRFLP - nuclear restriction fragment length polymorphisms 
NSY - neoxantina sintase 
N2 - nitrogênio 
NaCl – cloreto de sódio 
NCBI - National Center for Biotechnology Information 
ng/µl-1 – nanograma/microlitro 
nº - número 
nm - nanometro 
OMS – Organização Mundial de Saúde 
pmoles – pico moles 
pmoles/mL-1 - pico moles/micro litro 
pb – pares de base 
pH - potencial hidrogeniônico 
PSY - fitoeno sintase 
PPPP - fitoeno pirofosfato 
PDS - fitoeno dessaturase 
PAUP - Phylogenetic Analysis Using Parsymony and Other Methods 
PCR - reação em cadeia pela polimerase 
PTFE - polytetrafluoroethylene 
ppm - parte por milhão 
rpm – rotação por minuto 
RNA - Ácido ribonucléico 
sp - self-pruning 
S. - Solanum 
SNPs - Single Nucleotide Polymorphisms 
SOL - International Solanaceae Genome Project 
Tm - temperaturas de anelamento 
TE - Tris-.HCl EDTA 
 xviii
Continua 
t – tonelada 
t/ha-1 – tonelada/hectare 
t/dia-1 – tonelada/dia 
T - tiamina 
3-D - tridimensional 
UI - unidades internacionais 
UNB – Universidade de Brasília 
UV - Ultra Violeta 
UV-VIS - Ultra Violeta - visível. 
UNICEF – Fundo das Nações Unidas para Infância 
Var. - variedade 
v/v – volume/volume 
VDE - violaxantina de-epoxidase 
x - vezes 
WPTC - World Processing Tomato Council 
WHO/NUT - World Health Organization/Nutrition 
ZDS - z-caroteno dessaturase 
ZEP - zeaxantina epoxidasexix
Lista de Símbolos 
 
~ - aproximadamente 
α - alfa 
β – beta 
ε - epsilon 
δ - delta 
°C - graus Celsius 
l - lambda 
> - maior 
< - menor 
± - mais ou menos 
% - percentual 
z - zeta 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 xx
Lista de Ilustrações 
 
Capítulo 01 
 
FIGURA 1.1. Distribuição geográfica do tomateiro na parte ocidental da América do Sul, 
incluindo as Ilhas Galápagos. Fonte: American Journal of Botany 88(10): 1888-1902, 
2001....................................................................................................………..............……… 07 
 
FIGURA 1.2. Visão esquemática da via biossintética de carotenóides em plantas. ...............23 
 
Capítulo 02 
 
FIGURA 2.1. Seis diferentes estádios de maturação do fruto de tomateiro. Fonte: 
(http://dspace.c3sl.ufpr.br/dspace/bitstream/1884/659/1/FERREIRA-2004-DEF.pdfDEF.)...33 
 
FIGURA 2.2. Obtenção da estrutura fina do espectro de carotenóides (BRITTON, 
1995).........................................................................................................................................36 
 
FIGURA 2.3. Fórmula de LAMBERT-BEER para cálculo da concentração de 
carotenóides..............................................................................................................................37 
 
FIGURA 2.4. Variedade de cores dos frutos maduros das espécies (A) S. peruvianum; (B) S. 
pimpinellifolium e (C) S. cheesmaniae. Fonte: Acervo de fotos da Embrapa-Hortaliças........38 
 
FIGURA 2.5. Espectros em 2-D de absorção na região visível na fase móvel 
(acetonitrila:metanol:etil acetato - 8:1:1) dos picos característicos identificados nas espécies 
de tomate: (A) Luteína (λ dos picos localizados a 425, 449 e 475 nm); (B) Licopeno ( λ dos 
picos localizados a 446, 473 e 503 nm); (C) α-caroteno ( λ dos picos localizados a 448 e 480 
nm); (D) β-caroteno (λ dos picos localizados a 454 e 480 nm) e (E) Zeaxantina (λ dos picos 
localizados a 450 e 477 nm)......................................................................................................39 
 
Capítulo 03 
FIGURA 3.1. Amplicons correspondendo a potenciais fragmentos de genes codificadores da 
enzima licopeno-β-ciclase obtidos de diferentes acessos de tomateiro e analisados em gel de 
 xxi
agarose [1% (p/v) corado com brometo de etídeo]. (1) Solanum pimpinellifolium amarelo 
‘CNPH 1037’; (2) S. galapagense ‘CNPH 432’; (3) S. lycopersicum ‘CNPH 1154’; (4) S. 
neorickii ‘CNPH 945’; (5) S. cheesmaniae ‘CNPH 944’; (6) S. lycopersicum ‘Santa Clara 
CNPH 1496’; (7) S. chmielewskii ‘CNPH 1022’; (8) S. lycopersicum ‘CNPH 1136’; (9) S. 
chilense ‘CNPH 943’, (10) S. pennellii ‘CNPH 409’, (11) S. pimpinellifolium ‘CNPH 796’, 
(12) S. peruvianum ‘CNPH 402’; (13) S. habrochaites ‘CNPH 421’ e (14) S. chilense ‘CNPH 
410’...........................................................................................................................................57 
 
FIGURA 3.2. Amplicons obtidos correspondendo a fragmentos da seqüência do gene 
codificador da enzima licopeno-ε-ciclase obtidos de diferentes acessos de tomateiro (Seção 
Lycopersicon) e analisados em gel (agarose 1% corado com brometo de etídeo). (1) Solanum 
chmielewskii ‘CNPH 1022’; (2) S. lycopersicum ‘CNPH 1136’; (3) S. chilense ‘CNPH 943’; 
(4) S. pennellii ‘CNPH 409’; (5) S. pimpinellifolium amarelo ‘CNPH 1037’; (6) S. 
galapagense ‘CNPH 432’; (7) S. peruvianum ‘CNPH 1277’; (8) S. lycopersicum ‘CNPH 
1154; (9) S. chilense ‘CNPH 410’; (10) S. neorickii ‘CNPH 945’; (11) S. peruvianum ‘CNPH 
944’ e (12) S. lycopersicum ‘Santa Clara CNPH 1496’. .........................................................59 
 
FIGURA 3.3. Resultado da amplificação do fragmento gênico da fitoeno sintase utilizando o 
o par de iniciadores PSY-1 tom-1 e PSY-1 tom 1R. Amplicons foram nalisados em gel de 
agarose 1% corado com brometo de etídeo. (1) Solanum pimpinellifolium amarelo ‘CNPH 
1037’; (2) S. galapagense ‘CNPH 432’; (3) S. peruvianum ‘CNPH 1277’; (4) S. lycopersicum 
‘CNPH 1154’; (5) S. chilense ‘CNPH 410’; (6) S. neorickii ‘CNPH 945’; (7) S. cheesmaniae 
‘CNPH 944’; (8) S. lycopersicum ‘Santa Clara CNPH 1496’; (9) S. chmielewskii ‘CNPH 
1022’; (10) S. chmielewskii ‘CNPH 1136’; (11) S. chilense ‘CNPH 943’; (12) S. pennellii 
‘CNPH 409’; (13) S. pimpinellifolium ‘CNPH 796’; (14) S. peruvianum ‘CNPH 402’; (15) S. 
habrochaites ‘CNPH 421’ e (16) S. peruvianum ‘CNPH 201’.................................................61 
 
