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Type: Dissertação
Title: Condições melhoradas de hidrólise de compostos fenólicos ligados em feijão (Phaseolus vulgaris) e jabuticaba (Myrciaria cauliflora)
Author(s)/Inventor(s): Santos, Caroline Andrade dos
Advisor: Monteiro, Mariana Costa
Co-advisor: Moreira, Daniel Perrone
Abstract: A hidrólise sequencial em meio alcalino e ácido é amplamente utilizada para extrair compostos fenólicos insolúveis de alimentos, sendo suas condições determinantes para o rendimento da extração. Este estudo avaliou o efeito dessas condições na extração de compostos fenólicos do feijão preto (Phaseolus vulgaris) e da jabuticaba (Myrciaria cauliflora). Para a hidrólise alcalina, utilizou-se um planejamento fatorial 2³, variando a concentração de NaOH (2 M, 6 M e 10 M), tempo (30 min, 495 min e 960 min) e temperatura (30 ºC, 45 ºC e 60 ºC). A hidrólise ácida seguiu um planejamento fatorial 2², com concentração de HCl (1,0 M, 6,5 M e 12,0 M) e tempo (20, 40 e 60 min), fixando a temperatura em 85 ºC. Para investigar o perfil de ligação dos compostos fenólicos insolúveis com a matriz alimentar em feijão preto, foi realizada a hidrólise enzimática com a enzima CeluMax® e a esterase de fígado de porco. Os compostos fenólicos foram analisados por cromatografia liquida de alta eficiência (CLAE) e os dados tratados por ANOVA e pós-teste de Tukey. No feijão, a fração solúvel apresentou a antocianina delfinidina-3-O-glicosídeo como principal flavonoide (61% do total), seguida por petunidina-3-O-glicosídeo (20%) e malvidina-3-O-glicosídeo (10%). Após hidrólise alcalina, os compostos predominantes foram quercetina-3-O-glicosídeo e caempferol-3-O-glicosídeo, representando 81% do teor total. A maior extração ocorreu nas condições 2 (NaOH 10 M; 30 min; 30 ºC) e 6 (NaOH 10 M; 30 min; 60 ºC), sugerindo que altas concentrações de NaOH associadas a tempos curtos otimizam o processo, reduzindo o tempo necessário em comparação aos protocolos usuais (até 16 h).A hidrólise ácida permitiu a identificação de quercetina e caempferol, porém sem significância estatística, indicando que a extração pode ser realizada apenas na etapa alcalina, reduzindo custos e tempo de análise. O teor total de compostos fenólicos após hidrólise com a enzima CeluMax® (7,49 g/100 g) foi estatisticamente superior ao observado após a hidrólise com a esterase de fígado de porco (2,06 g/100 g), sugerindo que no feijão preto os compostos fenólicos insolúveis estejam majoritariamente ligados às estruturas celulares através de ligações beta-glicosídicas. Na jabuticaba, as antocianinas cianidina-3-O-glicosódeo (70%) e delfinidina-3-O-glicosídeo (15%) foram os compostos predominantes na fração solúvel. Após hidrólise, foram identificados os ácidos gálico e elágico, com predominância do primeiro. As condições mais eficientes para extração de compostos fenólicos foram 7 (NaOH 2 M; 960 min; 60 ºC) e 9 (NaOH 6 M; 495 min; 45 ºC), demonstrando que tempos e temperaturas elevados favorecem a liberação dos compostos. A hidrólise ácida mais eficiente ocorreu na condição 3 (HCl 1 M; 60 min), evidenciando que concentrações menores de HCl podem ser empregadas, tornando o processo mais seguro e sustentável. Além disso, a possibilidade de reduzir o consumo de NaOH é vantajosa, pois dissoluções em concentrações elevadas exigem aquecimento. No geral, os resultados indicam que a extração de compostos fenólicos pode ser otimizada com menor uso de reagentes agressivos e tempos reduzidos, tornando o método mais rápido, econômico e ambientalmente sustentável em comparação as metodologias descritas na literatura.
