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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior A avaliação dos efeitos de açúcares, metais, ácidos e outros antioxidantes sobre a estimativa da capacidade antioxidante in vitro de antocianinas por diferentes técnicas e o desenvolvimento de um método rápido para a determinação de antocianinas, polifenóis totais e capacidade antioxidante em extratos de repolho roxo (Brassica oleraceae) e uva violeta ( Vitis labrusca, var BRS Violeta ) foram objetivos deste trabalho. Foram avaliados três métodos para estimativa da capacidade antioxidante e suas diferentes formas de expressar o resultado: ABTS TEAC (capacidade equivalente ao trolox, pelo ABTS (2,20- azino-bis (3-etilbenzotiazolina)), DPPH TEAC (capacidade equivalente ao trolox, pelo DPPH (2,2-difenil-1-picryhydrazyl)), DPPH EC50 (redução de 50% do radical DPPH), DPPH %Seq (porcentagem da antioxidante sequestrante, pelo DPPH), FRAP TEAC (capacidade equivalente ao trolox, pelo FRAP (capacidade redutora do ferro) e FRAP EC50 (redução de 50% do radical, pela capacidade redutora do ferro). Neste estudo foram avaliados os efeitos de frutose, glicose, ácido tartárico e málico, magnésio, potássio, cisteína, triptofano, tirosina, ácido ascórbico e gálico sobre a capacidade antioxidante de antocianinas. O segundo estudo foi desenvolvido buscando a consolidação de um método rápido das características funcionais (antocianinas, polifenóis e capacidade antioxidante) dos extratos de repolho roxo e uva violeta. Foi empregado espectroscopia na região do infravermelho próximo (NIR) e infravermelho médio (MID) aliados a regressão por quadrados mínimos parciais (PLS) e ao método de seleção dos preditores ordenados (OPS). Para isto, foi utilizado extratos aquosos de repolho roxo e uva violeta em diferentes concentrações (5 – 100 %). Os espectros NIR foram investigados na faixa 10000 a 4000 cm -1 empregando absorbância e o MID na faixa 4000 a 650 cm -1 empregando refletância total atenuada (ATR). Os resultados do primeiro estudo indicaram que a capacidade antioxidante estimadas por DPPH EC50 e FRAP EC50 foram os que apresentaram mais interferência nos resultados quando aplicados em meio contendo ácido tartárico e ácido ascórbico. O método mais coerente foi o ABTS TEAC , pois apresentou interferência apenas do ácido ascórbico. O ácido ascórbico mostrou ser um poderoso interferente em todos os métodos, devendo ser removido do meio antes de se executar quantificações in vitro de capacidade antioxidante de antocianinas. No segundo estudo, a modelagem de predição rápida em extrato de repolho roxo, demostrou que os modelos PLS-OPS apresentaram os melhores resultados na predição de todas as propriedades, com coeficientes de correlação (r) > 0,99, relação de desempenho do desvio (RPD) > 5,80 e erro médio relativo (%E) < 10%. Os espectros NIR forneceram os melhores modelos para antocianinas monoméricas e capacidade antioxidante, pelo ABTS e DPPH, com erro médio quadrático de previsão (RMSEP) de 32,23, 0,21 e 0,13, respectivamente; enquanto os espectros MID foram mais preditivos para antocianinas totais e polifenóis, apresentando RMSEP de 14,31 e 34,62, respectivamente. Por outro lado, apesar de possuírem valores de correlação (r v e r p ) e RDP elevados, os modelos PLS para uva violeta não foram satisfatórios para determinar antocianinas totais e polifenóis, pois os valores de RMSEP e %E apresentam-se inadequados, mostrando que os modelos não apresentam uma boa previsão. No extrato de uva violeta, ao trabalhar com valores de DPPH entre 1,3 – 15,97 μM trolox·mL -1 , o modelo do espectro MID mostrou-se adequado para esta propriedade, apresentando %E = 5,24%, RMSEP = 0,63 e correlação elevada (r p >0,99). Para todas as propriedades avaliadas no repolho roxo e para a capacidade antioxidante (DPPH TEAC ) no extrato de uva violeta, o método de predição rápida mostrou- se simples e exato para determinar tais características funcionais destes