Nutritional composition and functional properties of nance fruit (Byrsonima crassifolia) and drumstick (Moringa oleifera)

Introdução - Algumas espécies vegetais comestíveis, mas ausentes na dieta do brasileiro, podem ser boas fontes de nutrientes e de compostos bioativos, e a falta ou a perda de conhecimento sobre elas desfavorece sua inclusão na dieta. Objetivo - Avaliar a composição nutricional e propriedades funcionais da farinha de folha de moringa (Moringa oleifera) e da polpa de murici (Byrsonima crassifolia). Metodologia Os frutos de murici foram coletados em três cidades diferentes do Pará. A farinha de folha de moringa foi coletada na cidade de Marília (SP), nos períodos de fevereiro (verão), maio (outono), julho (inverno) e outubro (primavera) de 2012. Foi realizada a caracterização físico-química, determinação de vitamina C e carotenoides das amostras. A partir do extrato da farinha da folha de moringa e do murici, foi analisado o teor de compostos redutores totais, o perfil de compostos fenólicos, a atividade antioxidante pela capacidade de captação do radical livre DPPH e pelo método de ORAC, atividade antiglicação e inibição de lipase pancreática. Resultados O murici é um fruto rico em vitamina C (39,1 mg 100 g carotenoides, principalmente, luteína (18,66 mg 100 g -1 -1 de amostra) e de amostra). O extrato de murici contêm flavonoides (epicatequina, catequina, rutina e quercetina), e possui elevada atividade antioxidante no método DPPH e ORAC, IC 46,1 mmol equivalente Trolox 100 g -1 50 de 1,2 mg de sólido solúvel mL de sólido solúvel, respectivamente. Além disso, foi observada atividade de inibição da lipase pancreática e atividade antiglicação do extrato de murici. De modo geral, a farinha da folha de moringa possui alto teor de proteína (24,5 g -1 e 100 g -1 de amostra), cálcio (1,9 g 100 g fibras totais (38,2 g 100 g luteína (304,1 mg 100 g -1 -1 -1 de amostra), potássio (1,8 g 100 g -1 de amostra), e de amostra). Possui elevado teor de carotenoides, destacando a de amostra) e -caroteno (90,4 mg 100 g -1 extrato da farinha de moringa foram identificados o ácido clorogênico e a rutina. O extrato da farinha de moringa apresenta baixa atividade de inibição da lipase pancreática (IC 849,1 µg de sólidos solúveis mL -1 de amostra). No ), mas foi capaz de inibir a formação de produtos finais da glicação no sistema BSA/metilglioxal. Conclusão - O murici e a moringa demostram ser espécies vegetais promissoras na melhoria da dieta do brasileiro, devido às características nutricionais apresentadas neste estudoIntroduction - Some vegetables species, not presented in the diet of the brazilian, can be a good source of nutrients and bioactive compounds, and the gap or loss of knowledge about them disfavors the inclusion in the diet. Objectives Evaluate the nutritional composition and the functional properties of drumstick leaves powder (Moringa oleifera) and the pulp of nance fruit (Byrsonima crassifolia). Methods The nance fruits were collected in three different cities of Pará (Brazil). The drumstick leaves powder was collected in the city of Marília (Brazil), in the periods of february (summer), may (autumn), july (winter) and october (spring) of 2012. It was performed physicochemical characterization of the samples, determination of vitamin C and carotenoids. From the extract of drumstick leaves powder and nance fruit, was analyzed the total reducing substance, the profile of phenolic compounds, antioxidant activity by the ability to scavenger peroxyl radical and by the ORAC method, antiglycation activity and inhibition of pancreatic lipase. Results The nance fruit is rich in vitamin C (39,1 mg 100 g (18,66 mg 100 g -1 -1 of sample) and carotenoids, mostly, lutein of sample). The extract of nance contains flavonoids (epicatechin, catechin, rutin and quercetin), and has high antioxidant activity by the DPPH and ORAC methods, IC 50 of 1,2 mg souble solid mL -1 and 46,1 mmol equivalent Trolox 100 g solid, respectively. Moreover, was observed inhibitory activity of pancreatic lipase and antiglycation activity of the extract of nance. Altogether, the drumstick leaves powder has -1 soluble high content of protein (24,5 g 100 g potassium (1,8 g 100 g 1 -1 of sample), calcium (1,9 g 100 g of sample), and total fiber (38,2 g 100 g 1 1 of sample), of sample). The drumstick leaves powder has high content of carotenoids, mostly, lutein (304,1 mg 100 g -1 of sample) and -carotene (90,4 mg 100 g -1 of sample). In the extracts of drumstick leaves powder were identified chlorogenic acid and rutin. The extract presents low activity of pancreatic lipase inhibition (IC 50 849.1 µg soluble solid mL -1 ), yet was capable of inhibiting the formation of glycation endproducts system BSA/ methylglyoxal. Conclusion The nance fruit and the drumstick leaves powder shows to be vegetable species promising in improving the diet of the Brazilian, due to the nutritional characteristics presented in this stud

