Polissacarídeos de alguns frutos comestiveis da família solanaceae : caracterização estrutural, reologia, avaliação da atividade imunomoduladora e antinociceptiva

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Nascimento, Georgia Erdmann do, 1982-
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1884/69469
Resumo: Orientador : Profª. Drª. Lucimara M. C. Cordeiro
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spelling Nascimento, Georgia Erdmann do, 1982-Winnischofer, Sheila Maria Brochado, 1976-Universidade Federal do Paraná. Setor de Ciências Biológicas. Programa de Pós-Graduação em Ciências (Bioquímica)Cordeiro, Lucimara Mach C.2021-02-24T00:05:23Z2021-02-24T00:05:23Z2017https://hdl.handle.net/1884/69469Orientador : Profª. Drª. Lucimara M. C. CordeiroCoorientadora : Profa. Dra. Sheila Maria B. WinnischoferTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ciências : Bioquímica. Defesa: Curitiba, 26/01/2017Inclui referências ao final de cada capítuloResumo: A família Solanaceae tem grande importância econômica, com destaque às espécies com grande representatividade na alimentação humana. Entre essas espécies encontram-se o tomate (Solanum lycopersicum), o pimentão (Capsicum annuum) e o tamarillo (S. betaceum). Os polissacarídeos constituem o principal macronutriente desses frutos e são nutricionalmente importantes, constituindo as fibras dietéticas. Na indústria alimentícia os polissacarídeos são utilizados como ingredientes tecnologicamente funcionais, como por exemplo: geleificantes, espessantes e estabilizantes. Fisiologicamente podem apresentar efeitos imunomodulatórios dependentes das suas estruturas químicas. O presente trabalho apresenta a caracterização estrutural de polissacarídeos extraídos dos frutos do pimentão e das mucilagens que envolvem as sementes do tamarillo e do tomate. Também apresenta a avaliação do comportamento reológico da principal fração péctica presente na polpa do tamarillo, assim como a análise da atividade imunomudolatória de uma arabinoxilana isolada do tomate em modelos de dor in vivo e o efeito na secreção das citocinas TNF-?, IL-1? e IL-10 em modelo in vitro de uma pectina do pimentão antes e após modificação da sua estrutura. Os polissacarídeos foram obtidos por extrações aquosas e alcalinas. Foram fracionados por congelamento/degelo, tratamentos com ?-amilase e com solução de Fehling e também ultrafiltração. As frações obtidas foram caracterizadas por técnicas espectrométricas, espectroscópicas (RMN) e cromatográficas (GC-MS e HPSEC). A partir da mucilagem do tamarillo foram caracterizadas (a) homogalacturonanas altamente metoxiladas provavelmente contendo inserções de ramnogalacturonanas do tipo I com cadeias laterais constituídas principalmente por arabinogalactanas tipo I; (b) uma arabinana linear (1?5)-ligada e (c) uma heteroxilana. A análise comparativa com os polissacarídeos da polpa mostrou que os polissacarídeos da mucilagem diferem no rendimento, comprimento das cadeias laterais das pectinas e no grau de ramificação das xilanas. O estudo do comportamento reológico da fração péctica presente na polpa do tamarillo mostrou que em água as soluções com diferentes concentrações da pectina (3, 5 e 8%) apresentam pouca viscosidade aparente, porém são positivamente afetadas pelo aumento da concentração. Essas soluções possuíram comportamento pseudoplástico, semelhante a líquidos, e obedecem à regra de Cox-Merz, podendo ser descritos pelo modelo de Ostwald-de Waele. Em condições que favorecem a formação de gel, a solução com apenas 1% da pectina tem comportamento de uma solução concentrada, enquanto que com o aumento para 2 e 3% de pectina, as soluções apresentam comportamento de gel, com as curvas de fluxo melhor descritas pelo modelo de Hershel-Bulkley. Esses géis também apresentaram termoestabilidade a variações de temperatura entre 5 a 80 °C. A partir da mucilagem do tomate foi purificada uma arabinoxilana (fração PTOK), formada por uma cadeia principal de unidades de ?-D-Xylp (1?4)-ligadas, pouco ramificada, nas posições O-2 e O-3, por unidades terminais de Araf ou Xylp. A administração intraperitonial da fração PTOK (10 mg/kg) mostrou redução significativa de aproximadamente 80% na contorção abdominal induzida por 0,6% de ácido acético e de cerca de 90% na fase inflamatória da nocicepção induzida por 2,5% de formalina em camunondongos, indicando que o efeito desse polissacarídeo na dor é através de mecanismos anti-inflamatórios. Em relação aos polissacarídeos do pimentão, foi obtida uma fração péctica (ANWS) com Mw estimada de 367 kDa constituída principalmente por uma homogalacturonana altamente metoxilada (DM = 85%), e aproximadamente 31% de arabinogalactanas do tipo I e II ancoradas em ramnogalacturonana do tipo I. Desta fração foi purificada uma arabinogalactana do tipo II e a caracterização estrutural detalhada foi realizada. Por fim, a fração ANWS (dose de 300 ?g/mL) foi capaz de estimular a secreção das citocinas TNF-?, IL-1? e IL-10 por células THP-1 diferenciadas em macrófagos. Na presença de LPS, a fração reduziu os níveis de secreção de TNF-? e de IL-1?, e aumentou o nível de secreção de IL-10, além de reduzir as razões TNF-?/IL-10 e IL-1?