FIGURA 3.4. Amplicons correspondentes a fragmentos gênicos codificadores da enzima 
fitoeno sintase sintase utilizando o par de iniciadores PSY-1 tom-2 e PSY-1 tom-2R. 
Amplicons foram analisados em gel de agarose 1% corado com brometo de etídeo. (1) 
Solanum pimpinellifolium amarelo ‘CNPH 1037’; (2) S. galapagense ‘CNPH 432’; (3) S. 
peruvianum ‘CNPH 1277’; (4) S. lycopersicum ‘CNPH 1154’; (5) S. chilense ‘CNPH 410’; 
(6) S. neorickii ‘CNPH 945’; (7) S. cheesmaniae ‘CNPH 944’; (8) S. lycopersicum ‘Santa 
Clara CNPH1496’; (9) S. chmielewskii ‘CNPH 1022’; (10) S. lycopersicum ‘CNPH 1136’; 
 xxii
(11) S. chilense ‘CNPH 943’; (12) S. pennellii ‘CNPH 409’; (13) S. pimpinellifolium ‘CNPH 
796’; (14) S. peruvianum ‘CNPH 402’; (15) S. habrochaites ‘CNPH 421’ e (16) S. 
peruvianum ‘CNPH 201’..........................................................................................................63 
 
FIGURA 3.5. Amplicons correspondendo a fragmentos gênicos codificadores da enzima 
fitoeno sintase utilizando o par de iniciadores PSY-1 tom-3 e PSY-1 tom-3R. Amplicons 
foram analisados em gel de agarose 1% corado com brometo de etídeo. (1) Solanum 
pimpinellifolium amarelo ‘CNPH 1037’; (2) S. galapagense ‘CNPH 432’; (3) S. peruvianum 
‘CNPH 1277’; (4) S. lycopersicum ‘CNPH 1154’; (5) S. chilense ‘CNPH 410’; (6) S. neorickii 
‘CNPH 945’; (7) S. cheesmaniae ‘CNPH 944’; (8) S. lycopersicum ‘Santa Clara CNPH 1496’; 
(9) S. chmielewskii ‘CNPH 1022’; (10) S. lycopersicum ‘CNPH 1136’; (11) S. chilense 
‘CNPH 943’; (12) S. pennellii ‘CNPH 409’; (13) S. pimpinellifolium ‘CNPH 796’; (14) S. 
peruvianum ‘CNPH 402’; (15) S. habrochaites ‘CNPH 421’ e (16) S. peruvianum ‘CNPH 
201’. ........................................................................................................................................65 
 
Capítulo 04 
 
FIGURA 4.1. Variabilidade das cores de algumas espécies de tomate maduro do gênero 
Solanum [Secção Lycopersicon]. Fonte: Enciclopedia.us.es. & acervo Charles Rick 
Center........................................................................................................................................68 
 
FIGURA 4.2. Alinhamento das seqüências do fragmento do gene codificador da enzima 
licopeno-β-ciclase. O alinhamento foi obtido utilizando o método Clustal W disponível no 
pacote do Lasergene com as seguintes condições: Gap penalty e Gap length penalty = 10. Os 
polimorfismos de bases estão identificados em 
vermelho....................................................................................................................................77 
 
FIGURA 4.3. Filograma de consenso mostrando nos ramos os valores de Bootstrap (após 
5000 repetições). Este filograma foi obtido através de análise de parcimônia baseada no 
alinhamento realizado com Clustal W do fragmento gênico correspondente ao gene 
codificador da enzima licopeno-β-ciclase específica de cromoplasto de espécies de Solanum. 
O índice de consistência foi de 0,73.........................................................................................78 
 
 xxiii
FIGURA 4.4. Filograma obtido do alinhamento das seqüências do gene de waxy (PERALTA 
& SPOONER, 2001). As seqüências do gene waxy foram obtidas no GenBank: (AY875630 = 
L. chilense, AY875633 = L. hirsutum (= Solanum habrochaites), AY875636 = L. pennellii, 
AY87541 = L. pimpinellifolium, AY875412 = L. esculentum, AY875413= L. peruvianum, 
AY875585 = L. parviflorum, AY875588 = L. chmielewskii, AY875582 = S. galapagense = L. 
cheesmaniae). Os números nos ramos indicam a porcentagem obtida por análise Bootstrap 
com 5000 repetições..................................................................................................................80 
 
Capítulo 02 
 
QUADRO 2.1. Identificação e características de coloração de fruto do germoplasma de 
tomate utilizado neste estudo....................................................................................................34 
 
QUADRO 2.3. Média do conteúdo dos carotenóides (em mg/g de peso fresco) verificados nas 
espécies do gênero Solanum da seção Lycopersicon.. .............................................................40 
 
Capítulo 03 
 
QUADRO 3.1. Identidade do fragmento de licopeno-β-ciclase amplificado de DNA de 
Solanum lycopersicum ‘Santa Clara CNPH 1496’ com a seqüência alvo de licopeno-beta-
ciclase. Para a obtenção da validação a seqüência objeto foi submetida ao banco de dados do 
GenBank pelo programa BLASTn, na página eletrônica do NCBI 
(www.ncbi.nlm.nih.gov)...........................................................................................................58 
 
QUADRO 3.2. Identidade do fragmento de licopeno-ε-ciclase amplificado de DNA de 
Solanum lycopersicum ‘Santa Clara CNPH 1496’. Para a obtenção da validação a seqüência 
objeto foi submetida ao banco de dados do GenBank pelo programa BLASTn, na página 
eletrônica do NCBI (Erro! A referência de hiperlink não é válida. 
 
QUADRO 3.3. Identidade do fragmento de fitoeno sintase amplificado de DNA de Solanum 
lycopersicum ‘Santa Clara CNPH 1496’. Para a obtenção da validação a seqüência objeto foi 
submetida ao banco de dados do GenBank pelo programa BLASTn, na página eletrônica do 
NCBI (www.ncbi.nlm.nih.gov).................................................................................................62 
 
 xxiv
QUADRO 3.4. Identidade do fragmento de fitoeno sintase amplificado de DNA de Solanum 
lycopersicum ‘Santa Clara CNPH 1496’. Para a obtenção da validação a seqüência objeto foi 
submetida ao banco de dados do GenBank pelo programa BLASTn, na página eletrônica do 
NCBI (www.ncbi.nlm.nih.gov).................................................................................................64 
 
QUADRO 3.5. Identidade do fragmento de fitoeno sintase amplificado de DNA de Solanum 
lycopersicum ‘Santa Clara CNPH 1496’. Para a obtenção da validação a seqüência objeto foi 
submetida ao banco de dados do GenBank pelo programa BLASTn, na página eletrônica do 
NCBI (www.ncbi.nlm.nih.gov)................................................................................................66 
 
Capítulo 04 
 
QUADRO 4.1. Sessenta e três sítios de polimorfismos detectados em múltiplas análises de 
alinhamento de um fragmento gênico correspondente ao gene codificador da enzima licopeno 
β-ciclase específico de cromoplasto de sete espécies de Solanum (Seção Lycopersicon). Os 
números representam os locais de ocorrência dos polimorfismos ao longo da seqüência 
amplificada de 1219pb, em um ou mais acessos quando comparado com a seqüência de 
referência (S. lycopersicum AF 254793). Os pontos simbolizam inserções e/ou deleções de 
nucleotídeos. Os polimorfismos de bases foram identificados com as letras em vermelho, (S) 
indica os polimorfismos tipo transição e (V) os polimorfismos tipo transversão. Os 
polimorfismos correspondendo a inserções/deleções foram identificados pelo símbolo 
ID..............................................................................................................................................79 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ana Heloneida de Araújo Morais 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Diversidade de Carotenóides Antioxidantes em Frutos de Espécies de 
Solanum (seção Lycopersicon): Caracterização Via Cromatografia 
Líquida de Alta Resolução (CLAE) e Análise Filogenética do Gene 
Codificador da Enzima Licopeno-β-ciclase 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Brasília-DF 
Dezembro 2007 
1 
 