Processamento térmico de micro-ondas de fluxo contínuo em suco de maçã não clarificado.

Continuous-flow microwave heating is an alternative processing technology that can bring advantages to the pasteurization of food products, particularly, fruit-based beverages. This work aimed to study the continuous-flow microwave thermal processing of cloudy apple juice. Dielectric and electric properties of cloudy apple juices, obtained from different varieties and from an industrial plant, were determined from 500 to 3000 MHz and temperatures between 10 °C and 90 °C. At these frequencies, apple variety showed little influence and the permittivity decreased almost linearly with temperature. Inactivation kinetics of pathogen microorganisms (Escherichia coli O157:H7 and Listeria monocytogenes) and enzymes (polyphenol oxidase, peroxidase and pectin methylesterase) were studied and modeled to evaluate non-thermal effects of microwave radiation. For both processing technologies, it was possible to achieve a 5-log10 reduction of E. coli and L. monocytogenes, as recommended by the FDA. Microwave processing in comparison to conventional heating enhanced the microorganism inactivation in 18 out of 28 experiments. Predicted enzyme inactivation curves for pasteurization at 70 °C and 80 °C of the cloudy apple juice showed that pectin methylesterase has the highest thermal resistance and that there was no significant evidence of non-thermal microwave effects. A pilot scale unit used for pasteurizing fruit juices was evaluated and the process was modeled and simulated to determine the average time-temperature history. Mean residence times and dispersion parameters were obtained from internal volume measurements and residence time distribution experiments. Thermal processing experiments using water provided heat transfer coefficients as functions of Reynolds number and also microwave power absorption. Mathematical modeling was used to determine the temperature distribution along the product path and results were validated. Results showed that focused microwave heating provided the necessary temperature increase in a very short time, with a lethality contribution of only 0.7% as compared to 59-68% when using the conventional heat exchanger, which configures over-processing and can decrease product quality. Fresh cloudy apple juice was subjected to continuous flow microwave assisted pasteurization in a pilot scale unit at three processing temperatures (70 °C, 80 °C and 90 °C), two flow rate levels and two heating systems (conventional and focused microwave). Good results were obtained for polyphenol oxidase and peroxidase inactivation, but not for pectin methylesterase, which showed to be the most resistant enzyme. A comparative evaluation on quality changes was performed in cloudy apple juice samples pasteurized in the continuous-flow unit. Profile of volatiles of the microwave pasteurized apple juice was more similar to the nonpasteurized juice, in comparison with the conventionally pasteurized juice. However, total organic acids and total soluble sugar contents were not significantly different between both processing technologies. There was an increase of phenolic contents during processing of cloudy apple juice, possibly due to the extraction of phenolic compounds present in suspension of material. Furthermore, it was observed the same trend of antioxidant capacity by DPPH and ORAC methods. In conclusion, this PhD work presents the potential of the microwave-assisted pasteurization in cloudy apple juice regarding enzymatic, microbiological and quality aspects.Aquecimento de micro-ondas de fluxo contínuo é uma tecnologia de processamento alternativa que pode proporcionar vantagens para a pasteurização de produtos alimentícios, particularmente, bebidas à base de frutas. Este trabalho teve como objetivo estudar o processamento térmico de micro-ondas de fluxo contínuo em suco de maçã não clarificado. As propriedades dielétricas e elétricas dos sucos de maçã não clarificados, obtidos de diferentes variedades de maçãs e de uma planta industrial, foram determinadas entre 500 e 3000 MHz e temperaturas entre 10 °C e 90 ° C. Nessas frequências, a variedade da maçã apresentou pouca influência e a permissividade elétrica diminuiu quase linearmente com a temperatura. Cinéticas de inativação de microrganismos patogênicos (Escherichia coli O157: H7 e Listeria monocytogenes) e enzimas (polifenol oxidase, peroxidase e pectina metilesterase) foram estudadas e modeladas a fim de avaliar os efeitos não térmicos da radiação de micro-ondas. Para ambas tecnologias de processamento foi possível obter uma redução de 5-log10 de E. coli e L. monocytogenes, como recomendado pelo FDA. O processamento de micro-ondas em comparação com o aquecimento convencional aumentou a inativação dos micro-organismos em 18 dos 28 experimentos. As curvas de inativação enzimática preditas para pasteurização a 70 ° C e 80 ° C do suco de maçã mostraram que a pectina metilesterase possui a maior resistência térmica e que não houve evidência de efeitos não térmicos. Uma unidade de escala piloto usada para pasteurizar sucos de frutas foi avaliada e o processo foi modelado e simulado para determinar o histórico de tempo-temperatura. Os tempos médios de residência e os parâmetros de dispersão foram obtidos a partir de experimentos de distribuição do tempo de residência e volumes. Experimentos do processamento térmico utilizando água, como produto alimentício, forneceram coeficientes de transferência de calor em função do número de Reynolds e absorção de energia de micro-ondas. A modelagem matemática foi utilizada para determinar a distribuição de temperatura do percurso do produto, e posteriormente, foram validados. Os resultados mostraram que o aquecimento por microondas focalizadas proporcionou o aumento necessário da temperatura em um tempo curto, com uma contribuição de letalidade de apenas 0,7% em comparação a 59-68%, quando usado somente o trocador de calor convencional, o que configura sobre processamento, podendo diminuir a qualidade do produto. O suco de maçã fresco não clarificado foi submetido à pasteurização por micro-ondas em fluxo contínuo em uma unidade de escala piloto em três temperaturas de processamento (70 ° C, 80 ° C e 90 ° C), dois níveis de vazão e dois sistemas de aquecimento (convencional e micro-ondas). Resultados positivos foram obtidos para polifenol oxidase e peroxidase, mas não para a pectina metilesterase demonstrando ser a enzima mais resistente. Uma avaliação comparativa das mudanças de qualidade foi realizada em amostras de suco de maçã pasteurizado na unidade de fluxo contínuo. O perfil de voláteis do suco de maçã pasteurizado por microondas foi mais semelhante ao suco não pasteurizado em comparação ao suco pasteurizado convencionalmente. Entretanto, ácidos orgânicos totais e açúcares solúveis totais não foram significativamente diferentes no processamento por estas duas tecnologias. Houve um aumento de compostos fenólicos durante o processamento do suco de maçã não clarificado, possivelmente devido a extração de compostos fenólicos presentes no material em suspensão. Além disso, foi observado a mesma tendência na atividade antioxidante determinada pelos métodos de DPPH e ORAC. Em conclusão, este trabalho de doutorado apresenta o potencial da pasteurização por micro-ondas em suco de maçã não clarificado quanto aos aspectos enzimáticos, microbiológicos e de qualidade