/ IL-10. A fração foi ainda submetida à hidrólise parcial com HCl 0,1 M a 90 °C por 16 h, resultando na remoção das cadeias laterais da pectina, diminuição do grau de metil-esterificação (DM = 17%) e do peso molecular (Mw = 36 kDa). A fração modificada (ANWS-M) também foi avaliada quanto seu efeito na secreção de citocinas pelas células THP-1 diferenciadas em macrófagos. Os resultados demonstraram que as diferenças no DM, peso molecular e a presença de cadeias laterais podem contribuir para diferente estimulação celular e consequente diferente efeito imubomodulatório pelas pectinas testadas. Palavras-chave: Solanaceae. Solanum betaceum. Solanum lycopersicum. Capsicum annuum. Homogalacturonana. Arabinogalactanas. Arabinana linear. Arabinoxilana. Reologia. Efeito imunomudulador. Macrófagos THP-1.Abstract: The Solanaceae family has great economic importance, especially on species with great representativeness in human food. Among these species are the tomato (Solanum lycopersicum), green sweet pepper (Capsicum annuum) and tamarillo (S. betaceum). Their main macronutrients are the polysaccharides, which are nutritionally important and constitute the dietary fibers. In food industry, the polysaccharides are used as technologically functional ingredients, as for example: gelling agents, thickeners and stabilizers. Physiologically may have immunomodulatory effects depending on the chemical structure. This paper presents a structural characterization of polysaccharides extracted from green sweet pepper fruits and mucilage of tamarillo and tomato fruits. Also, this showed an evaluation of the rheological behavior of the main tamarillo pulp pectic fraction. Moreover, the immunomodulatory activity of an arabinoxylan isolated from tomato was evaluated in in vivo models, as well as effects on TNF-?, IL-1? e IL-10 secretion in vitro model of sweet pepper pectin, before and after structure changes. The polysaccharides were extracted by aqueous and alkali extractions. They were fractionated by freeze/thawing, ?-amylase and Fehling's solution treatments, and ultrafiltration process. The obtained fractions were characterized by spectrometric, spectroscopic (NMR), chromatographic (GC-MS and HPSEC) techniques. From tamarillo mucilage were characterized (a) a highly methyl-esterified homogalacturonan, possibly with inserts of type I rhamnogalacturonans containing type I arabinogalactan side chain; (b) a linear ?-arabinan (1?5)-linked; and (c) a heteroxylan. Comparative analysis with pulp polysaccharides showed differences in yield, in the length of pectins side chains, and in the degree of branching of the xylans. Rheological behavior of aqueous dispersions of tamarillo pulp pectin at different concentrations (3, 5, and 8%) showed low apparent viscosities, but positively affected by concentration increase. These dispersions also showed shear-thinning and liquid-like behaviors. They were well fitted using the Ostwald-de Waele model and obey the Cox-Merz rule. Under conditions that favor gel formation, dispersion of pectin at 1% showed shear-thinning and concentrated solution behaviors. The pectin increase to 2% and 3% gave pronounced shear-thinning and gel like behaviors. Their flow curves profiles were better fitted using the Hershel-Bulkley model. These gels also presented thermostability at 5 to 80° C. From tomato mucilage was isolated an arabinoxylan (PTOK fraction, 10 mg/kg), formed by (1?4)-linked ?-D-Xylp units, carrying a low proportion of branching, at O-2 and O-3 position, with side chains constituted by single Araf or Xylp units. Intraperitoneal PTOK administration in mice significantly reduced around 80% the number of abdominal constrictions induced by 0.6% acetic acid and around 90% the inflammatory phase of nociception induced by 2.5% formalin, indicating that the polysaccharide effect on pain is through anti-inflammatory mechanisms. Regarding sweet pepper polysaccharides, a pectic fraction (ANWS) with estimated molecular weight of 367 kDa was obtained and constituted mainly of highly methoxylated homogalacturonan (DM = 85 %) and approximately 31% of type I and type II arabinogalactan anchored in type I rhamnogalacturonan. Moreover, a type II arabinogalactan was purified and its detailed structural characterization was performed. Finally, the ANWS fraction (at 300 ?g / mL) could stimulate the TNF-?, IL-1? and IL-10 cytokine secretion by THP-1 macrophages. In the presence of LPS, the fraction reduced the levels of TNF-? and IL-1? and increased IL-10 secretion, as well as decreased TNF-? / IL-10 and IL-1? / IL-10 ratios. Further, the fraction was submitted to partial hydrolysis with 0.1 M HCl at 90 °C for 16 h, removing the pectin side chains and decreasing the degree of methyl esterification (DM = 17%) and molecular weight (Mw = 36 kDa). The modified fraction (ANWS-M) was also evaluated for its effect on cytokine secretion by THP-1 macrophages The results demonstrated that differences on DM, molecular weight and presence of side chains are important structural features to different cell stimulation and consequent different immunomodulatory effect of tested pectins. Keywords: Solanaceae. Solanum betaceum. Solanum lycopersicum. Capsicum annuum. Homogalacturonans. Arabinogalactans. Linear arabinan. Arabinoxylan. Rheology. Immunomulatory effect. THP-1 macrophages.161 f. : il. algumas color.; grafs., tabs.application/pdfDisponível em formato digitalBioquímicaSolanaceaPolissacarideosReologiaPolissacarídeos de alguns frutos comestiveis da família solanaceae : caracterização estrutural, reologia, avaliação da atividade imunomoduladora e antinociceptivainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - T - GEORGIA ERDMANN DO NASCIMENTO.pdfapplication/pdf4756173https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/69469/1/R%20-%20T%20-%20GEORGIA%20ERDMANN%20DO%20NASCIMENTO.pdf6f988ee62372c5043148afba95c0da88MD51open access1884/694692021-02-23 21:05:23.968open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/69469Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082021-02-24T00:05:23Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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