Orientador: Adriana Zerlotti MercadanteTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de AlimentosResumo: Os pigmentos naturais, tais como antocianinas e carotenóides, proporcionam cor aos alimentos, contribuindo para o seu aspecto visual, atributo este de fundamental importância na aceitação e escolha de um alimento por seus consumidores. Concomitante, estes pigmentos possuem importantes funções e ações biológicas, podendo ser considerados promotores da saúde humana. Já é reconhecida a associação entre a ingestão de frutas e vegetais e a diminuição do risco de desenvolvimento de diversas desordens crônico-degenerativas, sendo os pigmentos um dos grupos de compostos bioativos aos quais são atribuídas tais ações. Acerola e açaí são frutas tropicais que contém elevados teores de compostos bioativos, como carotenóides e antocianinas. Os pigmentos, carotenóides e antocianinas, de duas variedades de acerola (Waldy Cati 30 e Olivier) obtidas em uma plantação brasileira durante as safras de verão de 2003 e 2004 foram analisados por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). As duas variedades apresentaram ß-caroteno (265,5 ¿ 1669,4 µg/100g), luteína (37,6 ¿ 100,7 µg/100g), ß-criptoxantina (16,3 ¿ 56,5 µg/100g) e a-caroteno (7,8 ¿ 59,3 µg/100g) como carotenóides majoritários. Em ambas safras, os teores de ß-caroteno, ß-criptoxantina e a-caroteno foram significativamente maiores na variedade Olivier, entretanto o teor de luteína foi maior na variedade Waldy Cati 30. As duas variedades de acerola mostraram composição similar em termos de antocianinas e a cianidina-3-ramnosídeo foi a antocianina majoritária, seguida da pelargonidina-3-ramnosídeo, da cianidina-3,5-di-ramnosídeo e da peonidina-3-ramnosídeo. O teor de antocianinas totais da variedade Waldy variou de 6,5 a 7,6 mg/100g, enquanto para a variedade Olivier os teores variaram entre 7,9 e 8,4 mg/100g, para as safras de 2003 e 2004, respectivamente. Não foi verificada diferença significativa entre os teores de antocianinas totais das diferentes variedades e entre as duas safras. Dois lotes de polpa de açaí congelado apresentaram teores de antocianinas totais variando entre 282 e 303 mg/100g, apresentando a cianidina-3-glucosídeo e a cianidina-3-rutinosídeo nas proporções médias de 13,2% e 87,5%, respectivamente. A acerola é considerada uma das melhores fontes naturais de ácido ascórbico (AA) e, por esta razão, foi determinada a influência do AA na estabilidade do extrato de antocianinas de acerola utilizando como comparação o extrato de açaí, que não possui AA. Os experimentos demonstraram que o AA presente ao nível de 276 mg /100mL no extrato antociânico de acerola foi o principal responsável pela intensa degradação destas antocianinas, pois a adição de AA à solução de antocianinas de açaí na concentração de 276 mg/100mL provocou um aumento de 22 vezes na velocidade de degradação (kobs) quando comparada ao açaí não fortificado. Embora os sistemas-modelo antociânicos das duas frutas apresentassem a mesma concentração de AA (276 mg /100mL), o valor de kobs encontrado no sistema de acerola foi 3 vezes maior do que o kobs da solução de açaí. Essa diferença pode ter ocorrido devido à concentração 10 vezes maior de flavonóides no extrato antociânico de açaí, uma vez que os teores de polifenóis totais foram semelhantes nos dois extratos. A viabilidade do emprego dos extratos antociânicos de acerola e de açaí como ingrediente funcional foi avaliada em sistema simulador de bebidas isotônicas. Em todas as condições avaliadas, a degradação das antocianinas seguiu cinética de primeira ordem. A estabilidade das antocianinas em sistema simulador de bebida isotônica foi 1,3 e 1,7 vezes menor do que nos sistemas tampão citrato-fosfato para as antocianinas de acerola e de açaí, respectivamente, a pH 2,5, na presença de luz e de oxigênio. Em todos os sistemas, a perda gradual da cor vermelha e aumento da cor amarela foi observada através do incremento do parâmetro CIE L* (luminosidade) e diminuição dos valores de C* (intensidade de cor) que podem ser resultado da degradação do cátium flavilium e formação de chalconas, respectivamente. Utilizando os radicais estáveis ABTS¿+ e DPPH¿, a atividade anti-radical dos extratos de antocianinas de acerola e de açaí com diferentes graus de purificação foi avaliada, e comparada com padrões de antocianinas e de uma antocianidina. Os extratos bruto (EB), parcialmente purificado (EPP) e purificado (EP) de acerola apresentaram maior atividade antioxidante do que os respectivos extratos de açaí. A atividade anti-radical dos extratos brutos das duas frutas diminuiu à medida que o extrato bruto foi sendo purificado e, portanto, a presença de polifenóis, flavonóides e ácido ascórbico no extrato antociânico bruto influenciou na atividade anti-radical. Os resultados obtidos com padrões confirmaram que a atividade anti-radical aumenta com o número de grupos OH no anel B das antocianinas e que a atividade antioxidante diminui à medida que o número de açúcares ligados à molecula aumenta. Foram realizados estudos sobre a reatividade de antocianinas frente ao oxigênio singlete (O2(1?g)), através da avaliação do efeito protetor do EB, EPP e EP das antocianinas de acerola e de açaí sobre o actinômetro dimetil-antraceno, utilizando azul de metileno como sensitizador. A constante de desativação física (kq) foi determinada através dos métodos de foto-oxidação sensitizada e pela detecção da fosforescência do O2(1?g), e o nível de energia do estado triplete das antocianinas de açaí foi avaliado utilizando a técnica de time resolved photoacoustics (TRP). À medida que os extratos foram sendo purificados, a capacidade de desativação do O2(1?g) foi diminuindo. Dentre os padrões avaliados, malvidina, cianidina-3-rutinosídeo e cianidina-3-glucosídeo, a malvidina foi o melhor desativador de O2(1?g), independentemente do método utilizado para cálculo