Processamento térmico de micro-ondas de fluxo contínuo em suco de maçã não clarificado.

Continuous-flow microwave heating is an alternative processing technology that can bring advantages to the pasteurization of food products, particularly, fruit-based beverages. This work aimed to study the continuous-flow microwave thermal processing of cloudy apple juice. Dielectric and electric properties of cloudy apple juices, obtained from different varieties and from an industrial plant, were determined from 500 to 3000 MHz and temperatures between 10 °C and 90 °C. At these frequencies, apple variety showed little influence and the permittivity decreased almost linearly with temperature. Inactivation kinetics of pathogen microorganisms (Escherichia coli O157:H7 and Listeria monocytogenes) and enzymes (polyphenol oxidase, peroxidase and pectin methylesterase) were studied and modeled to evaluate non-thermal effects of microwave radiation. For both processing technologies, it was possible to achieve a 5-log10 reduction of E. coli and L. monocytogenes, as recommended by the FDA. Microwave processing in comparison to conventional heating enhanced the microorganism inactivation in 18 out of 28 experiments. Predicted enzyme inactivation curves for pasteurization at 70 °C and 80 °C of the cloudy apple juice showed that pectin methylesterase has the highest thermal resistance and that there was no significant evidence of non-thermal microwave effects. A pilot scale unit used for pasteurizing fruit juices was evaluated and the process was modeled and simulated to determine the average time-temperature history. Mean residence times and dispersion parameters were obtained from internal volume measurements and residence time distribution experiments. Thermal processing experiments using water provided heat transfer coefficients as functions of Reynolds number and also microwave power absorption. Mathematical modeling was used to determine the temperature distribution along the product path and results were validated. Results showed that focused microwave heating provided the necessary temperature increase in a very short time, with a lethality contribution of only 0.7% as compared to 59-68% when using the conventional heat exchanger, which configures over-processing and can decrease product quality. Fresh cloudy apple juice was subjected to continuous flow microwave assisted pasteurization in a pilot scale unit at three processing temperatures (70 °C, 80 °C and 90 °C), two flow rate levels and two heating systems (conventional and focused microwave). Good results were obtained for polyphenol oxidase and peroxidase inactivation, but not for pectin methylesterase, which showed to be the most resistant enzyme. A comparative evaluation on quality changes was performed in cloudy apple juice samples pasteurized in the continuous-flow unit. Profile of volatiles of the microwave pasteurized apple juice was more similar to the nonpasteurized juice, in comparison with the conventionally pasteurized juice. However, total organic acids and total soluble sugar contents were not significantly different between both processing technologies. There was an increase of phenolic contents during processing of cloudy apple juice, possibly due to the extraction of phenolic compounds present in suspension of material. Furthermore, it was observed the same trend of antioxidant capacity by DPPH and ORAC methods. In conclusion, this PhD work presents the potential of the microwave-assisted pasteurization in cloudy apple juice regarding enzymatic, microbiological and quality aspects.Aquecimento de micro-ondas de fluxo contínuo é uma tecnologia de processamento alternativa que pode proporcionar vantagens para a