INTRODUÇÃO 
 O tomateiro é originário nas regiões andinas do Peru, Bolívia e Equador na parte 
ocidental da América do Sul. Esta hortaliça foi amplamente cultivada e consumida pelos 
povos pré-colombianos. O tomate cultivado foi, muito provavelmente, levado da região 
ocupada pelos povos Incas até a região do sul do México, onde habitavam os Astecas 
(PAZINATO & GALHARDO, 1997). O México, em especial as regiões de Puebla e Vera 
Cruz, é considerado o mais provável centro de domesticação do tomate (JENKINS, 1948; 
RICK & BUTLER, 1956; MONACO, 1964). Levada para a Europa pelos colonizadores 
espanhóis, em poucos anos a tomaticultura espalhou-se pelos diferentes países daquele 
continente. Durante um longo tempo, o tomateiro foi considerado apenas como uma planta 
medicinal ou simplesmente ornamental, sendo o seu uso difundido na alimentação e na 
culinária apenas dois séculos depois de ser levado para a Europa (GARDÊ & GARDÊ, 1993). 
Posteriormente, o cultivo do tomate foi introduzido em quase todos os países, em maior ou 
menor escala, tendo hoje uma utilização global (FONTES & SILVA, 2002). 
A maioria dos botânicos atribui a origem do cultivo e consumo, e mesmo a seleção 
genética, do tomate como alimento, à civilização Inca do antigo Peru. Esta origem foi 
deduzida pelo fato de que ainda hoje persiste, naquela região, uma grande variedade de 
tomates selvagens e algumas espécies domesticadas, de cor verde, que são conhecidas apenas 
no Peru. Os tomates selvagens e cultivados se desenvolvem em uma ampla gama de habitats, 
com dispersão geográfica variando desde o nível do mar até uma altitude maior que 3.300 m 
(RICK, 1973; TAYLOR, 1986). Estes habitats incluem desde a costa árida do Pacífico até as 
regiões montanhosas nos Andes, passando por matas ciliares, encostas úmidas (JENKINS, 
1948) e as Ilhas Galápagos (RICK, 1967; CAMARGO, 1992). A variedade Solanum 
(Lycopersicum) cerasiforme, o mais provável ancestral do tomate cultivado, teria sido levado 
do Peru e introduzido pelos povos antigos na América Central, posto que este foi encontrado 
amplamente cultivado no México (EMBRAPA, 1993; FONTES & SILVA, 2002). 
O tomateiro é uma planta fanerógama, angiosperma e dicotiledônea. Os tomates 
podem ser divididos em diversos grupos, de acordo com seu formato e sua finalidade de uso, 
como: ‘Santa Cruz’, tradicional na culinária, utilizado em saladas e molhos e de formato 
oblongo; ‘Caqui’, utilizado em saladas e lanches, de formato redondo; ‘Saladete’ ou 
‘Italiano’, utilizado principalmente para molhos, podendo ainda fazer parte de saladas. Seu 
formato é oblongo, tipicamente alongado; e ‘Cereja’, utilizado como aperitivo, ou ainda em 
saladas. 
2 
 
Nos últimos dez anos, o mercado de tomates no Brasil e no mundo apresentou um 
significativo aumento de produção, consumo, produtividade e nos preços pagos pelo 
consumidor final. Esse incremento veio atrelado ao desenvolvimento da produtividade e 
mudanças no hábito alimentar das pessoas. Esse crescimento da produção e do consumo está 
relacionado, entre outros fatores, ao aumento da demanda por alimentos industrializados ou 
produtos semi-prontos tais como molhos de tomate, ketchup e congelados. A busca por 
alimentos mais saudáveis pela população, associada com a proliferação de restaurantes fast-
food e do tipo self-service também colaboram com o aumento da demanda mundial de frutos 
in natura (CARVALHO & PAGLIUCA, 2007). 
O tomate é a principal fonte do pigmento vermelho licopeno e contém, em menores 
teores, os carotenóides b-caroteno, zeaxantina e luteína. A maioria das investigações tem 
sugerido a associação entre dietas ricas em licopeno e a redução dos riscos da ocorrência de 
vários tipos de câncer (LUGASI et al., 2003; GIOVANNUCCI, 1999; CLINTON, 1998). O 
b-caroteno é um precursor de vitamina A, cuja deficiênciaé um problema de saúde pública no 
Brasil. A luteína e a zeaxantina atuam na prevenção da catarata e degeneração macular 
(SOMMERBURG et al., 1999). As cores de fruto nas diversas espécies de tomate variam do 
amarelo para o vermelho alaranjado, dependendo da razão licopeno/β-caroteno. O teor e 
balanço destes carotenóides também estão associados com a ação da enzima licopeno-β-
ciclase (BOTELLA-PAVÍA & RODRÍGUEZ-CONCEPCIÓN, 2006). 
A via dos carotenóides, responsável pela biossíntese dos terpenos, é uma das vias 
bioquímicas mais bem caracterizadas em plantas, com vários genes já clonados e 
seqüenciados (CUNNINGHAM & GANTT, 1998). Vários estudos têm tentado associar 
marcadores moleculares com o acúmulo de licopeno em frutos de tomate (LIU et al., 2003; 
KABELKA et al., 2004; ROUSSEAUX et al., 2005). Entretanto, poucos são os exemplos de 
esforços para aumentar e/ou modificar a composição nutricional ou nutracêutica de tomates, 
explorando a variação de espécies selvagens (LINCOLN & PORTER, 1950; MACKINNEY 
et al., 1954, TOMES et al., 1954; STOMMEL & HAYNES, 1994). Por outro lado, existe na 
literatura uma vasta quantidade de trabalhos sobre a caracterização genética e molecular dos 
fatores que controlam diferentes teores de carotenóides em frutos de tomates cultivados. 
Entretanto, comparativamente, poucas informações estão disponíveis sobre a quantidade e 
diversidade de carotenóides em frutos de espécies selvagens. 
O presente trabalho visou explorar novos aspectos associados com a composição e 
conteúdo de carotenóides em espécies selvagens do gênero Solanum [Seção Lycopersicon: 
Solanaceae]. O objetivo final deste trabalho foi gerar ferramentas que auxiliem no processo de 
3 
 
seleção de genótipos com melhores características nutricionais. A informação gerada no 
presente trabalho poder ser utilizados no estabelecimento de sistemas de seleção assistida e/ou 
potenciais estratégias de transformação genética visando obter cultivares de tomate com 
melhores combinações e teores de carotenóides nutracêuticos. Foram gerados iniciadores de 
síntese e otimizados protocos de PCR (polymerase chain reaction) que foram empregados na 
amplificação de fragmentos dos genes que codificam as enzimas licopeno-β-ciclase, licopeno-
ε-ciclase e fitoeno sintase em diferentes espécies de tomate. O fragmento do gene que codifica 
a licopeno-β-ciclase foi utilizado para a construção de uma árvore filogenética do gênero 
Solanum [Section Lycopersicon: Solanaceae] e o resultado foi comparado com trabalhos de 
taxonomia usando marcadores moleculares e morfológicos disponíveis na literatura. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 
 
OBJETIVOS 
Objetivo geral 
 O objetivo geral deste trabalho foi caracterizar diversidade (composição) e teores de 
carotenóides em várias espécies do gênero Solanum [seção Lycopersicon] e gerar dados de 
sequência e potenciais marcadores moleculares para genes codificadores de algumas das 
principais enzimas da via biossintética dos carotenóides. 
Objetivos Específicos 
 Caracterizar diversos materiais genéticos, incluindo linhagens das espécies selvagens 
do gênero Solanum seção Lycopersicon Mill, quanto à composição de carotenóides, 
visando selecionar genótipos que sejam potenciais fontes de elementos nutracêuticos para 
utilização no melhoramento genético do tomateiro. 
 Gerar oligonucleotídeos iniciadores e definir protocolos de amplificação (PCR) 
específicos para isolar alelos dos genes codificadores das enzimas fitoeno sintase, 
licopeno-ε-ciclase e licopeno-β-ciclase de cromoplasto. 
Caracterizar a diversidade estrutural do gene/alelos codificadore da enzima licopeno-
β-ciclase nas espécies já caracterizadas dentro da seção Lycopersicon Mill. 
Conduzir uma análise filogenética das espécies de Solanum seção Lycopersicon Mill 
utilizando os dados de sequência do gene que codifica a enzima licopeno-β-ciclase. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 
 
