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Abstract(s)
Nowadays, a special interest has increased on the recovery of phenolic compounds from non-compliant fruit, since they do not have market value and cannot be sold, thus an effort to find value-added solutions for these products are of most importance. Traditional Portuguese fruit varieties, such as Saco (SC) cherry and Bravo de Esmolfe (BE) apple, are nutritionally important fruit rich in powerful bioactive compounds, such as phenolic compounds, fiber and pigments. In this context, the main goal of the present work was to develop functional ingredients through the valorization of non-compliant traditional Portuguese fruit: Saco cherries and Bravo de Esmolfe apples using green safe methodologies such as ultrasound and microwave assisted extraction and food-grade solvents. In order to achieve the proposed goal, four different extraction methodologies were applied (two conventional vs two green methodologies) the functional extracts were analyzed in terms of phenolic compounds and antioxidant activity. Applying microwave assisted extraction (MAE), SC cherry extract showed a total phenolic content of 12.65 ± 0.81 mg GAE/g DE and a total anthocyanin content of 2.53 ± 0.13 mg Cy-3-glu/g DE. The extract revealed 40 different phenolic compounds, with high amount of chlorogenic acids (mainly 3-caffeoylquinic acid and 5-caffeoylquinic acid), cyanidin-3-rutinoside and p-coumaroylquinic acid, comparatively with other extraction methodologies. Regarding the antioxidant activity, as expected, due to the high number of phenolic compounds, MAE extract showed higher activity (confirmed through ABTS˚, DPPH˚ and ORAC). In BE apple extract the total phenolic content was 4.44 ± 0.32 mg GAE/g DE with 30 phenolic compounds identified, encompassing a high amount of 5-caffeoylquinic acid, (-)-epicatechin, (+)-catechin and procyanidins, phloridzin, phloretin and quercetin glucosides. To the best of our knowledge, no data was reported about the effect of microwave and ultrasound assisted extraction on the recovery of phenolic compounds from BE apple and SC cherry demonstrating the potential and innovation of this study. In sum, the work performed in this Master thesis opens the door to the future application of microwave technology in industry for the extraction of bioactive compounds from traditional Portuguese non-compliant fruit, which until now have been used in low value applications, such as animal feed.
Atualmente, o interesse na recuperação de compostos fenólicos presentes em frutas não conforme tem aumentado. Uma vez que estas frutas não têm valor de mercado devido as suas caraterísticas estéticas e, por isso, não podem ser comercializadas. Um esforço para encontrar soluções de valor adicional é da maior importância. Variedades de frutas tradicionais portuguesas, como a cereja Saco e a maçã Bravo de Esmolfe, são nutricionalmente importantes, ricas em compostos bioativos, como compostos fenólicos e fibras, mas que nem sempre estão dentro dos parâmetros de qualidade física estabelecidos. Neste contexto, o objetivo principal deste trabalho foi desenvolver ingredientes funcionais através da valorização de variedades de frutas tradicional portuguesas não conforme: cereja Saco da Cova da Beira e maçã Bravo de Esmolfe, através de metodologias verdes como a extração assistida por ultrassons e microondas. Para atingir este objetivo quatro diferentes metodologias de extrações foram testadas (duas convencionais e duas verdes) e, foi analisado o seu conteúdo de compostos fenólicos e atividade antioxidante. O extrato de cereja Saco obtido com a extração assistida por microondas (EAM) apresentou um elevado conteúdo de fenólicos totais (12.65 ± 0.81 mg GAE/g DE) e de antocianinas totais (2.53 ± 0.13 mg Cy-3-glu/g DE). Este extrato revelou um elevado conteúdo de ácidos clorogénicos (maioritariamente ácidos 3-cafeoilquínico e 5-cafeoilquínico), cianidina-3-rutinosida e ácido p-coumaroilquínico, quando em comparação com outras metodologias de extração. No entanto, mais 25 compostos fenólicos foram também identificados. Relativamente à atividade antioxidante, devido ao elevado conteúdo de compostos fenólicos do extrato EAM, este apresentou a maior atividade antioxidante nas três diferentes metodologias in vitro (ABTS˚, DPPH˚ e ORAC). No extrato de maçã Bravo de Esmolfe com EAM, o conteúdo total de fenólicos foi de 4.44 ± 0.32 mg GAE/g DE, apresentando um elevado teor de ácido 5-cafeoilquínico, (-)-epicatequina, (+)-catequina e procianidinas, no entanto, mais 26 compostos fenólicos foram identificado, como, phloridzin, phloretin e glucósidos de quercetina. Até onde vai o conhecimento não há dados publicados acerca do efeito das extrações por microondas e ultrassons na recuperação de compostos fenólicos em maçã Bravo de Esmolfe e cereja Saco, o que demonstra a potencialidade e inovação deste estudo. Em suma, o trabalho realizado nesta tese de mestrado em Engenharia Alimentar abre portas a publicações futuras da tecnologia microondas na indústria alimentar para a extração de compostos bioativos a partir de frutas não-conforme, que até agora apenas têm aplicações de baixo valor adicionado.
Atualmente, o interesse na recuperação de compostos fenólicos presentes em frutas não conforme tem aumentado. Uma vez que estas frutas não têm valor de mercado devido as suas caraterísticas estéticas e, por isso, não podem ser comercializadas. Um esforço para encontrar soluções de valor adicional é da maior importância. Variedades de frutas tradicionais portuguesas, como a cereja Saco e a maçã Bravo de Esmolfe, são nutricionalmente importantes, ricas em compostos bioativos, como compostos fenólicos e fibras, mas que nem sempre estão dentro dos parâmetros de qualidade física estabelecidos. Neste contexto, o objetivo principal deste trabalho foi desenvolver ingredientes funcionais através da valorização de variedades de frutas tradicional portuguesas não conforme: cereja Saco da Cova da Beira e maçã Bravo de Esmolfe, através de metodologias verdes como a extração assistida por ultrassons e microondas. Para atingir este objetivo quatro diferentes metodologias de extrações foram testadas (duas convencionais e duas verdes) e, foi analisado o seu conteúdo de compostos fenólicos e atividade antioxidante. O extrato de cereja Saco obtido com a extração assistida por microondas (EAM) apresentou um elevado conteúdo de fenólicos totais (12.65 ± 0.81 mg GAE/g DE) e de antocianinas totais (2.53 ± 0.13 mg Cy-3-glu/g DE). Este extrato revelou um elevado conteúdo de ácidos clorogénicos (maioritariamente ácidos 3-cafeoilquínico e 5-cafeoilquínico), cianidina-3-rutinosida e ácido p-coumaroilquínico, quando em comparação com outras metodologias de extração. No entanto, mais 25 compostos fenólicos foram também identificados. Relativamente à atividade antioxidante, devido ao elevado conteúdo de compostos fenólicos do extrato EAM, este apresentou a maior atividade antioxidante nas três diferentes metodologias in vitro (ABTS˚, DPPH˚ e ORAC). No extrato de maçã Bravo de Esmolfe com EAM, o conteúdo total de fenólicos foi de 4.44 ± 0.32 mg GAE/g DE, apresentando um elevado teor de ácido 5-cafeoilquínico, (-)-epicatequina, (+)-catequina e procianidinas, no entanto, mais 26 compostos fenólicos foram identificado, como, phloridzin, phloretin e glucósidos de quercetina. Até onde vai o conhecimento não há dados publicados acerca do efeito das extrações por microondas e ultrassons na recuperação de compostos fenólicos em maçã Bravo de Esmolfe e cereja Saco, o que demonstra a potencialidade e inovação deste estudo. Em suma, o trabalho realizado nesta tese de mestrado em Engenharia Alimentar abre portas a publicações futuras da tecnologia microondas na indústria alimentar para a extração de compostos bioativos a partir de frutas não-conforme, que até agora apenas têm aplicações de baixo valor adicionado.
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Keywords
Bravo de Esmolfe apple Saco cherry Functional ingredient Phenolic compound Antioxidant activity Maçã Bravo de Esmolfe Cereja Saco Composto fenólico Atividade antioxidante e ingrediente funcional