pasteurização de produtos alimentícios, particularmente, bebidas à base de frutas. Este trabalho teve como objetivo estudar o processamento térmico de micro-ondas de fluxo contínuo em suco de maçã não clarificado. As propriedades dielétricas e elétricas dos sucos de maçã não clarificados, obtidos de diferentes variedades de maçãs e de uma planta industrial, foram determinadas entre 500 e 3000 MHz e temperaturas entre 10 °C e 90 ° C. Nessas frequências, a variedade da maçã apresentou pouca influência e a permissividade elétrica diminuiu quase linearmente com a temperatura. Cinéticas de inativação de microrganismos patogênicos (Escherichia coli O157: H7 e Listeria monocytogenes) e enzimas (polifenol oxidase, peroxidase e pectina metilesterase) foram estudadas e modeladas a fim de avaliar os efeitos não térmicos da radiação de micro-ondas. Para ambas tecnologias de processamento foi possível obter uma redução de 5-log10 de E. coli e L. monocytogenes, como recomendado pelo FDA. O processamento de micro-ondas em comparação com o aquecimento convencional aumentou a inativação dos micro-organismos em 18 dos 28 experimentos. As curvas de inativação enzimática preditas para pasteurização a 70 ° C e 80 ° C do suco de maçã mostraram que a pectina metilesterase possui a maior resistência térmica e que não houve evidência de efeitos não térmicos. Uma unidade de escala piloto usada para pasteurizar sucos de frutas foi avaliada e o processo foi modelado e simulado para determinar o histórico de tempo-temperatura. Os tempos médios de residência e os parâmetros de dispersão foram obtidos a partir de experimentos de distribuição do tempo de residência e volumes. Experimentos do processamento térmico utilizando água, como produto alimentício, forneceram coeficientes de transferência de calor em função do número de Reynolds e absorção de energia de micro-ondas. A modelagem matemática foi utilizada para determinar a distribuição de temperatura do percurso do produto, e posteriormente, foram validados. Os resultados mostraram que o aquecimento por microondas focalizadas proporcionou o aumento necessário da temperatura em um tempo curto, com uma contribuição de letalidade de apenas 0,7% em comparação a 59-68%, quando usado somente o trocador de calor convencional, o que configura sobre processamento, podendo diminuir a qualidade do produto. O suco de maçã fresco não clarificado foi submetido à pasteurização por micro-ondas em fluxo contínuo em uma unidade de escala piloto em três temperaturas de processamento (70 ° C, 80 ° C e 90 ° C), dois níveis de vazão e dois sistemas de aquecimento (convencional e micro-ondas). Resultados positivos foram obtidos para polifenol oxidase e peroxidase, mas não para a pectina metilesterase demonstrando ser a enzima mais resistente. Uma avaliação comparativa das mudanças de qualidade foi realizada em amostras de suco de maçã pasteurizado na unidade de fluxo contínuo. O perfil de voláteis do suco de maçã pasteurizado por microondas foi mais semelhante ao suco não pasteurizado em comparação ao suco pasteurizado convencionalmente. Entretanto, ácidos orgânicos totais e açúcares solúveis totais não foram significativamente diferentes no processamento por estas duas tecnologias. Houve um aumento de compostos fenólicos durante o processamento do suco de maçã não clarificado, possivelmente devido a extração de compostos fenólicos presentes no material em suspensão. Além disso, foi observado a mesma tendência na atividade antioxidante determinada pelos métodos de DPPH e ORAC. Em conclusão, este trabalho de doutorado apresenta o potencial da pasteurização por micro-ondas em suco de maçã não clarificado quanto aos aspectos enzimáticos, microbiológicos e de qualidade