CAPÍTULO 01 
 
1.0. Revisão da Literatura. 
 
1.1. Importância da Cultura de Tomateiro no Brasil. 
 O tomateiro (Solanum lycopersicum L. = Lycopersicon esculentum Mill.) é cultivado 
em regiões temperadas, tropicais e subtropicais em todos os cinco continentes. De acordo com 
dados da FAO, a produção mundial de tomate gira em torno de 125 milhões de toneladas ao 
ano. Entre os maiores produtores destacam-se a China e os Estados Unidos, com cerca de 
30% do total mundial (WIEN, 1997; CASQUET, 1998; FONTES & SILVA, 2002; 
FAO/ONU, 2004). O Brasil é o nono produtor com 3,3 milhões de toneladas por ano 
(CARVALHO & PAGLIUCA, 2007). Os dados coletados em 2004 apontaram um total de 60 
milhões de toneladas tomate para o processamento em nível mundial (WORLD 
PROCESSING TOMATO COUNCIL – WPTC, 2004). Aproximadamente 62% da produção 
brasileira têm como destino o consumo in natura. Em países como Itália, Espanha e Estados 
Unidos ocorre uma intensa industrialização e agregação de valor a produtos derivados de 
tomate. Por exemplo, apenas vinte e um por cento da produção norte-americana tem sido 
destinada para consumo in natura, sendo o restante da produção processada pelas indústrias 
de alimentos (CARVALHO & PAGLIUCA, 2007). 
 Segundo dados da Organização das Nações Unidas para a Agricultura e Alimentação 
(FAO/ONU) e as pesquisas de mercado do Centro de Estudos Avançados em Economia 
Aplicada – CEPEA (ESALQ/USP) mostram um aumento considerável na produção nacional 
de tomate nas últimas duas décadas. Nos últimos dez anos, o mercado de tomates no Brasil e 
no mundo apresentou um significativo aumento de produção, consumo, produtividade e nos 
preços pagos pelo consumidor final. Esse incremento veio atrelado ao aumento da 
produtividade e mudanças no hábito alimentar das pessoas. Para os analistas do CEPEA, esse 
crescimento da produção e do consumo está relacionado, entre outros fatores, ao aumento da 
demanda por alimentos industrializados ou produtos semi-prontos tais como molhos, ketchup 
e congelados. A busca por alimentos mais saudáveis pela população associada com a 
proliferação de restaurantes fast-food e do tipo self-service também colaboram com o aumento 
da demanda mundial de frutos de tomate in natura (CARVALHO & PAGLIUCA, 2007). 
No Brasil, o tomate ocupa o segundo lugar em volume de produção/consumo dentro do 
agronegócio de hortaliças, vindo logo atrás da batata, a frente da alface e com volume duas 
vezes maior que o da cebola. Segundo dados do AGRIANUAL (2007), a área plantada com 
6 
 
tomate no Brasil é superior a 58 mil hectares com produção anual em torno de 3,5 milhões de 
toneladas. Os principais Estados produtore são Goiás, São Paulo, Minas Gerais, Rio de 
Janeiro e Bahia, que juntos representam 77% do volume comercializado, sendo 65% 
destinado ao consumo in natura e 35% para processamento industrial (IBGE, 2004). O Brasil 
cultiva anualmente aproximadamente 42,5 mil hectares de tomate para consumo in natura e 
produtividade média de 47 t/ha. A região Sudeste é responsável por 55% da produção 
nacional do tomate para consumo in natura. Em 2006, a produção de tomate para 
processamento foi de 1,16 milhões de toneladas, em área de 14,9 mil hectares (produtividade 
de 77,8 t/ha). Os Estados de Goiás e Minas Gerais são responsáveis por aproximadamente 
71% da produção nacional de tomate para processamento. Atualmente, a capacidade instalada 
de nossas indústrias é de aproximadamente 15.000 t/dia de pasta de tomate e de 1.500 t/dia de 
tomate em cubos. 
A produção de tomate, tanto para consumo in natura quanto para processamento 
industrial, envolve grande utilização de mão-de-obra, gerando empregos diretos e indiretos 
em diversas regiões do país. O mercado de sementes de tomate no Brasil é de 
aproximadamente US$ 11 milhões, representando cerca de 30% do mercado de sementes de 
hortaliças, que é atualmente estimado em US$ 44 milhões. Além de sua importância 
econômica e social, o tomate estádiariamente presente na mesa de milhares de brasileiros, 
sendo uma importante fonte de nutrientes na dieta de diferentes classes sociais. Sob o ponto 
de vista social, a cadeia de produção nacional abriga mais de 10.000 produtores, com 60.000 
famílias de trabalhadores compostas por um efetivo de mais de 200.000 pessoas (TAVARES, 
2003). Como mencionado, o Brasil figura entre os dez maiores produtores mundiais de 
tomate. No entanto, ainda existem grandes possibilidades de melhorar os indicadores 
tecnológicos da cultura (por exemplo, produtividade e custo de produção) permitindo 
estabilizar a oferta do produto ao longo do ano, atender a demanda doméstica por produtos de 
melhor qualidade sensorial/nutricional e gerar excedentes para exportação, especialmente de 
produtos processados (CARVALHO & PAGLIUCA, 2007). 
 
1.2. Origem e Taxonomia do Gênero Solanum. 
 O tomateiro é originário na parte ocidental da América do Sul (Figura 1.1.), nas 
regiões andinas do Peru, Bolívia e Equador (EMBRAPA, 1993; FONTES & SILVA, 2002). 
Os tomateiros selvagens e cultivados se desenvolvem em uma ampla gama de habitats, com 
dispersão geográfica variando desde o nível do mar até uma altitude maior que 3.300 m 
(RICK, 1973; TAYLOR, 1986). Estes habitats incluem desde a costa árida do Pacífico até as 
7 
 
regiões montanhosas nos Andes, encostas úmidas (JENKINS, 1948) e as Ilhas Galápagos 
(RICK, 1967; CAMARGO, 1992). 
 
 
FIGURA 1.1. Distribuição geográfica do tomateiro na parte ocidental da América do Sul, 
incluindo as Ilhas Galápagos. Fonte: American Journal of Botany 88(10): 1888-1902, 2001. 
 
O tomate cultivado foi, muito provavelmente, transportado da região ocupada pelos 
povos Incas até a região do sul do México, onde habitavam os Astecas (PAZINATO & 
GALHARDO, 1997). O México, em especial as regiões de Puebla e Vera Cruz, é considerado 
o mais provável centro de domesticação do tomate cultivado (JENKINS, 1948; RICK & 
BUTLER, 1956; MONACO, 1964). Levada para a Europa pelos colonizadores espanhóis, em 
poucos anos a tomaticultura espalhou-se pelos diferentes países daquele continente. Durante 
8 
 
um longo tempo, o tomateiro foi considerado apenas uma planta medicinal ou simplesmente 
ornamental, sendo o seu uso difundido na alimentação e na culinária apenas dois séculos 
depois de sua introdução na Europa (GARDÊ & GARDÊ, 1993). O cultivo do tomate foi 
introduzido em quase todos os países, em maior ou menor escala, tendo hoje uma utilização 
global (FONTES & SILVA, 2002). 
 
