Caracterização físico-química e avaliação da capacidade antioxidante da polpa e dos resíduos de gravatá (Bromelia antiacantha Bertol)

Abstract

O Brasil, com seu vasto território, apresenta uma das maiores biodiversidades de vegetais do mundo, com cerca de 15 % de todas as espécies catalogadas. Essas espécies apresentam grande potencialidades de comercialização e muitas delas são fontes de minerais, vitaminas, fibras, compostos bioativos com capacidade antioxidante, o que acarreta em benefícios a curto e longo prazo na saúde. Nesse contexto, podemos destacar o gravatá (Bromelia antiacantha Bertol), uma fruta nativa da região sul do Brasil, estando presente no Paraná, em Santa Catarina e no Rio Grande do Sul. Essa espécie apresenta potencialidades para uso ornamental, industrial e alimentício. Os dados da literatura sobre a composição físico-química e química da polpa, da casca e das sementes do gravatá são escassos, especialmente no que diz respeito à digestibilidade dos compostos fenólicos presentes nestas partes do fruto. Assim, o objetivo deste estudo foi, em um primeiro momento, apresentar o estado da arte sobre compostos bioativos presentes em frutas consideradas Plantas Alimentícias Não Convencionais (PANCs), por meio da realização de uma prospecção científica e tecnológica a partir de bases científicas e de patentes. Esta primeira etapa permitiu investigar o panorama de estudos e invenções a respeito do tema, e identificar as lacunas de conhecimento sobre o mesmo. Na segunda etapa, o objetivo deste estudo foi determinar a composição físico-química, a composição quanti e qualitativa dos compostos fenólicos da polpa, casca e sementes do gravatá, avaliando sua capacidade antioxidante in vitro. Foram realizados, ainda, ensaios de digestão gastrointestinal in vitro para melhor compreender as relações sinérgicas entre cada fase de digestão e a liberação dos compostos-alvo de interesse. No mapeamento, foram realizadas buscas nas bases de dados científicas Scopus, Science Direct e Scielo, bem como nas bases de dados de patentes internacional e brasileira Espacenet® e no Instituto Nacional da Propriedade Industrial (INPI), respectivamente. A prospecção científica indicou que o conhecimento sobre a composição e as características, e também a aplicação de frutas consideradas PANCs já é relatado, embora seja incipiente e limitado. Os artigos selecionados eram relacionados a estudos com diferentes PANCs, em que o foco era a determinação de sua composição físico-química e compostos bioativos. Já na busca tecnológica, foram recuperadas patentes sobre o tema de interesse somente no INPI (5, no total), com destaque para dois grupos (A23 e A01), ambos ligados à alimentação. Observou-se um aumento nos pedidos de patentes de 2015 até dezembro de 2022, com destaque para 2021. Logo, é possível notar uma grande lacuna do conhecimento científico e tecnológico a respeito de frutas classificadas como PANCs, sendo uma oportunidade para levantar dados sobre as mesmas, especialmente aquelas do território brasileiro. A polpa e a casca do gravatá apresentaram alta umidade, elevado teor de sólidos solúveis totais (SST), e continham também fibras alimentares e cinzas. O pH, por sua vez, ficou próximo a 4, classificando as partes do fruto como ácidas. As sementes secas apresentaram alto teor de proteína, fibras alimentares, carboidratos totais e um valor energético maior quando comparado com as demais partes. A mistura de solventes escolhida para as análises de compostos fenólicos totais (CFT) e capacidade antioxidante foi 70:30 (etanol:água, v/v). Os CFT foram encontrados em grandes quantidades na polpa, na casca e nas sementes. Os flavonoides estavam presentes em alto teor nas sementes, embora também tenham sido encontrados nas demais partes da fruta. Todas amostras apresentaram alta capacidade antioxidante, especialmente por ABTS e DPPH, seguido do ensaio do FRAP. O ácido ferúlico e o ácido cafeico foram encontrados nas três partes avaliadas do fruto. Os compostos fenólicos majoritários foram o ácido p-cumárico, ferúlico e cafeico na polpa (486,15; 408,90 e 297,25 µg 100g-1 respectivamente); rutina, ácido clorogênico, ácido cafeico e ácido ferúlico na casca (1368,15; 405,80; 274,00 e 273,90 µg 100g-1 respectivamente); e a catequina, a epicatequina, a rutina, o ácido ferúlico e o ácido cafeico na semente (547,70; 522,70; 474,35; 394,85 e 221,70 µg 100g-1, respectivamente). Na digestão in vitro, as partes estudadas do fruto (polpa, casca e semente) apresentaram, de maneira geral, valores maiores de CFT e capacidade antioxidante na fase intestinal, em relação às demais fases (inicial, oral e gástrica). Assim, podemos inferir que o presente estudo apresenta informações relevantes sobre a composição físico-química e química do gravatá, incluindo seus compostos bioativos, contribuindo para ampliar o conhecimento científico sobre esta fruta. Os dados gerados podem auxiliar na avaliação de alternativas para agregar valor ao gravatá e incentivar a utilização integral do mesmo, como opção para uma alimentação saudável, incluindo suas potencialidades de uso em alimentos funcionais e nutracêuticos, e até mesmo em cosméticos e fármacos.

