Extraction and characterization of oleosomes (oil bodies) from buriti (Mauritia flexuosa L. f.) and evaluation of the stability of oleosome emulsions in water

Orientadores: Miriam Dupas Hubinger, Guilherme de Figueiredo Furtado Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos Resumo: Oleossomos são corpos oleosos formados por gotículas de óleo recobertas por uma monocamada mista de proteínas e fosfolipídios. Os oleossomos são armazenados em tecidos vegetais e quando isolados tem potencial de uso em inúmeras aplicações, devido à sua capacidade de distribuição de compostos bioativos. O Buriti (Mauritia flexuosa L. f.) é um fruto rico em óleo contendo elevadas concentrações de ácido oleico e ?-caroteno, o que representa benefícios para a saúde. Seu óleo está distribuído no fruto sob a forma de oleossomos, os quais podem ser extraídos da polpa com o auxílio de solvente alcalino e flotação por centrifugação. Este estudo propõe uma nova estratégia para obter lipídios do fruto Buriti na forma de oleossomos e caracterizá-los quanto à composição físico-química e estrutural, bem como avaliar a estabilidade dos oleossomos em diferentes condições de pH. Os oleossomos foram extraídos da polpa de Buriti em uma condição de extração alcalina (pH 7,5). A polpa foi dispersa no solvente de extração (50 mM Tris-HCl; sacarose 0,4 M e NaCl 0,5 M) na proporção 1:7 (polpa: solvente) e os extratos filtrados foram submetidos a três etapas de centrifugação. Os oleossomos de Buriti (OB) obtidos após a segunda centrifugação foram dispersos em uma mistura de solução de ureia 8 M e tampão Tris-HCl (50 mM Tris-HCl) para reduzir as proteínas exógenas. Após esses processos, os oleossomos (OB e OB-ureia) tinham 39,75 e 27,36% de lipídios, indicando um rendimento superior a 50% em termos de óleo na forma de oleossomos. O potencial zeta investigado em OB variou de +6,3±0,8 mV em pH 2,0 a -48,8±3,2 mV em pH 9, e em OB-ureia variou de +6,1±0,4 mV em pH 2,0 a -56,3±2,5 mV em pH 9, com ponto isoelétrico entre pH 2,0 e 3,0 em ambas as amostras. Os valores de D3,2 das amostras de oleossomos em três valores de pH (2, 4,5 e 7) variaram de 14,33±0,03 a 16,44±0,08 ?m para OB e de 13,38±0,11 a 15,98±0,06 ?m para OB-ureia. As micrografias dessas suspensões mostraram gotículas menores que 20 µm. As proteínas associadas aos oleossomos foram observadas na faixa de 14 a 29 kDa, estando de acordo com estudos anteriores. A microscopia óptica de fluorescência, revelou uma fluorescência verde indicando a presença de proteínas intrínsecas aos oleossomos e uma fluorescência vermelha indicando a presença de lipídios contidos no núcleo dos oleossomos. A estabilidade das emulsões de oleossomos foi confirmada pelos resultados constantes das medidas do tamanho de gota e da análise de turbidimetria dinâmica (Turbiscan). No estudo de estabilidade dos carotenoides, os carotenoides nos oleossomos foram mais estáveis do que no óleo de Buriti. A análise de cor confirmou as observações do estudo dos carotenoides. Os resultados obtidos neste estudo fornecem informações relevantes sobre as propriedades dos oleossomos de Buriti, e podem contribuir para melhorar o aproveitamento desses frutos, visto que os oleossomos têm potencial para substituir as formas convencionais de uso do óleo de Buriti nas indústrias Abstract: Oleosomes are oil bodies formed by oil droplets covered by a mixed monolayer of proteins and phospholipids. Oleosomes are stored in plant tissues and, when isolated, have the potential for use in numerous applications, due to their ability to distribute bioactive compounds. Buriti (Mauritia flexuosa L. f.) is a fruit rich in oil containing high concentrations of oleic acid and ?-carotene, which represent health benefits. Its oil is distributed in the fruit in the form of oleosomes, which can be extracted from the pulp with the aid of an alkaline solvent and flotation by centrifugation. This study proposes a new strategy to obtain lipids from the Buriti fruit in the form of oleosomes and to characterize them in terms of their physicochemical and structural composition, as well as to evaluate the stability of the oleosomes under different pH conditions. Oleosomes were extracted from Buriti pulp in an alkaline condition (pH 7.5). The pulp was dispersed in the extraction solvent (50 mM Tris-HCl; 0.4 M sucrose and 0.5 M NaCl) in a 1:7 ratio (pulp: solvent) and the filtered extracts were subjected to three centrifugation steps. Buriti oleosomes (OB) obtained after the second centrifugation was dispersed in a mixture of 8 M urea solution and Tris-HCl buffer (50 mM Tris-HCl) to reduce exogenous proteins. After that, the oleosomes (OB and OB-urea) had 39.75 and 27.36% of lipids, indicating a yield greater than 50% in terms of oil in the form of oleosomes. The zeta potential investigated in OB ranged from +6.3±0.8 mV at pH 2.0 to -48.8±3.2 mV at pH 9, and in OB-urea ranged from +6.1±0, 4 mV at pH 2.0 to -56.3±2.5 mV at pH 9, with isoelectric point between pH 2.0 and 3.0 in both samples. The D3,2 values of the oleosome samples at three pH values (2, 4.5, and 7) ranged from 14.33±0.03 to 16.44±0.08 ?m for OB and from 13.38± 0.11 to 15.98±0.06 ?m for OB-urea. The micrographs of these suspensions showed droplets smaller than 20 µm. Proteins associated with oleosomes were observed in the range of 14 to 29 kDa, in agreement with previous studies. Optical fluorescence microscopy revealed a green fluorescence indicating the presence of proteins intrinsic to oleosomes and a red fluorescence indicating the presence of lipids contained in the nucleus of the oleosomes. Stability of oleosome emulsions was confirmed by the constant results of droplet size measurements and dynamic turbidimetry analysis (Turbiscan). In the carotenoid stability study, carotenoids in oleosomes were more stable than in bulk Buriti oil. The color analysis confirmed the observations of the carotenoid study. The results obtained in this study provide relevant information about the properties of Buriti oleosomes and may contribute to improving the use of these fruits since oleosomes have the potential to replace the conventional ways of using bulk Buriti oil in industries Mestrado Engenharia de Alimentos Mestre em Engenharia de Alimentos CAPES 88887.479693/2020-00