1.2.1. Sistemas Taxonômicos do Gênero Lycopersicon. 
O botânico Milller, em 1754, foi o primeiro a propor a nomenclatura e a classificação 
do tomateiro cultivado dentro do gênero Lycopersicon (MINAMI & HAAG, 1989). Embora 
Karl Von Linnaeus tenha incialmente classificado o tomateiro dentro do gênero Solanum em 
1753, esta espécie permaneceu sendo classificada como uma dicotiledônea, da ordem 
Tubiflorae, família Solanaceae, gênero Lycopersicon, subgênero Eulycopersicum e espécie 
Lycopersicon esculentum L. (Mill.) Wettst. 
As análises morfológicas iniciais do gênero Lycopersicon resultaram em dois 
tratamentos taxonômicos distintos. MILLER (1940) considerou Lycopersicon como um 
gênero distinto e subdividido em dois subgêneros, de acordo com a presença ou não do 
carotenóide licopeno (que confere cor vermelha aos frutos): Eulycopersicon (frutos maduros 
vermelhos) composto por duas espécies e Eriopersicon (frutos maduros não vermelhos) 
composto por quatro espécies. LUCKWILL (1943) adotou as mesmas categorias supra-
específicas, mas reconheceu um total de sete espécies no subgênero Eriopersicon 
(WARNOCK, 1988). 
As nove espécies caracterizadas dentro do gênero Lycopersicon, segundo RICK 
(1986) podem ser agrupadas em dois “complexos”, de acordo com a ausência/presença de 
barreiras de cruzamentos com L. esculentum: (1) “complexo esculentum” e (2) “complexo 
peruvianum”. O “complexo esculentum” abrange sete espécies: L. esculentum L. Mill, L. 
cheesmaniae L. Riley, L. pimpinellifolium L. Miller; L. chmielewskii Rick; L. parviflorum 
Rick; L. hirsutum Dunal e L. pennellii (Corr.) D’Arcy. O “complexo peruvianum” abrange 
duas espécies: L. chilense Dunal e L. peruvianum L. Miller (PERALTA & SPOONER, 2000). 
CHILD (1990), em um tratamento taxonômico posterior, posicionou o tomate no gênero 
Solanum seção Lycopersicon subseção Lycopersicon e dividiu esta subseção em três séries: 
Lycopersicon (frutos vermelhos contendo licopeno), Neolycopersicon (frutos sem licopeno) e 
Eriopersicon, seguindo o mesmo conceito já descrito acima. 
 
 
9 
 
1.2.2. Sistemática Molecular e a Nova Classificação do Gênero Lycopersicon. 
A sistemática molecular da família Solanácea, incluindo o tomateiro, tem sido baseada 
na análise de seqüência de genes de cloroplasto (SPOONER et al., 1993); de genes 
mitocondriais (MCLEAN & HANSON, 1986); padrões de isoenzimas (RICK & FOBES, 
1975a; RICK & FOBES 1975b; RICK & TANKSLEY, 1981, RICK, 1983; 1986; BRETÓ et 
al., 1993) e marcadores moleculares do tipo “restriction fragment length polymorphism” – 
RFLP (MILLER & TANKSLEY, 1990). Mais recentemente, PERALTA & SPOONER 
(2001) conduziram uma exaustiva análise morfológica e molecular que definiu, de maneira 
consistente, que o tomateiro é uma espécie dentro do gênero Solanum na seção Lycopersicon. 
No entanto, por questões de ordem prática, muitos dos botânicos e geneticistas ainda 
reconhecem o tomate como pertencente ao gênero Lycopersicon Miller (PERALTA & 
SPOONER, 2000). A análise de PERALTA & SPOONER (2001) envolveu a comparação de 
dados de seqüência do gene GBSSI (“Granule Bound Starch Synthase”). Os resultados 
mostraram uma relação estreita entre espécies com frutos maduros verdes, estando de acordo 
com as classificações anteriores baseadas exclusivamente em dados morfológicos (PERALTA 
& SPOONER, 2001). A partir dos dados obtidos com a seqüência do gene GBSSI combinados 
com uma coleção de dados morfológicos (incluindo coloração de fruto), foi proposto o 
retorno do gênero Lycopersicon para o gênero Solanum sendo as espécies reclassificadas da 
seguinte forma: 
S. lycopersicum L. Mill = L. esculentum L. Mill.; 
S. cheesmaniae L. Riley = L. cheesmaniae L. Riley; 
S. galapagense S. (Darwin) Peralta = L. cheesmaniae L. Riley var. minor; 
S. pimpinellifolium L. Miller = L. pimpinellifolium L. Miller; 
S. chmielewskii Rick = L. chmielewskii Rick; 
S. neorickii Rick = L. parviflorum Rick; 
S. habrochaites S. Knapp = L. hirsutum Dunal; 
S. pennellii Correl = L. pennellii (Corr.) D’Arcy; 
S. chilense Dunal = L. chilense Dunal 
O complexo L. peruvianum L. Miller foi desmembrado em quatro taxa (PERALTA & 
SPOONER, 2001; PERALTA et al., 2005): 
S. corneliomuelleri Macbr, (nova espécie) descrita como L. glandulosum Mull.; 
S. arcanum Peralta (nova espécie); 
S. huaylasense Peralta (nova espécie); 
S. peruvianum L. Miller que corresponde a todos os acessos típicos de L. peruvianum. 
10 
 
1.3. Principais Características das Espécies do Gênero Solanum seção Lycopersicon. 
A maioria das espécies da seção Lycopersicon é silvestre, apresentando frutos 
extremamente pequenos, por vezes pubescentes. Estas espécies têm sido utilizadas com 
freqüência em programas de melhoramento do tomateiro visando à introgressão de genes que 
conferem resistência a pragas e doenças, melhoria da qualidade dos frutos e aumento da 
qualidade nutritiva (GIORDANO et al., 2003). 
Solanum peruvianum é a espécie selvagem que apresenta a maior variabilidade 
genética e fenotípica. Ela é nativa da região central e norte do Peru, apresenta fatores de 
resistência a diversas pragas e doenças e é a fonte mais rica em vitamina C. Alguns acessos 
também apresentam tolerância à seca. Esta espécie tem sido utilizada nos programas de 
melhoramento como fonte de resistência a um grande número de doenças, tais como as 
causadas pelos fungos Cladosporium fulvum e Fusarium oxysporum,várias espécies do 
nematóide Meloidogyne e patotipos de Tomato mosaic virus e espécies de Tospovirus 
(GIORDANO et al., 2003). Como mencionado, a espécie S. peruvianum L. Miller foi 
recentemente dividida em três novas espécies: S. corneliomuelleri Macbr (de ocorrência nas 
regiões sul e central do Peru) e duas novas espécies (S. arcanum Peralta e S. huaylasense 
Peralta) de ocorrência restrita ao norte do Peru (PERALTA et al., 2005). 
A espécie selvagem S. pimpinellifolium é originária do Peru e também denominada de 
“tomate-groselha”. No melhoramento genético, esta espécie tem sido fonte de fatores de 
resistência a um grande número de patógenos (C. fulvum, F. oxysporum, Phytophthora 
infestans, Verticillium dahliae e Pseudomonas tomato) e também de características 
relacionadas à qualidade do fruto, tais como: menor acidez, elevado teor de minerais, licopeno 
e pró-vitamina A. Esta espécie é adaptada a temperaturas muito altas no que diz respeito ao 
pegamento de frutos e ao crescimento vegetativo (GIORDANO et al., 2003). 
Solanum cheesmaniae é uma espécie endêmica das Ilhas Galápagos. Ela é resistente à 
salinidade (com ocorrência litorânea) e não tem abscisão no pedúnculo floral. Acessos 
anteriormente denominados de S. cheesmaniae var. minor foram reclassificados como uma 
nova espécie, S. galapagense (PERALTA et al., 2005). 
Solanum habrochaites é uma espécie selvagem e rústica de ocorrência em regiões de 
elevadas altitudes, no Equador e no Peru. É resistente a numerosos insetos, ácaros e vírus e é 
adaptada a temperaturas muito baixas, no que diz respeito à germinação e pegamento de 
frutos. O gene B, que controla teores mais elevados de β-caroteno foi introgredido desta 
espécie (PERALTA et al., 2005). 
11 
 
Solanum neorickii é uma espécie que se encontra nos altos vales dos Andes peruanos. 
Esta espécie se caracteriza por frutos com elevados teores de matéria seca (PERALTA et al., 
2005). 
Solanum chilense é uma espécie originária das regiões áridas do norte do Chile e do 
sul do Peru. Esta espécie é muito resistente à seca. Um dos genes de resistência a geminivírus 
(Ty-1) foi introgredido a partir de acessos desta espécie (GIORDANO et al., 2003). 
Solanum chmielewskii é uma espécie que se caracteriza por um fruto de cor amarela e 
pelo seu alto teor de açúcar, tendo sido utilizada pelos programas de melhoramento genético 
visando aumentar o Brix (teor de açúcares solúveis) de tomates para processamento industrial 
(PERALTA et al., 2005). 
Solanum pennellii é uma espécie selvagem originária do oeste do Peru e que resiste 
consideravelmente à seca. Acessos desta espécie apresentam tricomas glandulares que 
conferem resistência a diversos insetos e ácaros (GIORDANO et al., 2003). 
 
