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Universidade Federal de Santa Catarina Centro de Ciências Agrárias Programa de Pós Graduação em Ciência dos Alimentos Laboratório de Óleos e Gorduras Potencial Nutricional e perfil químico de frutos oleaginosos não comerciais Profa Dra. Jane Mara Block janeblock@gmai l .com jane.block@ufsc.br Introdução Composição nutricional e perfil lipídico da castanha de sapucaia e chichá Perfil de compostos fenólicos da castanha e da casca de sapucaia e chichá Considerações Finais Castanha de sapucaia e chichá Alimentação Saudável Indústria ConsumidorCiência Busca crescente por uma alimentação natural, orgânica e livre de aditivos químicos Brasil Últimos 5 anos - ↑venda média de 12,3 % ano Mundo Últimos 5 anos - ↑ venda média de 8 % ano Previsão 4,4% ao ano até 2021 Sem crise!!! POTENCIAL BRASILEIRO Vegetais ricos em compostos nutricionais e bioativos Fonte de renda para população local Potencial industrial Bioma Amazônico Amazônia Legal Bioma Amazônico Amazônia é quase mítica e seus números são monumentais! É o maior bioma do Brasil: • Território de 4,196.943 milhões de km2 (IBGE,2004); • Crescem cerca de 2.500 espécies de árvores (ou um-terço de toda a madeira tropical do mundo); • Cerca de 30 mil espécies de plantas (das 100 mil da América do Sul); • Abriga mais de um-terço das espécies que vivem sobre a Terra; • Vasta fonte de recursos naturais. (MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE, 2017) A região em contraponto apresenta: Baixos índices sócio-economicos, baixa densidade demográfica e crescente urbanização. Desta forma, o uso dos recursos florestais de forma sustentável é estratégico para o desenvolvimento da região. Cerrado - 24% do território nacional 11,6 mil espécies de plantas 120 espécies de répteis161 de mamíferos 1200 tipos de peixes 837 espécies de aves 150 espécies de anfíbios 1970 – Cerrado, celeiro agrícola com a implantação da produção de soja juntamente com a pecuária extensiva. Metade dos 10 milhões de toneladas de carvão vegetal produzidas por ano no país, provenientes de vegetação nativa o ooSoja ooMilho Feijão Arroz Trigo40% 88% Algodão 55% Rebanho Bovino AGRICULTURA MODERNA desmatamento indiscriminado e sistemas produtivos de monocultura. 50% da area do Cerrado para atividades produtivas (Spera et al., 2016); Apenas 20% do cerrado estão intactos, enquanto seus remanescentes estão muito fragmentados; 3% protegidos em área de conservação (WWF, 2012; MMA, 2015). ↑ produção e comercialização mundial de castanhas comestíveis - amêndoas, castanha de caju, nozes, pistache, avelã, noz pecã, macadâmia e castanha do Brasil (INC, 2016) (ROS, 2009; KENDALL et al., 2011; AFSHIN et al., 2014; LUO et al., 2014; ZHOU et al. 2014; MICHA et al., 2017; YANG, 2009; CHANG et al., 2016; IBGE, 2015; INC, 2016) Proteínas, fibras, minerais, ácidos graxos mono e poliinsaturados, vitamina E (tocoferóis), fitoesteróis e compostos fenólicos Consumo x Doenças Crônicas Castanha do Brasil Castanha de Caju STEFFEN et al., 2005; RAJARAM e SABATE 2006; ZHOU et al., 2014; ROS, 2015; AUNE et al., 2016. Prevenção de doenças: • Cardiovasculares • Neurodegenerativas • Respiratórias • Infecções • Diabetes tipo II • redução da resistência à insulina • da pressão arterial, • risco de acidente vascular cerebral Consumo de castanhas é recomendado por diferentes agências de saúde do mundo FDA, 2003 Department of Health & Human Services e Department of Agriculture, 2015 Ministério da Saúde, 2014 Sociedade Cardiovascular Canadense, 2013 CASTANHAS NATIVAS DO BRASIL Castanha do Brasil Amazônia Castanha de Caju Cerrado e Caatinga Baru Cerrado Sapucaia Amazônia Chichá Cerrado Noz pecã Mata Atlântica Pampa Prado et al, 2014, Industrial Crops and Products, v. 52, p. 552-561, 2014. Exp. Toxicol. Pathol. 2013 Jan;65(1-2):165-71. Reckziegel et al.Ecotoxicology and Environmental Safety, v. 74, p. 1770-1778, 2011. Ribeiro et al, J Sci Food Agric 2017; 97: 3005–3012 Castanha de sapucaia (Lecythis pisonis Cambess) Originária da região Amazônica (LORENZI, 2002) Folhas novas – rosa, avermelhada, creme ou verde claro Folhas velhas – verde escuro Flores – carnosas, coloração roxa e branca e com estames amarelo Castanha de sapucaia Árvore de grande porte (12 a 28 metros) Tronco - 50 a 70 cm de diâmetro, fissuras verticais (LORENZI, 2002; SOUZA et al., 2014) Frutificação – junho a setembro 30-50 unidade de amêndoa/fruto amêndoa – marrom claro ou branco Variabilidade nas características biométrica – comprimento (2,4 – 4,3 cm), largura (1,4 – 2,6), peso (2,3 – 8,7g) Diversas partes da sapucaia (folha, caule, casca, amêndoa) têm sido usadas na medicina popular Castanha de sapucaia (LORENZI, 2002) Popularmente conhecida no Brasil como castanha de sapucaia, sapucaia, sapucainha, papo de anjo, pau de cachimbo, fruta de cotia, marmita de macaco e cumbuca de macaco Castanha de sapucaia (Lecythis pisonis Cambess) 3 amostras (A1, A2, A3) 1 amostra (A4) Universidade Federal de Viçosa EMBRAPA Meio Norte MG Originária da Índia e Malásia Brasil se adaptou bem nas terras semiáridas do Cerrado estados do Piauí, Mato Grosso e Minas Gerais Fruto Castanha de Chichá (S. striata St Hil e Naud) ● Cápsulas lenhosas e alongadas ● 3 a 5 lóculos ● Verdes e vermelhas quando amadurecem ● Máximo 6 sementes por lóculo Fonte: Lorenzi (2006) Chichá do cerrado, xixá do cerrado, arachachá, chechá do norte, castanha de macaco, amendoim-da-mata ou pau rei 2 cm comprimento e 1,2 cm largura Duas cascas: Castanha de Chichá • Casca externa fina e escura (Figuras A e C) • Casca interna dura (Figura B) (OLIVEIRA et al., 2000; DINIZ et al., 2008; SILVA et al., 2008; SILVA et al., 2011; ROCHA et al., 2013; FRAGUAS et al., 2015) Composição nutricional da castanha de sapucaia e chichá Componentes Sapucaia Chichá Piauí Minas Gerais Proteínas 17,7 ± 0,02b 19,3 ± 0,48a 18,5±0,14 Lipídios 63,6 ± 0,64a 54,7 ± 1,08b 24,5±0,02 Carboidratos 5,4 6,5 40,5 Fibra alimentar 19,6 22,6 5,8±1,05 Umidade 4,3 ± 0,05c 4,3 ± 0,05c 3.2±0,04 Cinzas 3,8 ± 0,05a 3,8 ± 0,01a 3.2±0,04 Valor calórico (kcal 100g-1) 456,3 Composição de minerais da castanha e torta da sapucaia e chichá Minerais (μg g -1) Castanha Torta Sapucaia Chichá Sapucaia Chichá Piauí Minas Gerais Piauí Minas Gerais K 6257 ± 1,41 6655 ± 2,12 8718 ± 0,39 10028 ± 3,87 9390 ± 1,41 10384 ± 0,72 Fe 354,5 ± 0,850 200,7 ± 1,06 218,2 ± 0,05 327,9 ± 2,24 333,8 ± 0,35 263,4 ± 0,16 Ca 1158 ± 2,39 1063 ± 5,18 149,1 ± 0,80 2022 ± 2,77 1583 ± 5,46 155,9 ± 1,34 Mg 1665 ± 1,76 1138 ± 0,10 1327 ± 1,40 3033 ± 