do kq. Os experimentos de TRP demonstraram que o estado triplete das antocianinas de açaí apresentam tempo de vida muito curto, indicando que a desativação do O2(1?g) não depende da formação do estado triplete das antocianinasAbstract: Natural pigments, such as anthocyanins and carotenoids, are responsible for the colors found in foods, influencing its visual aspect, which is considered the main attribute for the acceptance and preference of a food product. At the same time, these pigments show important biological functions and actions, being considered human health promoters. The association between the intake of fruits and vegetables and the decreased risk of developing several chronic-degenerated disorders is already recognized, being the pigments one of the bioactive compounds responsible for such actions. Acerola and açaí are tropical fruits that contain high levels of bioactive compounds, such as carotenoids and anthocyanins. The pigments, carotenoids and anthocyanins, of two acerola varieties (Waldy Cati 30 and Olivier) harvested from a Brazilian plantation during the 2003 and 2004 summer harvests were analyzed by high performance liquid chromatography (HPLC). Both varieties presented ß-carotene (265.5 ¿ 1669.4 µg/100g), lutein (37.6 ¿ 100.7 µg/100g), ß-cryptoxanthin (16.3 ¿ 56.5 µg/100g) and a-carotene (7.8 ¿ 59.3 µg/100g) as the major carotenoids. In both harvests, the ß-carotene, ß-cryptoxanthin and a-carotene levels were significantly higher in the Olivier variety, whereas the lutein content was higher in the Waldy Cati variety. The two acerola varieties showed similar anthocyanin composition, being cyanidin-3-rhamnoside the major anthocyanin, followed by pelargonidin-3-rhamnoside, cyanidin-3,5-di-rhamnoside and peonidin-3-rhamnoside. The Waldy variety of acerola showed total anthocyanin content of 6.5 and 7.6 mg/100g, whilst 7.9 and 8.4 mg/100g were found in the Olivier variety, for the harvests 2003 and 2004, respectively. No statically differences for the total anthocyanin content were found between varieties and between harvests. Two brand of frozen pulp of açai presented 282 to 303 mg/100 g of total anthocyanin, with cyanidin-3-glucoside and cyanidin-3-rutinoside being found in average proportions of 13.2% and 87.5%, respectively. Acerola is considered one of the best natural source of ascorbic acid (AA) and due to this fact, the influence of AA on the stability of the acerola anthocyanin extract was evaluated using as comparison the açai anthocyanin extract which does not have AA. The experiments demonstrated that the 276 mg/100mL AA level present in the acerola anthocyanin extract is the major responsible for the intense anthocyanin degradation, since the degradation rate (kobs) of the anthocyanins in the açai extract fortified with 276mg/100mL AA, was 22 times higher than the kobs found in the natural açai extract. Although the anthocyanic model-systems from both fruits had the same AA concentration (276 mg /100mL), the kobs value observed in the acerola system was 3 times higher than that found for the açai solutions. This difference can be attributed to the 10 times higher flavonoid content found in the anthocyanin extract from açai, since the total polyphenol levels were similar in the systems from both fruits. The viability to employ the anthocyanin extracts of acerola and açai as functional ingredient was evaluated in isotonic soft drink model-systems. In all conditions studied, the anthocyanin degradation followed a first order kinetics rate. The anthocyanin stability in the isotonic soft drink system was 1.3 e 1.7 times lower compared to the citrate-phosphate buffer for the acerola and açai extracts, respectively, at pH 2.5, in the presence of light and oxygen. In all systems, the gradual fading of the red color was observed by the incresead L* values CIE parameter and decreased C* values, probably resulted respectively from the degradation of the flavillium cation and formation of chalcones. Using the stable radicals ABTS¿+ and DPPH¿, the radical scavenger activities of the acerola and açai anthocyanin extracts with different purification degrees were evaluated and compared to standards of anthocyanins and anthocyanidin. The crude (EB), partially purified (EPP) and purified (EP) extracts of acerola showed higher antioxidant activity than the respective extracts from açai. Since the radical scavenger activity of both crude extracts decreased with the purification process, the presence of polyphenols, flavonoids and AA in the anthocyanic crude extracts affected the antioxidant activity. The results obtained with the standards confirmed that the antioxidant activity increases with the increased number of OH groups in the B ring of the anthocyanins and that the activity decreases with the increased numbers of glycosilated sugars. Studies concerning the reactivity of anthocyanin extracts towards singlet oxygen (O2(1?g)) were carried out using the EB, EPP and EP anthocyanin extracts from acerola and açai, dimethyl-anthracene as actinometer and methylene blue as sensitizer. The physical quenching constant (kq) was determined by the sensitized photooxidation method and by the O2(1?g) phosphorescence detection. The energy level of the excited triplet state of açai anthocyanins was determined by the time resolved photoacoustics (TRP) technique. It was observed a correlation between the increased purification degree and a decrease in the O2(1?g) quenching. Among the standards evaluated, malvidin, cyanidin-3-rutinoside and cyanidin-3-glucoside, the malvidin was the best O2(1?g) quencher, independently of the method used for kq calculation. The experiments with TRP demonstrated that the açai anthocyanin triplet state had a very short life time, indicating that the O2(1?g) quenching does not occur via formation of the anthocyanin excited triplet stateDoutoradoMestre em Ciencia de Alimentos