extratos, cuja metodologia poderá ser utilizada em laboratórios de pesquisas, desenvolvimento e de controle de qualidade nas indústrias de alimentos, em universidade e centros de pesquisas. The assessment of the effects of sugars, metals, acids and other antioxidants on the in vitro estimated antioxidant capacity of anthocyanins by different techniques and the development of a rapid method for the determination of anthocyanin, polyphenol and antioxidant capacity in red cabbage extracts (Brassica oleracea) and purple grape (Vitis labrusca, var BRS Violet) were objectives of this work. It was evaluated three methods to estimate the antioxidant capacity and its different ways of expressing result: ABTS TEAC (equivalent capacity to trolox by ABTS (2.20-azino-bis (3-ethylbenzothiazoline)), DPPH TEAC (equivalent capacity to trolox, by DPPH (2,2-diphenyl-1-picryhydrazyl)), DPPH EC50 (50% reduction of the radical DPPH), DPPH %Seq (percentage of antioxidant scavenger by DPPH) FRAP TEAC (equivalent to the capacity trolox by FRAP (Ferric Reducing Ability) and FRAP EC50 (50% reduction of the radical by Ferric Reducing Ability). In this study it was assessed the effects of fructose, glucose, tartaric and malic acid, magnesium, potassium, cysteine, tryptophan, tyrosine, ascorbic and gallic acid on the antioxidant capacity of anthocyanins. In the second study it was developed a rapid method for functional characteristics (anthocyanins, polyphenols and antioxidant capacity) of red cabbage extract and purple grape. It was used infrared near (NIR) and mid-infrared (MID) spectroscopy allied to partial least squares regression (PLS) and the ordered predictors selection method (OPS). Therefore, it was used aqueous extracts of red cabbage and purple grape at different concentrations (5 - 100%). NIR spectrum was investigated in the range from 10000 to 4000 cm -1 using absorbance whilst MID spectrum was investigated in the range from 4000 to 650 cm -1 using attenuated total reflectance (ATR). The results of the first study showed that the antioxidant capacity estimated by DPPH EC50 and FRAP EC50 were those with more interference in the results when applied in medium containing tartaric and ascorbic acid. On the other hand, ABTS TEAC method presented more consistency, once it had interference only with ascorbic acid. Ascorbic acid has shown to be a powerful interferer in all methods, so that it should be removed from the medium before carrying out the anthocyanins in vitro antioxidant capacity quantification. In the second study, rapid prediction modeling for red cabbage extract demonstrated that the PLS-OPS models showed the best results on all properties predicting, with correlation coefficients (r) > 0.99, ratio performance deviation (RPD) > 5.80 and mean relative error (% E) < 10%. NIR spectra have provided the best models for monomeric anthocyanin and antioxidant capacity by ABTS and DPPH methods, with root mean squared error of prediction (RMSEP) of 32.23, 0.21 and 0.13, respectively; while MID spectra were more predictive for total anthocyanins and polyphenols, showing RMSEP 14.31 and 34.62, respectively. On the other hand, despite having had high correlation (r v and r p ) and RDP, PLS models for violet grapes were not satisfactory to determine total anthocyanins and polyphenols, once they presented inadequate RMSEP and %E. Thus these models did not predictive. For the DPPH range concentrations from 1.3 to 15.97 μM trolox·mL -1 , the MID spectrum model could predict well this property for violet grape extract, with %E = 5.24, RMSEP = 0.63 and high correlation (r p > 0.99). For all properties evaluated in the red cabbage and for the antioxidant capacity (DPPH TEAC ) in violet grape extract, rapid prediction method was simple and accurate to determine such functional characteristics of these extracts, whose methodology may be used in research laboratories, development and quality control in food industry, university and research centers.