1.4. Carotenóides Mais Comumente Encontrados em Hortaliças e Frutas. 
Os carotenóides mais comumente encontrados nos alimentos de origem vegetal são: o 
ß-caroteno e a-caroteno presentes, por exemplo, na cenoura (Daucus carota) e abóboras 
(Cucurbita spp), o licopeno presente no tomate, goiaba e melancia e várias xantofilas 
(zeaxantina, luteína e outros carotenóides com estruturas oxigenadas) presentes, por exemplo, 
no milho (Zea mays); na manga (Mango indica) e no mamão (Carica papaya). A bixina 
(corante dérmico e aditivo culinário usado por indígenas amazônicos) é obtida do urucum 
(Bixa orellana). Carotenóides como o β-caroteno, licopeno, zeaxantina e luteína exercem 
funções antioxidantes em fases lipídicas, bloqueando os radicais livres que danificam as 
membranas lipoprotéicas (SIES & STAHL, 1995). O licopeno é o carotenóide predominante 
no plasma e nos tecidos humanos, sendo encontrado em um número limitado de alimentos, 
como no tomate e seus produtos, na goiaba, na melancia, no mamão e na pitanga (ARAB & 
STECK, 2000). 
1.5. Importância dos Carotenóides na Dieta Humana. 
A hipovitaminose A têm sido observada em algumas regiões brasileiras tais como o 
semi-árido nordestino e o Vale do Rio Jequitinhonha (Norte de Minas Gerais). Entre as 
estratégias para aumentar e/ou permitir um consumo adequado deste nutriente, destacam-se a 
introdução de alimentos ricos em carotenóides em culturas adaptadas para plantio e com 
tradição de consumo nas regiões geográficas onde a carência nutricional é manifestada 
12 
 
(WHO/UNICEF, 1995). Além disso, BRAMLEY (2000) menciona que muitas tentativas de 
controle da deficiência de vitamina A via suplementação (cápsulas) não têm sido eficientes 
em países em desenvolvimento. É fundamental também a introdução de alimentos derivados 
de plantas com alto teor pró-vitamínico na dieta da população. Neste contexto, o 
melhoramento genético, visando desenvolver e disponibilizar cultivares com maiores teores 
de pigmentos com ação de pró-vitamina A apresenta um papel de relevo. O tomate, apesar de 
não conter teores elevados de carotenóides pró-vitamina A, é uma das mais importantes fontes 
deste elemento devido ao alto consumo tanto de produtos in natura quanto de produtos 
processados (TAVARES & RODRIGUEZ-AMAYA, 1994). Além disso, o tomate é também 
fonte de moléculas antioxidantes com conhecida ação anticâncer (exemplo: licopeno e 
luteína) (OLSON, 1999). 
O estudo da ação dos antioxidantes bem como da sua relação com os radicais livres e a 
prevenção de algumas doenças tornou-se um tema de grande interesse. Os radicais livres são 
átomos ou moléculas produzidas durante os processos metabólicos e que atuam como 
mediadores da transferência de elétrons em várias reações bioquímicas nas células e tecidos 
humanos. As principais fontes de radicais livres são as organelas citoplasmáticas que 
metabolizam o oxigênio, o nitrogênio e o cloro (MÉNDEZ FILHO & RODRÍGUEZ, 1997). 
A produção excessiva de radicais livres pode conduzir a diversas formas de dano celular e sua 
cronicidade está associada com o desenvolvimento de numerosas doenças (SPEISKY & 
JIMÉNEZ, 2000). As lesões celulares causadas pelos radicais livres podem ser prevenidas ou 
minimizadas por meio da atividade de antioxidantes, sendo estes encontrados em muitos 
alimentos de origem vegetal (PAPAS, 1999). Os antioxidantes podem ser definidos como 
qualquer substância que, mesmo presente em baixas concentrações, retarda ou inibe de 
maneira eficaz a oxidação de um dado substrato celular (AUST et al., 2001). O sistema de 
defesa antioxidante (com ação direta na neutralização da ação dos radicais livres) é formado 
por fatores enzimáticos e não-enzimáticos. Estes agentes antioxidantes estão presentes tanto 
no organismo (nas células ou na circulação sangüínea) como nos alimentos ingeridos 
(MONTERO, 1996). No sistema enzimático, os principais agentes antioxidantes são as 
proteínas das classes superóxido-dismutases, glutationa-peroxidases e catalases 
(HALLIWELL & GUTTERDGE, 1999). Dos componentes não-enzimáticos da defesa 
antioxidante destacam-se alguns minerais (ex. cobre, manganês, zinco, selênio e ferro); 
vitaminas (ácido ascórbico, vitamina E, vitamina A); carotenóides (β-caroteno, a-caroteno, 
13 
 
licopeno e luteína); bioflavonóides (genisteína e quercetina) e taninos (catequinas) (PAPAS, 
1999; CARVALHO et al., 2006). 
Os carotenóides e as vitaminas são as substâncias mais investigadas como agentes 
antioxidantes em sistemas biológicos (POOL-ZOBEL et. al., 1997). Os carotenóides 
compreendem uma família de compostos naturais, dos quais mais de 600 variantes estruturais 
estão reportadas e caracterizadas em bactérias, algas, fungos e plantas superiores. A produção 
mundial de carotenóides naturais é estimada em 100 milhões de toneladas por ano, sendo que 
o maior volume individual encontra-se na obtenção da fucoxantina das algas fotossintéticas 
marrons. Os mamíferos não estão bioquimicamente capacitados para a síntese de 
carotenóides, mas podem acumular e/ou converter precursores que obtêm da dieta (exemplo, 
conversão de ß-caroteno em vitamina A) (STAHL & SIES, 1999). 
Dos carotenóides acíclicos,o licopeno e o z-caroteno são os mais comuns. O licopeno 
é o principal pigmento de algumas hortaliças de coloração vermelha (RODRIGUEZ-
AMAYA, 2001). O carotenóide bicíclico b-caroteno é o mais difundido de todos os 
carotenóides, presentes tanto em altas quanto em baixas concentrações, dependendo da 
espécie vegetal. Estudos mostram a relação entre o aumento no consumo de alimentos ricos 
em carotenóides e a diminuição no risco de várias doenças. Testes in vitro e in vivo sugerem 
que os carotenóides são excelentes antioxidantes, seqüestrando e inativando os radicais livres 
(ERDMAN, 1999). Segundo OLSON (1999), os carotenóides seqüestram o oxigênio singleto, 
removem os radicais peróxidos, modulam o metabolismo carcinogênico, inibem a 
proliferação celular, estimulam a comunicação entre células e elevam a resposta imune. Em 
decorrência da importância atribuída aos carotenóides, especialmente ao licopeno, vários 
estudos vêm sendo realizados para confirmar o efeito benéfico desta classe de pigmentos 
vegetais. MICHAUD et al. (2000) relataram que a ingestão de carotenóides reduziu em 32% o 
risco de câncer de pulmão em não fumantes. Uma maior ingestão de β-caroteno reduziu em 
63% o risco de aparecimento de câncer em não-fumantes. Em fumantes, no entanto, a redução 
do risco foi insignificante para os demais antioxidantes, exceto licopeno. Uma significativa 
redução no risco de câncer foi observada com o aumento no consumo de licopeno 
(MICHAUD et al., 2000), corroborando com uma vasta literatura médica (HEBER, 2000). O 
licopeno apresenta maior eficiência na proteção das membranas celulares contra as lesões 
causadas pelo radical dióxido de nitrogênio (encontrado no fumo), apresentando, desta forma, 
um papel especial na prevenção do câncer de pulmão (BOHM et al., 1995). 
14 
 
