Please use this identifier to cite or link to this item:
http://hdl.handle.net/11422/29160
| Type: | Tese |
| Title: | Valorização das procianidinas da semente de açaí (Euterpe oleracea Mart.): fracionamento, caracterização e conversão enzimática por oxidases |
| Author(s)/Inventor(s): | França, Mariana Monteiro Mattos |
| Advisor: | Silva, Ayla Sant’Ana da |
| Abstract: | O crescimento expressivo da cadeia produtiva do açaí (Euterpe oleracea Mart.) tem ampliado sua relevância econômica e social, mas também intensifica os desafios ambientais associados à geração da semente, um resíduo agroindustrial que representa aproximadamente 85% da massa do fruto. Considerando o potencial desta biomassa, esta tese teve como objetivo investigar estratégias integradas para a valorização do extrato da semente de açaí como fonte de procianidinas, com ênfase na caracterização química, no fracionamento das procianidinas de acordo com o grau de polimerização e na conversão enzimática de procianidinas tipo B em tipo A por meio de oxidases comerciais. Inicialmente, o extrato foi fracionado por cromatografia líquida de média pressão utilizando resina Sephadex LH-20, resultando em seis frações que foram caracterizadas por HPLC-DAD e HPLC-ESI-FT-ICR-MS. As frações 1, 2 e 3 eram compostas majoritariamente por açúcares, ácidos graxos e flavonoides de menor massa, respectivamente. A fração 4, composta por procianidinas e alguns outros flavonoides, apresentou grau médio de polimerização (mDP) de 2,6 e a maior atividade antioxidante isoladamente entre as amostras testadas, indicando que a distribuição estrutural das procianidinas e a presença de outros compostos fenólicos podem influenciar a bioatividade. As frações 5 e 6, formadas exclusivamente por procianidinas oligoméricas e poliméricas, apresentaram mDP 5,7 e 12,1, respectivamente, correspondendo juntas a mais de 85% da massa do extrato e a mais de 70% da atividade antioxidante total. Adicionalmente, foi adaptado um método cromatográfico seletivo e linear para a quantificação das procianidinas A1 e B1, permitindo o cálculo direto da taxa de conversão entre estas estruturas. A partir deste método, foi realizado um screening com quatro oxidases comerciais, incluindo duas lacases, uma peroxidase e uma polifenol oxidase (PPO). A lacase de T. versicolor e a PPO apresentaram taxas de conversão iniciais de 54% e 68%, respectivamente, sendo selecionadas para as etapas subsequentes. Após avaliação de pH, temperatura e estabilidade, um planejamento experimental DCCR 2² foi empregado para otimização das condições, com validação experimental apresentando variação inferior a 1% em relação aos valores preditos. O estudo da cinética da reação no sistema modelo permitiu a identificação das condições ótimas de 48 °C, pH 4,3 e 90 minutos para a lacase e 32 °C, pH 6,6 e 60 minutos para a PPO, alcançando conversões de 71% e 86%, respectivamente, com formação de subprodutos limitada a 5,2% e 2,6% e eficiências de 93% e 97%. Por fim, as condições otimizadas foram aplicadas a substratos reais, incluindo o extrato bruto, a fração 4 e a fração 6. As taxas de conversão de procianidina B1 em A1 identificadas para o extrato e para a fração 4 foram de, respectivamente, 63 e 72% para a lacase, e de 79 e 85% para a PPO. A avaliação por espectrometria de massas mostrou aumento da intensidade dos íons correspondentes a oligômeros e polímeros tipo A e redução concomitante das procianidinas tipo B. Em conjunto, as análises com o extrato e as frações demonstraram que eficiência da conversão é influenciada pela complexidade da matriz e pelo grau de polimerização das procianidinas. Assim, os resultados obtidos avançam a compreensão da composição do extrato, da relação entre a estrutura e a atividade antioxidante das procianidinas da semente de açaí e sustentam o uso de processos biocatalíticos como uma potencial rota para sua valorização. |