Validation of spectrophotometric microplate methods for polyphenol oxidase and peroxidase activities analysis in fruits and vegetables

Abstract Enzymes polyphenol oxidase (PPO) and peroxidase (POD) play important roles in the processing of fruits and vegetables, since they can produce undesirable changes in color, texture and flavor. Classical methods of activity assessment are based on cuvette spectrophotometric readings. This work aims to propose, to validate and to test microplate spectrophotometric methods. Samples of apple juice and lyophilized enzymes from mushroom and horseradish were analyzed by the cuvette and microplate methods and it was possible to validate the microplate assays with satisfactory results regarding linearity, repeatability, accuracy along with quantitation and detection limits. The proposed microplate methods proved to be reliable and reproducible as the classical methods besides having the advantages of allowing simultaneous analysis and requiring a reduced amount of samples and reactants, which can beneficial to the study of enzyme inactivation in the processing of fruits and vegetables

Inactivation kinetics of Escherichia coli O157:H7 and Listeria monocytogenes in apple juice by microwave and conventional thermal processing

The inactivation kinetics of Escherichia coli O157:H7 (CECT 4972) and Listeria monocytogenes (CECT 4032) inoculated in apple juice were evaluated under conventional isothermal treatments at four temperatures (55, 60, 65 and 70 °C) and microwave heating at four power levels (400, 600, 800 and 1000 W). For both thermal treatments, it was possible to achieve a 5-log10 reduction, as recommended by the FDA. The survival curves were non-log-linear and were well described by the Weibull model. To compare treatments, the survival ratio was calculated over the time temperature history of the microwaved samples based on the Weibull parameters for conventional heating and it was compared with the experimental data. Results show that microwave microbial inactivation was more efficient than predicted in 18 out of 28 tests, which suggests the existence of enhanced inactivation under microwave heating.Financial support from the São Paulo Research Foundation (FAPESP) under grants 2013/07914-8, 2014/06026-4, 2014/17534-0 and 2015/11677-7 and from the Spanish Ministry of Economy, Industry and Competitiveness co-financed with FEDER funds under the project AGL2013-48993-C2-2-R.Peer reviewe

Chemical composition and antioxidant activity of jatobá-do-cerrado (Hymenaea stigonocarpa Mart.) flour

The Brazilian Savannah, known as "Cerrado," has an extensive biodiversity, but it is under explored. Among the native vegetables is the jatobá-do-cerrado (Hymenaea stigonocarpa Mart.), a legume with great potential for exploration for its content of dietary fiber. Legumes are an important source of nutrient compounds, such as phenolic compounds and vitamins that have antioxidant properties. This study aimed at determining the chemical composition and antioxidant activity of the jatobá flour. The jatobá flour showed high fiber content (insoluble and soluble fiber 47.8 and 12.8 g.100 g- 1, respectively), significant amounts of carotenoids such as beta-carotene and lutein, and some minerals such as calcium: 145 mg.100 g- 1, magnesium: 125 mg.100 g- 1, and potassium: 1352 mg.100 g- 1. The jatobá flour extracted with different solvents (water, methanol, and acetone) exhibited antioxidant activity by the DPPH, FRAP, and ORAC methods. The solvent used in the extraction affected the total phenolic content and antioxidant activity. Acetone extraction produced the best results. Therefore, the jatobá flour is an ingredient that can be used to develop new products with properties that promote health