Tese
Flores de Centaurea cyanus L. e Clitoria ternatea L.: caracterização química, estabilidade das antocianinas e propriedades funcionais in vitro.
Registration in:
ESCHER, Graziela Bragueto. Flores de Centaurea cyanus L. e Clitoria ternatea L.: caracterização química, estabilidade das antocianinas e propriedades funcionais in vitro. 2019. Tese (Doutorado em Ciência e Tecnologia de Alimentos) - Universidade Estadual de Ponta Grossa. Ponta Grossa. 2019.
Author
Escher, Graziela Bragueto
Institutions
Abstract
The blue flowers of the C. cyanus L. and the C. ternatea L. are used in traditional
medicine because of their therapeutic properties. Most studies of bioactive
compounds use methyl alcohol and ethyl alcohol acidified with HCl or H2SO4 as
extraction solvents and are considered harmful to the human organism if consumed.
The extracts of these plants are consumed in the form of tea, extracted with hot
water. Therefore, the objective of the present study was to evaluate the influence of
temperature and time in the extraction of bioactive compounds with nontoxic solvent
and in the in vitro functional properties of extracts of the C. cyanus and the C.
ternatea petals. The central rotational composite design 22 was used to evaluate the
effect of temperature and time factors in the extraction of bioactive compounds. The
results were analysed using multiple linear regression and principal component
analysis. In the aqueous extract of the C. cyanus petals, only temperature influenced
the content of total phenolic compounds, non-anthocyanic flavonoids, and in vitro
antioxidant activity by capturing the DPPH radical. Temperature of 68.3 °C and time
of 51.12 minutes was the best condition to maximize bioactive compound content
and in vitro functional properties. Chlorogenic, caffeic, ferulic and p-coumaric acids,
isoquercitrin, coumarin, cyanidin 3-O-(6-O-succinylglucoside)-5-O-glucoside, and
apigenin 7-O-glucuronide-4′-O-(6-O-malonylglucoside) were identified in the
optimised aqueous extract of C. cyanus petals. The in vitro functional properties were
inhibition of lipid peroxidation, antihemolytic and antihypertensive activity, low
cytotoxicity (> 900 μg/mL) for HepG-2, Caco-2 and A549 cell lines, and pro-oxidant
action on HepG-2 cell (10-100 μg/mL) without causing cell damage and death. The
anthocyanins present in the optimised extract presented a reversible equilibrium and
antioxidant activity with pH variation. In the aqueous extract of the C. ternatea petals,
optimization indicated that bioactive compound contents, in vitro antioxidant activity,
and colour parameters were similar between temperatures from 11.7 to 68.3 °C from
8.47 to 51.12 minutes. Principal component analysis revealed temperature of 40 °C
for 30 minutes to maximize the extraction of total phenolic compounds. The crude
lyophilised extract of the C. ternatea petals (CLECTP) presetend in vitro functional
properties, antihemolytic activities, inhibitors of angiotensin converting enzyme I
(ACE-I), α-amylase and α-glycosidase enzymes, and lipid peroxidation in biological
system. The partially purified extract of C. ternatea petals (PPECTP) showed higher
oxygen radical absorption capacity, inhibition of DNA scission by peroxyl radicals,
and inhibition of copper-induced LDL cholesterol oxidation. Both CLECTP and
PPECTP extracts presented low cytotoxicity against cell lines A549, HCT8, and
IMR90 (> 900 μg/mL) and showed intracellular antioxidant activity against reactive
oxygen species (> 100 μg/mL). Twelve compounds were tentatively identified by
UHPLC-Q-TOF-MS/MS in CLECTP and PPECTP extracts. In direct/reverse
spectrophotometric titration, anthocyanins showed structural changes with variating
colour with pH variation, and structural reversibility with preservation of in vitro
antioxidant activity. Anthocyanins at both pH values, 3.6 and 5.4, in the presence and
absence of fructooligosaccharides showed high activation energy. The extracts
exposed to light showed high half-life time in the presence and absence of
fructooligosaccharides. The obtained results allow an expansion of the study with the