4,38 1872 ± 2,49 2620 ± 0,95 Mn 34,2 ± 2,31 30,6 ± 0,51 32,1 ± 1,86 57,6 ± 1,87 42,8 ± 7,61 30,23 ± 0,63 Zn 16,6 ± 1,03 10,2 ± 0,22 24,16 ± 0,83 32,8 ± 2,26 14,9 ± 1,54 27,72 ± 1,83 Se 42,2 ± 6,19 26,4 ± 0,78 - 45,85 ± 2,39 28,7 ± 3,21 - Cu 14,6 ± 2,45 07,0 ± 0,17 7,48 ± 0,36 27,1 ± 0,63 10,3 ± 1,51 8,05 ± 0,52 Cr 0,38 ± 0,10 0,30 ± 0,01 0,39 ± 0,05 0,46 ± 0,13 0,40 ± 0.04 0,54 ± 0,02 Ni 0,69 ± 0,26 3,85 ± 0,02 0,35 ± 0,03 1,75 ± 0,04 5,58 ± 0,97 0,41 ± 0,16 Na 3,80 ± 0,54 2,39 ± 0,74 3,62 ± 0,42 10,22 ± 0,31 8,87 ± 2,29 3,37 ± 0,23 Al 3,02 ± 0,66 2,63 ± 0,18 6,22 ± 3,58 5,37 ± 0,25 5,09 ± 0,35 3,61 ± 1,30 Cd 0,34 ± 0,02 0,31 ± 0,01 0,37 ± 0,03 0,35 ± 0,01 0,36 ± 0,001 0,33 ± 0,03 Pb 0,47 ± 0,04 0,45 ± 0,01 0,52 ± 0,05 0,56 ± 0,02 0,60 ± 0,02 0,48 ± 0,05 Sn 11,5 ± 1,21 17,5 ± 1,3 16,6 ± 0,92 15,7 ± 0,08 18,1 ± 1,29 23,57 ± 1,84 Perfil de ácidos graxos doóleo de castanha de sapucaia e chichá Policarpi et al. (2018); Demoliner et al. (2018) Ácido Graxo Castanha Sapucaia Chichá C14:0 0,1 - C16:0 13,4 26,5 C16:1 0,2 2,4 C17:0 0,1 0,1 C17:1 - 0,1 C18:0 8,0 4,0 C18:1 42,4 37,8 C18:1 t - 0,4 C18:2 37,7 11,2 C18:3 n3 0,3 0,3 18:3 n-3t - 0,1 C18:3 n6 0,3 - 20:0 0,1 0,7 20:2n-6 - 0,7 22:0 - 0,3 NI - 13,2 Saturados 21,5 31,6 Monoinsaturados 42,6 40,7 Poli-insaturados 40,3 12,3 Ácido estercúlico (ácido C19: 1, [8- (2-octil-1-ciclopropenil) octanóico]) Ácido malválico (C18: 1, [7- (2- octil-1-ciclopropenil) heptanóico]). Chichá: ácidos graxos ciclopropenoídicos Composição em triacilgliceróis do óleo de sapucaia e chichá. Sapucaia: ↑ teor de tri e diacilgliceróis insaturados contendo C18:2, C18:1 e C16:1 TGs (%) Sapucaia Chichá Piauí Minas Gerais LLL 6,1 ± 0,35 5,9 ± 0,01 - LLO 12,4 ± 0,43 12,9 ± 0,68 0,5 ± 0,02 PLL 4,9 ± 0,32 6,4 ± 0,04 1.1 ± 0,04 LOO 14,9 ± 0,11 15,9 ± 0,98 0,4 ± 0,05 PLO 16,5 ± 0,19 16,4 ± 0,5 4,8 ± 0,05 OOO 12,1 ± 0,59 12,5 ± 0,38 2,5 ± 0,03 POO 16,5 ± 0,48 16,7 ± 0,47 15,6 ± 0,21 PPL 1,9 ± 0,34 1,3 ± 0,26 1,7 ± 0,03 PPO 1,8 ± 0,10 1,5 ± 0,18 36,0 ± 2,4 PPP 2,0 ± 0,08 1,8 ± 0,41 - SOO 5,8 ± 0,21 6,7 ± 0,41 - SSL 5,8 ± 0,05a 2,9 ± 0,44a - SOS 0,8 ± 0,02ª,b 1,0 ± 0,22a - Chichá: ↑ teor de tri e diacilgliceróis contendo C 16:0 e C 18:1. Tocoferóis com atividade de vitamina E - α > > > -tocoferol Tocoferóis com atividade antioxidante - α < < < - tocoferol prevenção de doenças cardiovasculares, câncer, proteção contra oxidação da semente. Compostos biotivos em castanhas: Tocoferóis, fitoesteróis e compostos fenólicos Fitoesteróis: semelhança estrutural e de função ao colesterol mais comuns na dieta humana são o β-sitosterol, campesterol e estigmasterol ↓ absorção de colesterol LDL, proteção contra doenças cardiovasculares, propriedades anticancerígenas, anti- inflamatórios e antioxidantes (BRAMLEY et al., 2000; SALDEEN e SALDEEN, 2005; FREITAS e NAVES, 2010 BACCHETTI et al., 2011 ↑ -tocoferol Castanha de caju Castanha do Brasil Noz pecã Pistache ↑ α -tocoferol Amêndoa Avelã ↑ β-sitoesterol Amêndoa Avelã Castanha de caju Castanha do Brasil Noz pecã Pistache PERFIL QUÍMICO (Tocoferóis, fitoesteróis e compostos fenólicos) em castanha de sapucaia e chichá – sem registro na literatura Sapucaia nut (Lecythis pisonis Cambess) and its by-products: A promising and underutilized source of bioactive compounds. Part II: Correlation between phenolic compounds profile and antioxidant activity Fernanda Demolinera, Priscila de Britto Policarpia, Lúcio Flavo Lopes Vasconcelosb, Luciano Vitalic, Gustavo Amadeu Mickec, Jane Mara Blocka* *Corresponding author: 55-48-3721-5367 (janeblock@gmail.com). Federal University of Santa Catarina, Agricultural Science Center, Department of Food Science and Technology, Rodovia Admar Gonzaga, 1346, Itacorubi, CEP: 88034-001 Florianópolis, SC, Brazil. Artigo submetido para a revista Food Research International Food Res. Intern. 106: 736-744, 2018 Fitoesteróis (mg/100g) Chichá Piauí Minas Gerais β –sitosterol 95,9 ± 0,78 193,9 ± 1,84 184,85± 2,4 Estigmasterol 11,0 ± 0,19 13,2 ± 0,09 54,22 ± 0,80 Campesterol 8,6 ± 0,49 9,6 ± 0,26 18,3 ± 0,13 Brassicasterol < 1,50 < 1,50 < 1,50 Perfil de fitoesteróis em castanha de sapucaia e chichá Tocoferóis (mg/100g) Sapucaia Chichá Piauí Minas Gerais α-tocoferol (mg.100g-1) 0,9 ± 0,03 2,2 ± 0,16 1,64 ± 0,18 β-tocoferol (mg.100g-1) nd< 0,02 nd< 0,02 0,11< 0,01 γ-tocoferol (mg.100g-1) 25 ± 0,49 19,2 ± 0,17 8,85 ± 0,08 δ-tocoferol (mg.100g-1) 0,3 ± 0,02 0,4 ± 0,02 2,10± 0,12 Tocoferóis totais (mg.100g-1) 26,2 ± 0,54 21,9 ± 0,32 12,7 ± 0, Perfil de tocoferóis em castanha de sapucaia e chichá Mais abundantes grupos de compostos bioativos presentes em vegetais Diversidade estrutural - grande variedade de compostos fenólicos na natureza Ácidos fenólicos, flavonóides e taninos - principais compostos fenólicos na dieta Compostos fenólicos em castanhas NACZK e SHAHIDI, 2006; JOHN e SHAHIDI 2010; CHANDRASEKATA e SHAHIDI, 2011; YANG et al. 2015 Castanha do Brasil: ácido gálico, vanílico e elágico Castanha de caju : ácido gálico, catequina, epicatequina e epigalocatequina Noz pecã: ácido elágico, clorogênico, p- hidroxibenzóico, caféico, gálico Pistache: protocatecúico, clorogênico, catequina, eridictiol, rutina e luteína Compostos fenólicos As castanhas ficam em terceiro lugar, atrás somente das frutas e especiarias, na quantidade de compostos fenólicos Resíduos provenientes do beneficiamento das castanhas: casca dura, casca verde, casca, película e a pele que reveste a semente. COMPOSTOS FENÓLICOS EM SUBPRODUTOS DE CASTANHAS FITOQUÍMICOS AA INTERESSE DA INDUSTRIA FARMACÊUTICA E DE ALIMENTOS Aproveitamento dos resíduos Diminuição dos impactos ambientais Compostos fenólicos totais e taninos condensados da castanha e casca de sapucaia e chichá Sapucaia Chichá Determinações Piauí Minas Gerais FT 32,5 ± 0,4 35,92± 0,71 Casca Determinações A1 A2 A3 FT 365,64 ± 1,6 350,35 ± 0,53b TC 107± 1,74a 115,66 ± 0,18b FT = Fenólicos Totais - mg GAE.g-1 (equivalentes em ácido gálico) de peso seco de extrato (ensaio de Folin-Ciocalteau). TC = Taninos Condensados - mg CE.g-1 (equivalentes de catequina) de peso seco de extrato (ensaio de Vanilina). nd* = níveis não detectados. Valores com letras iguais na mesma linha não apresentam diferença significativa (Teste de Tukey, p <0,05). Média ± desvio padrão (n=3). PERFIL DE COMPOSTOS FENÓLICOS Em castanha de sapucaia , chichá e seus subprodutos – sem registro na literatura 14 compostos fenólicos nas castanhas de sapucaia e chichá 22 compostos fenólicos na casca de sapucaia e 15 na casca de chichá PERFIL DE COMPOSTOS FENÓLICOS – SAPUCAIA E CHICHÁ Ácido elágico Catequina Epicatequina Perfil de compostos fenólicos determinado por CLAE-ESI-MS/MS na castanha de sapucaia Ácido Ferúlico Ácido Elágico Compostos fenólicos na castanha de chichá Compostos fenólicos determinado por na CASCA DE SAPUCAI A E CHICHÁ SAPUCAIA CHICHÁ ÁCIDO ELÁGICO ÁCIDO ELÁGICO VANILINA ÁCIDO PROTOCATECUICO ÁCIDO GÁLICO Outros compostos fenólicos determinado por na CASCA DE SAPUCAIA E CHICHÁ Salicylic acid p-coumaric acid Syringic acid Cinnamic acid Acid methoxyphenylacetic Taxifolin p-anisic acid Vanillic acid Apigenin Umbelliferone Aromadendrin Quercetin Naringenin Carnosol COMPOSTOS FENÓLICOS NAS CASTANHAS E CASCAS DE SAPUCAIA E CHICHÁ Extrato hidrossolúvel vegetal ↑ consumo de produtos de origem vegetal Dieta restritiva - intolerantes à lactose e/ou alergia ao leite ↑ desenvolvimento de produtos novos e atrativos “leite de soja” – 1º a ser comercializado extrato hidrossolúvel de soja • substância aquosa extraída da soja após hidratação e esmagamento do grão • consumido na forma de bebida ou como ingrediente funcional em vários alimentos •aparência semelhante ao leite •pode ser comercializado esterilizado ou pasteurizado, e ainda com adição ou não de aromatizantes. PRUDÊNCIO e BENEDETI, 1999; PACHECO e SCUSSEL, 2006). Outras matérias-primas vegetais que já foram utilizada para obtenção de extrato hidrossolúvel vegetal: Castanha do Brasil (Ferberg et al.,2002) Arroz integral e de quirera de arroz (Soares Júnior et al., 2010) Castanha de caju (Morais et al., 2010) Quinoa (Bicudo et al., 2012) Pistache (Shakerardekani et al., 2013) Extrato hidrossolúvel de castanha sapucaia Elaboração do extrato hidrossolúvel da castanha de sapucaia Propriedadesnutricionais (proteínas, lipídios, carboidratos) Propriedades físico químicas (sólidos totais, acidez, pH, densidade) Fenólicos totais e atividade antioxidante Crioconcentração em bloco do extrato hidrossolúvel da castanha de sapucaia Propriedades nutricionais (proteína, lipídios, carboidrato) Propriedades físico químicas (sólidos totais, acidez, pH, densidade, cor, viscosidade e propriedade emulsificante) Fenólicos totais e atividade antioxidante Crioconcentração Concentração dos componentes de uma bebida pelo congelamento do conteúdo de água e subsequente remoção dos cristais de gelo formados Baixas temperaturas impedem as alterações provocadas pelo calor Técnica simples e de baixo custo quando comparada a outros processos de concentração YEE et al., 2003; AIDER et al., 2009; SÁNCHEZ et al., 2011; BELÉN et al., 2012; BOAVENTURA et al., 2013) Potencial nutritivo das castanhas de sapucaia e chichá e os seus subprodutos Potencialidade para o mercado de amêndoas, óleo, da torta obtida Considerações Finais alternativa para aplicação em alimentos na indústria farmacêutica, de cosméticos e nutrição animal Casca – elevado teor de compostos fenólicos e atividade antioxidante Elaboração do extrato hidrossolúvel de castanha de sapucaia combinado com o processo de crioconcentração, é uma proposta com caráter de inovação que pode originar um produto de elevado valor nutricional Agradecimentos Fernanda Demoliner (Dr.) Josiane Hilbig (Dr.) Leticía Turcatto (IC) Priscila Policarpi (Ms) Agradecimentos
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