Abstract: Brazil, with its vast territory, has one of the greatest plant biodiversity in the world, with about 15% of all cataloged species. These species have great commercial potentialities and many of them are sources of minerals, vitamins, fibers, bioactive compounds with antioxidant capacity, which leads to short and long-term health benefits. In this context, we can highlight the Gravatá (Bromelia antiacantha Bertol), a fruit native to the southern region of Brazil, found in Paraná, Santa Catarina and Rio Grande do Sul. This species has potential for ornamental, industrial, and food uses. Data in the literature on the physicochemical and chemical composition of the pulp, peel, and seeds of Gravatá are scarce, especially with regard to the digestibility of the phenolic compounds present in these parts of the fruit. Thus, the objective of this study was, at first, to present the state of the art on bioactive compounds present in fruits considered Non-Conventional Food Plants (NCFPs), by carrying out a scientific and technological mapping based on scientific and patents databases. This first step enabled to investigate the state of the art of studies and inventions on this subject, and to identify gaps in knowledge about it. In the second step, the objective of this study was to determine the physicochemical composition, the quantitative and qualitative compositions of the phenolic compounds of the pulp, peel, and seeds of the Gravatá, evaluating their in vitro antioxidant capacity. In vitro gastrointestinal digestion assays were also performed to better understand the synergistic relationships between each digestion phase and the release of target compounds of interest. In the mapping, searches were carried out in the scientific databases Scopus, Science Direct and Scielo, as well as in the international and Brazilian patent databases Espacenet® and the National Institute of Industrial Property (Instituto Nacional da Propriedade Industrial, INPI), respectively. Scientific mapping indicated that knowledge about the composition and characteristics, as well as the application of fruits considered NCFPs, has been already reported, although it is incipient and limited. The selected articles were related to studies with different NCFPs, in which the focus was the determination of their physicochemical composition and bioactive compounds. In the technological mapping, patents on the topic of interest were retrieved only at the INPI (5 in total), with emphasis on two groups (A23 and A01), both related to food. There was an increase in patent applications from 2015 to December 2022, with emphasis on 2021. Therefore, it is possible to notice a large gap in scientific and technological knowledge regarding fruits classified as NCFPs, being an opportunity to collect data on themselves, especially those from the Brazilian territory. The Gravatá pulp and peel had high moisture content, high total soluble solids (TSS), and also contained dietary fibers and ashes. The pH, in turn, was close to 4, classifying the parts of the fruit as acidic. The pulp and peel had high moisture content, high total soluble solids (TSS), and also contained dietary fibers and ashes. The pH, in turn, was close to 4, classifying the parts of the fruit as acidic. The dried seeds had high content of protein, dietary fibers, total carbohydrates and a higher energy value compared to the other parts of the fruit. The solvent mixture chosen for the analysis of total phenolic compounds (TPC) and antioxidant capacity was 70:30 (ethanol:water, v/v). TPC were found in large amounts in the pulp, peel, and seeds. Flavonoids were present in high levels in the seeds, although they were also found in the other parts of the fruit. All samples showed high antioxidant capacity, especially by ABTS and DPPH, followed by the FRAP assay. Ferulic acid and caffeic acid were found in the three evaluated parts of the fruit. The major phenolic compunds were p-coumaric, ferulic and caffeic acid in the pulp (486.15; 408.90 and 297.25 µg 100g-1 respectively); rutin, chlorogenic acid, caffeic acid and ferulic acid in the peel (1368.15; 405.80; 274.00 and 273.90 µg 100g-1 respectively); and catechin, epicatechin, rutin, ferulic acid and caffeic acid , in the seeds (547.70; 522.70; 474.35; 394.85 and 221.70 µg 100g-1, respectively ). In the in vitro digestion, the studied parts of the fruit (pulp, peel and seeds) showed, in general, higher values of TPC and antioxidant capacity in the intestinal phase, in relation to the other phases (initial, oral and gastric). Thus, we can infer that this study presents relevant information about the physicochemical and chemical composition of Gravatá, including its bioactive compounds, contributing to expand the scientific knowledge about this fruit. The generated data can help in the evaluation of alternatives to adding value to the Gravatá and encourage its use as a whole, as an option for a healthy diet, including its potential use in functional foods and nutraceuticals, and even in cosmetics and drugs.