of new functional properties in vitro and in vivo for potential technological application. As flores azuis de Centaurea cyanus L. e Clitoria ternatea L. são usadas na medicina
popular tradicional por apresentarem propriedades terapêuticas. A maioria dos
estudos dos compostos bioativos utilizam como solventes de extração álcool metílico
e álcool etílico acidificados com HCl ou H2SO4, sendo considerados prejudiciais ao
organismo humano se consumidos. Os extratos destas plantas são consumidos na
forma de chá, extraídos com água quente, pela população. Diante disso, o objetivo
do presente estudo foi avaliar a influência da temperatura e tempo na extração dos
compostos bioativos com solvente atóxico e nas propriedades funcionais in vitro dos
extratos das pétalas de C. cyanus e C. ternatea. O delineamento composto central
rotacional 22 foi utilizado para avaliar o efeito dos fatores temperatura e tempo na
extração dos compostos bioativos. Os resultados foram analisados por meio da
regressão linear múltipla e análise por componentes principais. No extrato aquoso
de pétalas de C. cyanus somente a temperatura influenciou o teor de compostos
fenólicos totais, flavonoides não-antociânicos, e atividade antioxidante in vitro pela
captura do radical DPPH. A temperatura de 68,3 °C e o tempo de 51,12 min foi a
melhor condição para maximizar o teor de compostos bioativos e as propriedades
funcionais in vitro. Os ácidos clorogênico, cafeico, ferúlico e p-cumárico,
isoquercitrina, cumarina, cianidina 3-O-(6-O-succinilglicosídeo)-5-O-glicosídeo, e a
apigenina 7-O-β-D-glucuronido-4'-O-(6-O-malonilglicosídeo) foram identificados no
extrato aquoso otimizado de pétalas de C. cyanus. As propriedades funcionais in
vitro apresentadas foram inibição da peroxidação lipídica, atividade anti-hemolítica e
anti-hipertensiva. E baixa citotoxicidade (> 900 μg/mL) para as linhagens celulares
HepG-2, Caco-2 e A549 e ação pro-oxidante em célula HepG-2 (10-100 μg/mL) sem
causar danos e morte celular. As antocianinas presentes no extrato otimizado
apresentaram um equilíbrio reversível e atividade antioxidante com a variação do
pH. No extrato aquoso de pétalas de C. ternatea, a otimização indicou que os teores
de compostos bioativos, atividade antioxidante in vitro, e parâmetros de cor foram
semelhantes entre as temperaturas de 11,7 a 68,3 °C por 8,47 a 51,12 min. A
análise por componentes principais revelou a temperatura de 40 °C por 30 min para
maximizar a extração de compostos fenólicos totais. O extrato bruto liofilizado de
pétalas de C. ternatea (EBLPCT) apresentou propriedades funcionais in vitro,
atividades anti-hemolítica, inibidoras da enzima conversora de angiotensina I (ECA-
I), das enzimas α-amilase e α-glicosidase, e da peroxidação lipídica em sistema
biológico. O extrato parcialmente purificado de pétalas de C. ternatea (EPPCT)
mostrou maior capacidade de absorção de radicais de oxigênio, inibição da cisão de
DNA por radicais peroxila, e inibição da oxidação do colesterol LDL induzida por
cobre. Ambos os extratos EBLPCT e EPPCT apresentaram baixa citotoxicidade
frente às linhagens celulares A549, HCT8, e IMR90 (> 900 μg/mL), e apresentaram
atividade antioxidante intracelular contra espécies reativas de oxigênio (> 100
μg/mL). Doze compostos foram tentativamente identificados por UHPLC-Q-TOF-
MS/MS nos extratos EBLPCT e EPPCT. Na titulação espectrofotométrica
direta/reversa, as antocianinas apresentaram alterações estruturais com mudanças
na cor com a variação do pH, e reversibilidade estrutural com a preservação da
atividade antioxidante in vitro. As antocianinas em ambos os valores de pH, 3,6 e
5,4, em presença e ausência de frutooligossacarídeos apresentaram elevada
energia de ativação. Os extratos exposto à luz apresentaram elevados tempo de
meia vida em presença e ausência de frutooligossacarídeos. Os resultados obtidos
permitem uma ampliação do estudo com a determinação de novas propriedades
funcionais in vitro e in vivo para potencial aplicação tecnológica. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior