ESTABILIDADE DE ANTOCIANINAS DE SORGO [Sorghum bicolor (L.) Moench]

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1 ESTABILIDADE DE ANTOCIANINAS DE SORGO [Sorghum bicolor (L.) Moench] D.Z. Vieira 1, P.C. Stringheta 1, F.A.R Barros 1 1- Departamento de Tecnologia de Alimentos Universidade Federal de Viçosa, Laboratório de Corantes Naturais e Compostos Bioativos CEP: Viçosa MG Brasil, Telefone: +55 (31) (danielle.zignago@gmail.com) RESUMO - As antocianinas do sorgo (3-desoxiantocianidinas) possuem uma melhor estabilidade ao calor e ph quando comparadas a antocianinas encontradas em frutas e hortaliças. Porém, sua estabilidade frente à luz ainda não foi estudada. O objetivo desse trabalho foi avaliar a estabilidade das 3-desoxiantocianidinas frente à luz em diferentes phs. O extrato fenólico foi extraído de farelo de sorgo preto utilizando metanol acidificado. O teor de antocianinas totais, a constante de degradação (Kd) e o tempo de meia vida (t 1/2 ) dos tratamentos foram determinados. O efeito degradativo da luz foi mais significativo nos phs 4 e 6, enquanto em ph 2 e 3 as antocianinas do sorgo foram mais estáveis. Na ausência de luz, em todos os phs, a degradação foi bastante lenta, de maneira especial em ph 2 e 3. Assim, sugere-se que as antocianinas do sorgo são uma excelente alternativa como corantes na indústria de alimentos, principalmente para alimentos ácidos. ABSTRACT Sorghum anthocyanins (3-deoxyanthocyanins) have a great heat and ph stability compared to other anthocyanins found in fruits and vegetables. However, their stability under light has not been studied. The objective of this study was to evaluate the stability of the 3- deoxyanthocyanins in the presence of light at different phs. The phenolic extract was extracted from black sorghum bran using acidified methanol. The content of total anthocyanins, the degradation constant (Kd) and the half-life (t1/2) of the treatments were determined. The degradative effect of the light was more significant at ph 4 and 6, while at ph 2 and 3 the sorghum anthocyanins were more stable. In the absence of light, at all phs, the degradation rate was slow, especially at ph 2 and 3. Thus, sorghum anthocyanins are an excellent alternative as colorants in the food industry, mainly for acidic foods. PALAVRAS-CHAVE: sorgo; antocianinas; estabilidade; luz. KEYWORDS: sorghum; anthocianyns; stability; light. 1. INTRODUÇÃO As antocianinas, distribuídas de forma bem ampla na natureza com grande incidência em frutas e cereais (polifenóis, que fazem parte do grupo dos flavonóides), estão se tornando muito importantes não somente por serem um corante em potencial, como também por sua capacidade antioxidante trazendo outros inúmeros benefícios, como: propriedades antiinflamatórias podendo ser relevantes na prevenção de doenças crônicas (Tsuda, 2012), propriedades anti-cancerígenas (Karaivanova, 1990), acarretando assim múltiplos benefícios para a saúde humana (Awika et al., 2009; Turner et al., 2006). Porém, seu uso vem sendo limitado devido à sua baixa estabilidade quando comparadas aos corantes sintéticos. Nesse cenário, o sorgo, quinto cereal de maior importância no mundo, seguidos de trigo, arroz, milho e cevada, tem ganhado grande destaque a nível industrial, principalmente pela sua facilidade de cultivo, uma vez que não apresenta significativas exigências: controle de água, calor, fertilidade do solo, etc. (Silva et al., 2009; Mokrane et al., 2010). Tendo o carboidrato como principal macronutriente em sua composição (USDA, 2010), este cereal se destaca no meio científico por apresentar concentrações significativas de compostos fenólicos, englobando as antocianinas. Dentre os inúmeros tipos de antocianinas existentes na natureza, a mais