Apesar das evidências protetoras do licopeno no câncer de próstata (RAO & 
AGARWAL, 2000), alguns estudos têm demonstrado resultados inconsistentes sobre este 
efeito (SHIRAI et al., 2002). Esta inconsistência pode ser parcialmente explicada por 
problemas com a biodisponibilidade do licopeno de diferentes fontes alimentares e questões 
fisiológicas próprias de cada indivíduo (TUCKER, 2003). Segundo um estudo realizado no 
Canadá por RAO et al. (1998), a média de ingestão de licopeno, verificada por meio de 
questionários de freqüência alimentar, foi de 25 mg por dia, com 50% desta ingestão 
representada por tomates in natura. RAO & AGARWAL (2000) sugerem que o valor de 35 
mg/dia seria uma ingestão média diária apropriada do licopeno. Portanto, é necessário 
estimular o consumo de alimentos ricos em licopeno, visando suprir as necessidades diárias 
recomendadas. Os tomates consumidos in natura apresentam o licopeno em forma menos 
biodisponível que os tomates processados (WILLCOX et al., 2003). Essa diferença de 
biodisponibilidade está relacionada com as formas isoméricas apresentadas pelo licopeno, 
sugerindo que uma maior ingestão de tomates processados seria a maneira mais eficiente de 
suprir este pigmento nas concentrações consideradas adequadas (RAO & AGARWAL, 2000). 
 Mais recentemente, as propriedades nutracêuticas dos carotenóides fitoeno e fitoflueno 
têm sido demonstradas em diferentes estudos. Estes compostos estão também presentes em 
frutos do tomateiro e são absorvidos e acumulados em importantes órgãos de diferentes 
mamíferos. Três carotenóides do tomate (licopeno, fitoeno e fitoflueno) apresentaram uma 
ampla distribuição no organismo de ratos, porém se acumularam mais intensamente na 
próstata. O fitoflueno mostrou mais alta concentração no fígado (CAMPBELL, 2007). 
As moléculas dos carotenóides apresentam muitas possibilidades de isomeria 
geométrica (especialmente induzida por temperatura) e ótica. CLINTON et al. (1996) 
demonstraram que 79% a 91% do licopeno presente nos tomates e seus produtos encontram-
se sob a forma do isômero trans (trans-licopeno), em contraste com os níveis de licopeno 
sérico e tissulares, que se encontra em mais de 50% na forma de isômero cis-licopeno. O 
licopeno ingerido, na sua forma natural (trans-licopeno), é pouco absorvido, mas, como 
mencionado, estudos demonstram que o processamento térmico dos tomates e seus produtos 
melhoram a sua biodisponibilidade. O processamento térmico rompe a parede celular e 
permite uma extração mais eficiente do licopeno dos cromoplastos (WILLCOX et al., 2003). 
A importância dos carotenóides β-caroteno e a-caroteno na dieta, como precursores da 
vitamina A, tem sido reconhecida por muitas décadas (BRITTON, 1995). No organismo 
humano, estes pigmentos atuam na formação de pigmentos visuais, no crescimento celular 
normal, no desenvolvimento e manutenção da estrutura epitelial e das mucosas que revestem 
15 
 
intestinos, vias respiratórias bem como no desenvolvimento de dentes e ossos. A conversão do 
β-caroteno em vitamina A é realizada na parede do intestino delgado, sendo influenciada pela 
ingestão de gordura e proteínas da dieta. O â-caroteno só é biologicamente ativo quando 
transformado em retinol (vitamina A), sendo seu teor médio no sangue de 300 mcg/dL. A 
absorção de β-caroteno é dependente da presença de bile e aproximadamente um terço de β-
caroteno é absorvido no intestino (AMBRÓSIO et al., 2006). 
A dificuldade de definir um fator geral de conversão do carotenóide pró-vitamina A 
em vitamina A, não é recente. A Organização Mundial de Saúde (OMS) sugeriu, em 1967, 
que 6 µg de ß-caroteno trans ou 12 µg de todos os carotenóides do tipo pró-vitamina A trans 
nos alimentos é equivalente a 1 µg de retinol trans (FAO/WHO, 1967). Na ausência de uma 
informação precisa e devido à complexidade do problema, a maioria dos comitês nacionais e 
internacionais adota os mesmos valores. Estes valores foram recentemente duplicados, sendo 
proposto que 12 µg de ß-caroteno trans ou 24 µg de carotenóides do tipo pró-vitamina A 
trans é equivalente a 1 µg de retinol trans (MONSEN, 2000). O β-caroteno é uma molécula 
que pode ser convertida em vitamina A no organismo sempre que necessário. O excesso da 
vitamina A pode ser nocivo, enquanto o β-caroteno em si não faz mal algum. Os níveis 
máximos de ingestão de vitamina A recomendados são de 10000 unidades internacionais (UI). 
Por seu lado, o β-caroteno pode ser tomado em doses diárias que ultrapassam as 300.000 UI 
(180 mg), sem que se observem efeitos nefastos (PASSWATER, 1998). O β-caroteno co-
existe como dois isômeros na geometria quadrado planar, o trans e o cis, em proporções 
desiguais. Foram realizados vários estudos de absorção dos dois isômeros e verificou-se que 
os níveis sanguíneos da forma em trans são superiores ao do isômero cis (STAHL et al., 
1993; 1995; TAMAI et al., 1995; BEN-AMOTZ & LEVY, 1996; JOHNSON et al., 1997). 
Alguns destes autores sugerem que este resultado é indicativo de uma maior absorção do 
trans-β-caroteno por parte do intestino. Todavia, a maior parte destes estudos não determinou 
os níveis de β-caroteno acumulado em tecidos, em especial no fígado, o que implicaria a 
realização de biópsias (seres humanos) ou o sacrifício dos animais em estudo. Portanto, são 
necessários estudos mais rigorosos de modo a determinar se existe uma absorção preferencial 
de um dos isômeros. 
 A luteína é um carotenóide encontrado em flores, frutos e folhas e, na biologia 
humana, tem um importante papel na saúde dos olhos. A luteína tem sido usada como 
suplemento, atuando na prevenção do desenvolvimento de catarata e degeneração macular e 
prevenindo a diminuição da densidade macular causada por fatores como envelhecimento e 
16 
 
tabagismo (HAMMOND et al., 1997; LYLE et al., 1999; SEDDON et al., 1994). A luteína é 
sintetizada a partir de α-caroteno. Os seus ésteres, formados pela combinação de uma 
molécula de ácido orgânico com uma molécula de álcool, ocorrem naturalmente em muitas 
frutas tais como a maçã, a laranja, o mamão papaia, o pêssego, a ameixa seca e atangerina. A 
luteína e a zeaxantina são os dois principais carotenóides encontrados na mácula, o pigmento 
da retina responsável pela visão nítida das imagens, e estão associadas a proteínas solúveis 
(SOMMERBURG et al., 1999). O excesso no acúmulo desses carotenóides pode causar uma 
típica pigmentação amarelada da retina (LYLE et al., 1999). 
 