| Abstract: | The significant growth of the açaí (Euterpe oleracea Mart.) production chain has increased its economic and social relevance, but it has also intensified environmental challenges associated with seed generation, an agro-industrial residue that represents approximately 85% of the fruit mass. Considering the potential of this biomass, this thesis aimed to investigate integrated strategies for the valorization of açaí seed extract as a source of procyanidins, with emphasis on chemical characterization, fractionation of procyanidins according to the degree of polymerization, and enzymatic conversion of B-type into A-type procyanidins using commercial oxidases. Initially, the extract was fractionated by medium-pressure liquid chromatography using Sephadex LH-20 resin, resulting in six fractions characterized by HPLC-DAD and HPLC-ESI-FT-ICR-MS. Fractions 1, 2, and 3 were mainly composed of sugars, fatty acids, and lower-mass flavonoids, respectively. Fraction 4, composed of procyanidins and other flavonoids, showed a mean degree of polymerization (mDP) of 2.6 and the highest antioxidant activity among all fractions, indicating that the structural distribution of procyanidins and the presence of other phenolic compounds may influence bioactivity. Fractions 5 and 6, composed exclusively of oligomeric and polymeric procyanidins, showed mDP values of 5.7 and 12.1, respectively, jointly corresponding to more than 85% of the extract mass and more than 70% of total antioxidant activity. Additionally, a selective and linear chromatographic method was adapted for the quantification of procyanidins A1 and B1, enabling direct calculation of conversion rates between these structures. Using this method, a screening was conducted with four commercial oxidases, including two laccases, one peroxidase, and one polyphenol oxidase (PPO). The T. versicolor laccase and PPO showed initial conversion rates of 54% and 68%, respectively, and were selected for subsequent stages. After evaluating pH, temperature, and stability, a 2² central composite rotational design (CCRD) was employed to optimize conditions, with experimental validation showing less than 1% deviation from predicted values. Kinetic studies in a model system allowed identification of optimal conditions of 48 °C, pH 4.3, and 90 minutes for laccase, and 32 °C, pH 6.6, and 60 minutes for PPO, achieving conversions of 71% and 86%, respectively, with by-product formation limited to 5.2% and 2.6% and efficiencies of 93% and 97%. Finally, optimized conditions were applied to real substrates, including crude extract, fraction 4, and fraction 6. Conversion rates of procyanidin B1 to A1 identified for the extract and fraction 4 were 63% and 72% for laccase, and 79% and 85% for PPO, respectively. Mass spectrometry analysis showed increased intensity of ions corresponding to A-type oligomers and polymers, along with a concomitant reduction in B-type procyanidins. Overall, analyses with the extract and fractions demonstrated that conversion efficiency is influenced by matrix complexity and the degree of polymerization of procyanidins. Thus, the results advance the understanding of extract composition, the structure–antioxidant activity relationship of açaí seed procyanidins, and support the use of biocatalytic processes as a potential route for their valorization. |
| Keywords: | Biocatálise Resíduos Compostos fenólicos Lacases Polifenol oxidase |
| Subject CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICA |
| Program: | Programa de Pós-Graduação em Bioquímica |
| Production unit: | Instituto de Química |
| Publisher: | Universidade Federal do Rio de Janeiro |
| Issue Date: | 20-Mar-2026 |
| Publisher country: | Brasil |
| Language: | por |
| Right access: | Acesso Aberto |
| Citation: | FRANÇA, Mariana Monteiro Mattos. Valorização das procianidinas da semente de açaí (Euterpe oleracea Mart.): fracionamento, caracterização e conversão enzimática por oxidases. 2026. 266 f. Tese (Doutorado) - Curso de Bioquímica, Instituto de Química, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2026. |
| Appears in Collections: | Bioquímica |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| MMMFrança.pdf | 4.6 MB | Adobe PDF | View/Open |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.