A busca de matéria prima para produção de corantes naturais com propriedades adequadas ao uso pelas indústrias de alimentos processados, medicamentos, cosméticos e tintas, levou à proposta de um estudo da bertalha (Basella rubra L.) como mais uma fonte potencial de corante natural. Assim, objetivou-se com este trabalho realizar a caracterização de flavonóides e estudar a estabilidade de pigmentos. A extração foi realizada com metanol em pH 2,0, partindo-se de dois quilos de frutos, obtendo-se 13,0 gramas de pigmentos liofilizados. As substâncias presentes nos extratos liofilizados foram isoladas por CLAE preparativa, usando coluna RP 18 Luna de 5 μm, fase móvel acetonitrila:solução aquosa de ácido fórmico (9:1), fluxo de 3,5mL/mim em sistema isocrático por 30 mim. Este foi considerado um excelente método, capaz de isolar as substâncias S1, S2 e S3 das demais presentes no extrato bruto. A utilização de RMN, cromatografia em papel, métodos espectrais UV/Vis e reações químicas específicas para antocianinas foram muito úteis para a caracterização das substâncias S1, S2 e S3 como malvidina, cianidina e flavona, respectivamente. A estabilidade do extrato antociânico foi estimada determinando-se os valores de absorvância no comprimento de onda de máxima absorção, em função do tempo. A partir desses valores foram calculadas as constantes de velocidade de reação (k), assim como o tempo de meia vida (t1/2), na presença e ausência de luz, em diferentes pHs e diferentes temperaturas. O extrato de bertalha em pH 4,0, frente a luz e temperatura de 25°C apresentou tempo de meia vida de 210,0 h, enquanto que na ausência de luz apresentou tempo de meia vida de 577,5 h. Em pH 5,0 e 6,0, com luz e temperatura de 25°C apresentou tempo de meia vida de 315,0 h, enquanto que na ausência de luz apresentou tempo de meia vida de 693,0 h. Na presença de luz, observou-se o efeito drástico da temperatura sobre a degradação do pigmento. Na temperatura de 40°C o sistema mais estável foi em pH 5,0 com tempo de meia vida de 7,46h, seguido do pH 6,0 com 7,18h e o menos estável em pH 4,0 com 6,01h. Na temperatura de 60°C, o sistema mais estável foi em pH 6,0 com tempo de meia vida de 2,70h, seguido do pH 5,0 com 2,50h e o menos estável em pH 4,0 com 2,08h. A temperatura e a luz foram os agentes considerados mais destrutivos aos pigmentos. As substâncias purificadas S1 e S2 apresentaram, frente à luz e à temperatura de 25°C, tempo de meia vida de 50,90h e 40,76h respectivamente, mostrando elevada sensibilidade das antocianinas à luz, quando puras. The search for raw material for the production of natural colorants with adequate properties for use by processed food, medicine, cosmetics, and dye industries has led to the proposal of a study on Malabar nightshade (Basella rubra L.) as an additional potential source of natural colorant. Thus, the aim of this study was to carry out flavonoid characterization and to study pigment stabilization. The extraction was performed with methanol at pH 2.0, using 2 kg of fruit and obtaining 13.0 g of lyophilized pigments. The substances present in the lyophilized extracts were isolated by preparative high performance liquid chromatography (HPLC), using a 5 μm RP-18 Luna column, acetonitrile: formic acid aqueous solution (9:1) mobile phase at a flow of 3.5 mL/min in isocratic mode for 30 min. This method was considered to be excellent, capable of isolating the substances S1, S2 and S3 from the others in the raw extract. The application of the techniques NMR, paper chromatography, UV/Vis spectral methods and specific chemical reactions for anthocyanins was very useful to characterize the substances S1, S2 and S3 as maldivin, cyanidin, and flavone, respectively. The stability of the anthocyanin extract was estimated by determining the absorbance values at maximum absorption wavelength as a function of time. Based on these values, the reaction velocity constants (k), were calculated, as well as half-life time (t1/2), in the presence and absence of light, at different pHs and temperatures. Malabar nightshade extract at pH 4.0, in the presence of light and temperature of 25°C, presented half-life of 210.0 h, whereas in the absence of light it presented a half-life of 577.5 h. At pH 5.0 and 6.0 in the presence of light and temperature of 25°C, it presented a half-life of 315.0 h., but a half-life of 693.0 h. in the absence of light. In the presence of light, a drastic temperature effect was observed on pigment degradation. At temperature of 40°C the most stable system was at pH 5.0 with a half- life of 7.46 h, followed by pH 6.0 with 7.18 h while the least stable was at pH 4.0 with 6.01 h. At temperature of 60°C, the most stable system was at pH 6.0 with half-life of 2.70 h, followed by pH 5.0 with 2.50 h while the least stable was at pH 4.0 with 2.08 h. Temperature and light were considered most destructive to the pigments. The purified substances S1 and S2 in the presence of light and at temperature of 25°C, presented a half-life of 50.90h and 40.76h, respectively, showing high anthocyanin sensitivity to light, when pure.