Abstract: Sequential hydrolysis in alkaline and acidic media is widely used to extract insoluble phenolic compounds from foods, and their conditions determine the extraction yield. This study evaluated the effect of these conditions on the extraction of phenolic compounds from black beans (Phaseolus vulgaris) and jabuticaba (Myrciaria cauliflora). For alkaline hydrolysis, a 2³ factorial design was used, varying the NaOH concentration (2 M, 6 M and 10 M), time (30 min, 495 min and 960 min) and temperature (30 ºC, 45 ºC and 60 ºC). Acid hydrolysis followed a 2² factorial design, with HCl concentration (1.0 M, 6.5 M and 12.0 M) and time (20, 40 and 60 min), setting the temperature at 85 ºC. To describe the binding profiles of insoluble phenolic compounds with the food matrix in black beans, enzymatic hydrolysis was performed with the enzyme CeluMax® and porcine liver esterase. The phenolic compounds were analyzed by high-performance liquid chromatography (HPLC) and the data were treated by ANOVA and Tukey's post-test. In beans, the soluble fraction presented the anthocyanin delphinidin-3-O-glucoside as the main flavonoid (61% of the total), followed by petunidin-3-O-glucoside (20%) and malvidin-3-O-glucoside (10%). After alkaline hydrolysis, the predominant compounds were quercetin-3-O-glucoside and kaempferol-3-O-glucoside, representing 81% of the total content. The highest extraction occurred under conditions 2 (10 M NaOH; 30 min; 30 ºC) and 6 (10 M NaOH; 30 min; 60 ºC), suggesting that high NaOH concentrations associated with short times optimize the process, reducing the time required compared to usual protocols (up to 16 h). Acid hydrolysis allowed the identification of quercetin and kaempferol, but without statistical significance, indicating that extraction can be performed only in the alkaline stage, reducing costs and analysis time.The total content of phenolic compounds after hydrolysis with the CeluMax® enzyme (7.49 g/100 g) was statistically higher than that observed after hydrolysis with pork liver esterase (2.06 g/100 g). These results suggest that, in black beans, insoluble phenolic compounds are mostly linked to cellular structures through beta-glycosidic bonds. In jabuticaba, the anthocyanins cyanidin-3-O-glucoside (70%) and delphinidin-3-O-glucoside (15%) were the predominant compounds in the soluble fraction. After hydrolysis, gallic and ellagic acids were identified, with the former predominating. The most efficient conditions for extraction of phenolic compounds were 7 (2 M NaOH; 960 min; 60 ºC) and 9 (6 M NaOH; 495 min; 45 ºC), demonstrating that high times and temperatures favor the release of the compounds. The most efficient acid hydrolysis occurred in condition 3 (1 M HCl; 60 min), evidencing that lower concentrations of HCl can be used, making the process safer and more 8 sustainable. Furthermore, the possibility of reducing NaOH consumption is advantageous, since dissolutions in high concentrations require heating. Overall, the results indicate that the extraction of phenolic compounds can be optimized with less use of aggressive reagents and reduced times, making the method faster, more economical and environmentally sustainable compared to the methodologies described in the literature.
Keywords: Compostos fenólicos insolúveis
Hidrólise
Feijão
Jabuticaba
Subject CNPq: CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::CIENCIA E TECNOLOGIA DE ALIMENTOS::CIENCIA DE ALIMENTOS
Program: Programa de Pós-Graduação em Ciência de Alimentos
Production unit: Instituto de Química
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: 26-Mar-2025
Publisher country: Brasil
Language: por
Right access: Acesso Aberto
Citation: SANTOS, Caroline Andrade dos. Condições melhoradas de hidrólise de compostos fenólicos ligados em feijão (Phaseolus vulgaris) e jabuticaba (Myrciaria cauliflora). 2025. 102 f. Dissertação (Mestrado em Ciência de Alimentos) - Instituto de Química, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2025.
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