1.6. Importância dos Carotenóides como Elementos Funcionais. 
Dentro de alimentos funcionais e do programa internacional visando utilizar a 
biodiversidade vegetal para promover uma alimentação mais saudável, existe a necessidade 
de se determinar, com maior precisão, os teores de nutrientes e substâncias bioativas em 
alimentos nativos do Brasil. Atualmente já existe um banco de dados sobre composição de 
carotenóides em diferentes alimentos brasileiros, incluindo diversas hortaliças 
(RODRIGUEZ-AMAYA, 1996; 1999). Esta informação catalogada minimiza a falta de 
exatidão ao utilizar tabelas gerais de composição de alimentos (RODRIGUEZ-AMAYA, 
2000), em especial em inquéritos dietéticos que visam avaliar o estado nutricional de 
indivíduos e o estabelecimento de eventuais programas de intervenção. Uma recente revisão 
sobre as hortaliças como fontes de elementos funcionais foi recentemente publicada 
(CARVALHO et al., 2006). 
O efeito terapêutico do consumo adequado de hortaliças e frutas inclui alteração na 
composição de gorduras corporais, redução na absorção do colesterol, regulação da 
coagulação do sangue, influência nas atividades digestivas, entre outras. Contudo, a grande 
área emergente é aquela que basicamente combina alimentação com a prevenção de doenças, 
buscando os chamados alimentos com propriedades funcionais ou nutracêuticas. Parte 
considerável das substâncias de origem vegetal que previnem doenças são pró-vitaminas ou 
antioxidantes. Algumas substâncias fazem parte do metabolismo secundário, em especial os 
pigmentos carotenóides e os flavonóides (LÁZARO, 2002). A Agência Nacional de 
Vigilância Sanitária – ANVISA, visando regulamentar esta nova prática no Brasil, publicou a 
portaria nº 398 de 1999, que estabelece as diretrizes básicas para a análise e comprovação de 
propriedades funcionais e/ou de saúde alegadas em rotulagem de alimentos. Esta atitude visa 
proteger o consumidor e estimular os investimentos em pesquisas científicas. Atualmente 
existem alguns alimentos que já tem suas propriedades funcionais comprovadas. Por exemplo: 
17 
 
as fibras diminuem o colesterol sangüíneo e a glicemia em pacientes diabéticos e previnem o 
câncer de cólon; o tomate possui o licopeno, que atua contra os cânceres de próstata, cólon, 
pâncreas e pulmão; o alho e a cebola possuem substâncias de ação antiinflamatória (exemplo, 
a alicina). A falta de informação da população acerca das fontes de carotenóides é fato que 
deve ser levado em consideração. Programas de educação nutricional da população brasileira 
acerca dessas fontes funcionariam como uma importante ferramenta no combate de diversas 
carências de pró-vitaminas e antioxidantes. Por exemplo, um programa que proporcionou a 
elevação dos níveis séricos de retinol de crianças em uma comunidade rural da África do Sul 
envolvia a inclusão na dieta de hortaliças de coloração verde-escura ou amarela combinada 
com uma atenção à saúde e educação nutricional (FABER et al. 2002). É importante também 
levar em consideração fatores fisiopatológicos dos diferentes grupos etários para garantir uma 
maior eficácia destes programas. No caso da vitamina A, de acordo com a NATIONAL 
ACADEMY OF SCIENCES USA (2001), a ingestão diária mínima, para garantir um nível 
sérico adequado e prevenir sintomas de deficiência em indivíduos adultos é de 500 a 600µg; 
em crianças 200 a 300µg; em gestantes 550µg e em lactantes 900µg. Os tomates e seus 
derivados aparecem como as maiores fontes de licopeno (DJURIC & POWELL, 2001; 
TAKEOKA et al., 2001). 
Em relação ao antioxidante licopeno, o tomate in natura apresenta, em média, 30 
mg/kg do fruto; o suco de tomate cerca de 150 mg/litro; e o ketchup contém em média 100 
mg/kg (STAHL & SIES, 1999). O licopeno presente nos tomates varia conforme o tipo e o 
grau de amadurecimento dos mesmos e entre diferentes cultivares (CARVALHO et al., 2005) 
Segundo GIOVANNUCCI (1999), o tomate vermelho maduro contém maior quantidade de 
licopeno que de β-caroteno, sendo responsável pela cor vermelha predominante. Embora seja 
relativamente pobre em pró-vitamina A, o tomate constitui-se na terceira fonte desta 
substância na dieta humana devido ao elevado consumo per capita de extratos e produtos 
processados derivados do tomate (TIGCHELAAR, 1986). 
 
1.7. Biologia dos Carotenóides. 
Os carotenóides são classificados em dois grandes grupos (carotenos e xantofilas). Os 
primeiros são hidrocarbonetos simples e os últimos são oxigenados. Os carotenóides são 
sintetizados e acumulados nos plastídeos, onde eles se ligam a proteínas hidrofóbicas 
específicas. Em todos os organismos fotossintéticos, os carotenóides realizam funções 
indispensáveis nos sistemas de captação de luz e nos centros de reações fotossintéticas. Os 
carotenóides apresentam a chamada “função de antena”, absorvendo energia solar na região 
18 
 
azul-verde do espectro e transferindo esta energia para as clorofilas (GIULIANO et al., 2003). 
São também importantes para a conjugação e estabilidade de alguns complexos de pigmentos-
proteínas fotossintéticos (função estrutural). Os carotenóides agem como fotoprotetores, 
prevenindo a formação de oxigênio singleto e seqüestrando diretamente estes e outros radicais 
livres nocivos à célula vegetal (FOOTE, 1976). Em plantas superiores, estes pigmentos 
desempenham papéis adicionais fornecendo as cores amarela, laranja e vermelha a certos 
órgãos, como as flores e os frutos, a fim de atrair animais para polinização e para dispersão de 
sementes. Nas hortaliças, certos carotenóides que são sintetizados como metabólitos 
secundários, se acumulam em altas concentrações e são estocados dentro dos cromoplastos 
(RONEN et al., 2000). As cores conferidas por estes pigmentos são de importante valor 
agronômico e comercial em várias culturas e plantas ornamentais (CUNNINGHAM & 
GANTT, 1998). 
 
1.8. Identificação e Quantificação de Carotenóides em Tecidos Vegetais. 
Vários métodos têm sido utilizados para a obtenção de perfis de compostos 
metabólicos em tecidos vegetais. A técnica mais recentemente desenvolvida é a 
espectrometria de massa, uma ferramenta analítica poderosa que é usada para identificar 
compostos desconhecidos, quantificar materiais conhecidos e elucidar as propriedades 
químicas e estruturais das moléculas. A detecção de compostos pode ser conseguida para 
quantidades tão pequenas como 10-15 g, para um composto de massa de 1000 Daltons em 
misturas quimicamente complexas. A essência da técnica envolve a geração de íons que são 
depois detectados. A sofisticação surge nos métodos que são usados para a geração desses 
mesmos íons e no modo de analisá-los (CODY et al., 1994). Estudos utilizando 
espectrometria de massa acoplada à cromatografia de gás foram capazes de identificar e 
quantificar vários metabólicos com propriedades biológicas em folhas e frutos de S. 
lycopersicum (SCHAUER et al., 2005; MOCO et al., 2006; TIKUNOV et al., 2005). A 
cromatografia gasosa é uma técnica para separação e análise de misturas de substâncias 
voláteis, muito utilizada para determinar o perfil de carotenóides. Neste método a amostra é 
vaporizada e introduzida em um fluxo de um gás adequado denominado de fase móvel ou gás 
de arraste. Este fluxo de gás com a amostra vaporizada passa por um tubo contendo a fase 
estacionária (coluna cromatográfica), onde ocorre a separação da mistura. As substâncias 
separadas saem da coluna dissolvida no gás de arraste e passam por um detector,