Abordagem quimiométrica de parâmetros físicos-bioquímicos da curcuma longa L e síntese de celulose bacteriana com incorporação de curcumina

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dc.contributor.advisorSpinosa, Wilma Aparecida
dc.contributor.authorCancian, Mariana Assis de Queiroz
dc.contributor.bancaSilva, Regildo Márcio Gonçalves da
dc.contributor.bancaConstantino, Leonel Vinicius
dc.contributor.bancaGalvan, Diego
dc.contributor.bancaTerhaag, Marcela Moreira
dc.coverage.extent138 p.
dc.coverage.spatialLondrina
dc.date.accessioned2025-05-29T14:09:12Z
dc.date.available2025-05-29T14:09:12Z
dc.date.issued2023-09-22
dc.description.abstractA cúrcuma é um produto alimentar de alto valor amplamente utilizado nas indústrias de temperos, condimentos e corantes, tornando-se um dos produtos vegetais naturais mais populares. Simultaneamente, os alimentos orgânicos têm despertado crescente interesse dos consumidores, o que tem impulsionado seu comércio e consumo, em parte devido à atenção da mídia e publicações que destacam seus potenciais benefícios como suplemento dietético. A curcumina, principal composto fenólico encontrado na cúrcuma apresenta diversos potenciais benéficos para a saúde, incluindo propriedades antioxidantes. As complexas interações entre polifenóis, como a curcumina, e componentes alimentares, especialmente o amido, desempenham um papel crítico na modulação do conteúdo e atividade desses compostos fenólicos. Em sua composição química, a cúrcuma apresenta em seus rizomas mais de 40% de amido. A conversão do amido em açúcares pela hidrólise enzimática gera um produto com alto teor de dextrose usado como fonte de açúcar fermentável em produtos fermentados, como a celulose bacteriana (BC). BC é um biopolímero sintetizado por bactérias ácido acéticas, sendo promissor devido às suas propriedades específicas. Neste contexto, o objetivo desse trabalho foi dividido em: (1) análise do efeito dos sistemas agrícolas orgânicos e convencionais nos parâmetros físico-químicos, conteúdo de compostos bioativos e na atividade antioxidante in vitro da cúrcuma obtida de diferentes origens geográficas através de aplicação de técnicas estatísticas multivariadas; (2) estudar as interações polifenol-amido (curcumina-amido) presentes na cúrcuma e o efeito da hidrólise enzimática na disponibilidade da curcumina em meio aquoso; (3) síntese de celulose bacteriana (in situ) utilizando como fonte de carbono açucares proveniente de hidrólise enzimática do amido de cúrcuma e incorporação da curcumina na celulose bacteriana (ex situ). Uma análise comparativa entre sistemas agrícolas orgânicos (ORG) e convencionais (CONV) de diferentes regiões geográficas (Brasil, Índia, Estados Unidos e Suécia) foi conduzida em rizomas de cúrcuma. Foram analisadas 66 amostras comerciais quanto à composição fenólica, atividade antioxidante in vitro, atributos de cor e conteúdo de curcumina. Abordagens quimiométricas não supervisionadas, incluindo análise hierárquica de cluster (HCA), mapa de calor e análise de componentes principais (PCA), revelaram que os sistemas de cultivo agrícola e a origem geográfica não tiveram influência significativa no conteúdo de curcumina, na atividade antioxidante ou nos parâmetros físico-químicos básicos. A síntese de celulose bacteriana atingiu o rendimento de 1,38 g.L-1 com o xarope de cúrcuma como fonte de carbono, com condições de cultura que incluem 10 dias de tempo de incubação, 5% (v:v) de inóculo, 0,5 g.L-1 de extrato de levedura, 0,5 g.L-1 de peptona, 0,115 g.L-1 de ácido cítrico, 0,27 g.L-1 de Na2HPO4 e 1% de etanol (v:v), além de 1,5% de glicose proveniente de hidrolisado de cúrcuma (g.L-1), com uma temperatura de incubação de 30°C. A membrana de BC foi carregada separadamente com extrato etanólico de cúrcuma (BC/CURC) e apresentou atividade antioxidante. O xarope de cúrcuma libera a curcumina da matriz de amido e demonstra um CC (conteúdo de curcumina) semelhante ao da amostra de cúrcuma, garantindo a dispersão e estabilidade da curcumina em meio aquoso.
dc.description.abstractother1This study aimed to investigate the properties that turmeric (Curcuma longa L.) can assume in different aspects of food science and biotechnology. Turmeric is a high-value food product widely employed in the spice, condiment, and dye industry. Turmeric has become one of the most popular natural plant products. Concomitantly, organic food has gained increasing consumer interest, promoting its trade and consumption. In common, increased consumption of turmeric and organic food has been largely due to widespread media attention and several publications, including articles on its many potential benefits as a dietary supplement. Curcumin, the main phenolic compound found in turmeric, has several potential health benefits, including antioxidant properties. The complex interactions between polyphenols, such as curcumin, and food components, especially starch, perform a critical role in modulating the content and activity of these phenolic compounds. In its chemical composition, turmeric has more than 40% starch in its rhizomes. The conversion of starch into sugars through enzymatic hydrolysis generates a product with a high dextrose content used as a source of fermentable sugar for fermented products, like bacterial cellulose (BC). BC is a promising biopolymer synthesized by acetic acid bacteria due to its specificity and properties. In this context, the objective of this work was divided into: (1) analysis of the effect of organic and conventional agricultural systems on physicochemical parameters, content of bioactive compounds and in vitro antioxidant activity of turmeric obtained in different geographic origins through the application of multivariate statistical techniques; (2) study the polyphenol-starch (curcumin-starch) interactions present in turmeric and the effect of enzymatic hydrolysis on the availability of curcumin in aqueous media; (3) synthesis of bacterial cellulose (in situ) using sugars as a carbon source from enzymatic hydrolysis of turmeric starch and incorporation of curcumin into bacterial cellulose (ex situ). A comparative analysis of organic (ORG) and conventional (CONV) agricultural systems in different geographic regions (Brazil, India, United States and Sweden) was conducted on turmeric rhizomes. Sixty-six commercial samples were analyzed for phenolic composition, in vitro antioxidant activity, color attributes and curcumin content. Unsupervised chemometric approaches, including hierarchical cluster analysis (HCA), heatmap, and principal component analysis (PCA), revealed that agricultural cropping systems and geographic origin had no significant influence on curcumin content, antioxidant activity, or basic physical chemistry parameters. BC can be produced with a yield of 1.38 g.L-1 using TS as alternative carbon source, with culture conditions of 10 days of incubation time, 5% (v:v) inoculum, 0.5 g.L-1 yeast extract, 0.5 g.L-1 peptone, 0.115 g.L-1 citric acid, 0.27 g.L-1 Na2HPO4 and 1% ethanol (v:v) and 1.5% of glucose from TS (g.L-1) at 30 °C incubation temperature. The BC membrane was separately loaded with turmeric ethanolic extract (BC/CURC) and showed antioxidant activity. Turmeric syrup released curcumin from the starch matrix and showed the same CC in the turmeric sample, ensuring curcumin aqueous dispersibility and stability.
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/18848
dc.language.isopor
dc.relation.departamentCCA - Departamento de Ciência e Tecnologia de Alimentos
dc.relation.institutionnameUniversidade Estadual de Londrina - UEL
dc.relation.ppgnamePrograma de Pós-Graduação em Ciência de Alimentos
dc.subjectAlimento funcional
dc.subjectBactérias do ácido acético
dc.subjectAtividade antioxidante
dc.subjectAnálise multivariada.
dc.subject.capesCiências Agrárias - Ciência e Tecnologia de Alimentos
dc.subject.cnpqCiências Agrárias - Ciência e Tecnologia de Alimentos
dc.subject.keywordsFunctional Food
dc.subject.keywordsAcetic Acid Bacteria
dc.subject.keywordsBioactive Compounds
dc.subject.keywordsAntioxidant Activity
dc.subject.keywordsMultivariate Analysis
dc.titleAbordagem quimiométrica de parâmetros físicos-bioquímicos da curcuma longa L e síntese de celulose bacteriana com incorporação de curcumina
dc.title.alternativeChemometric approach of physical-biochemical parameters of curcuma longa L and synthesis of bacterial cellulose with incorporation of curcumin
dc.typeTese
dcterms.educationLevelDoutorado
dcterms.provenanceCentro de Ciências Agrárias

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