2 comumente encontrada em cultivares de sorgo é denominada de 3-desoxiantocianidina, que compreende as luteolinidinas e apigeninidinas. Este tipo de antocianina possui baixa distribuição na natureza e é distinta das demais, devido a ausência de uma molécula de oxigênio no carbono 3 desta estrutura, que confere uma estabilidade em destaque quando comparadas a outras antocianinas encontradas nas frutas e hortaliças. (Awika et al., 2004a,b; Sweeny et al., 1983). Ojwang e Awika (2008) avaliaram a estabilidade das 3-desoxiantocianidinas na presença de ácido ascórbico e ácido pirúvico em diferentes valores de ph, e concluíram que elas são muito estáveis na presença de ácido ascórbico. As 3-desoxiantocianidinas são mais estáveis em maiores variações de ph, comparada as antocianinas encontradas nas plantas utilizadas para o consumo (Awika et al., 2004a). Yang et al. (2014) avaliaram a estabilidade térmica das 3- desoxiantocianidinas em diferentes phs, usando o ácido clorídrico, ácido fórmico e o ácido cítrico. Eles observaram que a retenção de cor foi muito alta e que o ph afetou significativamente a estabilidade térmica das antocianinas do sorgo. No entanto, até o presente momento, não existem trabalhos realizados sobre o efeito da luz na estabilidade das 3- desoxiantocianidinas. Dessa forma, o objetivo desse trabalho foi caracterizar o extrato fenólico do genótipo de sorgo utilizado (antocianinas totais), assim como avaliar a estabilidade das 3-desoxiantocianinas em diferentes phs frente à luz visível. 2. MATERIAL E MÉTODOS O presente estudo foi desenvolvido no Laboratório de Pigmentos e Compostos Bioativos do Departamento de Tecnologia de Alimentos da Universidade Federal de Viçosa. O farelo de um genótipo de sorgo de pericarpo preto (TX430) contendo elevado teor de antocianinas foi fornecido pelo Cereal Quality Laboratory da Texas A&M University-USA. O projeto foi executado mediante duas fases descritas a seguir: 2.1 Preparação e caracterização química do extrato fenólico obtido do sorgo O farelo de sorgo utilizado foi primeiramente desengordurado usando hexano. Os extratos fenólicos do farelo de sorgo desengordurado foram obtidos através da extração com 1% HCl em metanol sob agitação por 2 h. O extrato de sorgo foi centrifugado e o sobrenadante concentrado à vácuo até eliminação total do solvente em evaporador rotativo, a 40 o C. Este extrato foi utilizado nos estudos de estabilidade. A concentração total de antocianinas (3-desoxiantocianinas) (mg luteolinidina equivalente/g amostra) foi realizada usando o método descrito por Fuleki e Francis (1968) e detalhado por Awika et al. (2004a). A leitura no espectrofotômetro foi feita no comprimento de onda de 480 nm. 2.2 Avaliação da estabilidade do extrato bruto das antocianinas Para este experimento foram utilizados dois tipos de frascos: transparentes (presença de luz) e âmbar (ausência de luz) de 50 ml de capacidade, providos de tampa de borracha autoselante. A cada frasco foram adicionados aproximadamente 40 ml da solução extrato:tampão. A concentração do extrato foi a suficiente para obtenção de leitura de absorvância inicial entre 0,9 e 1,0. As soluções tampão HCl-KCl (para ph 2) e citrato-fosfato (para ph 3, 4 e 6) foram previamente preparadas. Foi adicionado 0,2 ml de solução a 5% de sorbato de potássio a cada 40 ml de extrato, para prevenir o desenvolvimento de fungos. Os procedimentos seguiram a metodologia descrita por Stringheta (1991), com algumas modificações. A leitura inicial foi realizada após as 2 primeiras horas de repouso e as demais realizadas a cada 7 dias.

3 O parâmetro obtido das amostras foi antocianinas totais conforme metodologia descrita anteriormente. As medidas de absorvância foram usadas para obtenção do tempo de meia vida (t 1/2 ) e constante de degradação (K d ), através do gráfico do logaritmo neperiano da razão absorvância/absorvância inicial (Ln A/A 0 ) vs tempo de estocagem. O t 1/2 e K d foram calculados através da equação de Arrenius de primeira ordem: K d = ln [ absorvância (A) absorvância inicial (A 0 ) ] eq (1). t 1/2 = 0,693 eq (2). Kd Os procedimentos descritos acima foram realizados para as soluções em ph 2, 3, 4 e 6. E cada experimento foi repetido pelo menos 3 vezes. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Em ph 2 foi observado uma menor variação na concentração de antocianinas ao longo dos dias para os extratos submetidos a luz. Essa variação foi ainda menor para as amostras mantidas no escuro (Tabela 1, Figuras 1 e 2). Os valores encontrados para a constante de degradação e o tempo de meia vida foram K d = 4 x 10-4 ; t 1/2 = 1732,5 horas e, K d = 5 x 10-5 ; t 1/2 = horas, para os extratos mantidos na luz e no escuro, respectivamente. Uma possível explicação para estes ótimos resultados é a alta concentração de H + presente em ph mais ácido, o que contribui para uma maior estabilidade das 3-desoxiantocianidinas (Yang et. al 2014, sendo estas muito estáveis em soluções ácidas quando comparadas às antocianinas normalmente encontrados em frutas e vegetais (Sweeny e Iacobucci, 1981). Lima et al (2005), analisou a estabilidade das antocianinas de pitanga roxa submetidas à luz e sua ausência e obtiveram os seguintes valores: (ressaltando o uso de solução com ph 1, ou seja, mais ácido do que o utilizado no presente estudo) K d = 5,7 x 10-4 ; t 1/2 = 948,3 horas e K d = 7,3 x 10-4 ; t 1/2 = 1205,7 horas, sendo evidente a maior estabilidade das antocianinas do sorgo em relação às provenientes de frutas, mesmo submetidas a um ph menos ácido. Em ph 3, os extratos submetidos a luz e mantidos no escuro também obtiveram ótimos resultados, tendo como constante de degradação e tempo de meia vida: K d = 1 x 10-3 ; t 1/2 = 693 horas e, K d = 1 x 10-4 ; t 1/2 = 6930 horas, respectivamente (Tabela 1, Figuras 1 e 2). A taxa de degradação de antocianinas é profundamente afetada pelo ph e a maior acidez (ph entre 1 e 3,5) confere maior estabilidade ao pigmento (Barros e Stringheta, 2006), sendo observado ótimos resultados obtidos em ph 3, porém os em ph 2 foram consideravelmente melhores, devido ao meio mais ácido. Tabela 1: Absorvâncias a 480nm dos extratos das antocianinas de sorgo mantidos sob a luz e no escuro em diferentes phs durante o teste de estabilidade. Tempo ph 2 ph 3 ph 4 ph 6 Luz 0 0,966 0,969 0,906 0,953 2 horas 0,9207 ± 0,014 0,9253 ± 0,006 0,8737 ± 0,007 0,834 ± 0,015 7 dias 0,8603 ± 0,024 0,753 ± 0,025 0,579 ± 0,024 0,4767 ± 0, dias 0,8227 ± 0,014 0,6467 ± 0,010 0,3837 ± 0,020 0,2337 ± 0, dias 0,8003 ± 0,027 0,5323 ± 0,036 0,2683 ± 0,030 0,150 ± 0, dias 0,768 ± 0,013 0,4753 ± 0,019 0,1957 ± 0, dias 0,7293 ± 0,001 0,404 ± 0,025 0,1547 ± 0, dias 0,690 ± 0,024 0,3573 ± 0, dias 0,6177 ± 0,014 0,290 ± 0,

4 56 dias 0,5613 ± 0,025 0,230 ± 0, dias 0,4943 ± 0, dias 0,4713 ± 0, dias 0,3767 ± 0, Escuro 0 0,966 0,969 0,906 0,953 2 horas 0,9487 ± 0,009 0,9213 ± 0,014 0,852 ± 0,025 0,8277 ± 0,020 7 dias 0,912 ± 0,022 0,857 ± 0,011 0,7783 ± 0,008 0,7217 ± 0, dias 0,899 ± 0,018 0,856 ± 0,025 0,7527 ± 0,020 0,6773 ± 0, dias 0,9007 ± 0,009 0,8597 ± 0,016 0,7347 ± 0,023 0,6457 ± 0, dias 0,9007 ± 0,005 0,8447 ± 0,007 0,7347 ± 0, dias 0,8903 ± 0,003 0,8403 ± 0,008 0,738 ± 0, dias 0,8967 ± 0,008 0,8393 ± 0,005 0,6843 ± 0, dias dias dias 0,875 ± 0,009 0,7417 ± 0,059 0,589 ± 0, dias dias Figura 1 : Gráfico tempo (horas) x ln (A/Ao) para os extratos de antocianinas de sorgo em phs 2, 3, 4 e 6 mantidos sob a luz à temperatura ambiente. Figura 2: Gráfico tempo (horas) x ln (A/Ao) para os extratos de antocianinas de sorgo em phs 2, 3, 4 e 6 mantidos no escuro à temperatura ambiente.

5 Já em ph 4 na presença de luz, o tempo de meia vida diminuiu significativamente (Tabela 1, Figuras 1 e 2). Em 28 dias a absorvância atingiu valores abaixo de 0,2, enquanto em ph 2, por exemplo, os valores ainda estavam bem acima de 0,7, para o mesmo intervalo de tempo e mantidos sob a luz. Os valores da constante de degradação e tempo de meia vida encontrados em ph 4 foram K d = 2,1 x 10-3 ; t 1/2 = 330 horas e, K d = 2 x 10-4 ; t 1/2 = 3465 horas, para extratos submetidos a luz e ao escuro, respectivamente. Neste valor de ph, os resultados para os extratos mantidos sob a presença de luz não foram tão satisfatórios, porém eles foram ótimos para os extratos mantidos na ausência de luz. Por último, o ph 6, apresentou-se como o de menor estabilidade (Tabela 1, Figuras 1 e 2), sendo considerado inviável o uso das antocianinas do sorgo neste ph. Em apenas 21 dias o valor de absorvância obtido para os extratos que permaneceram sob a luz já se encontravam bem abaixo de 0,2, e os valores obtidos para a constante de degradação e tempo de meia vida foram de K d = 3,6 x 10-3 ; t 1/2 = 192,5 horas e, K d = 7 x ; t 1/2 = 990 horas, para os extratos submetidos a luz e ao escuro, respectivamente, neste mesmo ph. Yang et al. (2014) estudaram a estabilidade térmica das antocianinas do sorgo em valores de ph variando de 1 a 7, em temperatura de 95 C por 2 horas e de 121 C por 30 minutos, utilizando diferentes ácidos. Eles observaram que a retenção da cor foi melhor em ph 1-2 (70,2-118%) do que em ph 3-7 (39,0-86,8%), como foi observado neste trabalho houve uma degradação significativamente menor das antocianinas em phs mais ácidos: 2 e 3, levando a uma melhor retenção de cor, tanto na ausência quanto na presença de luz. Mazza e Brouillard (1987) afirmam que o ph é o fator que mais afeta a cor das antocianinas em solução. 4. CONCLUSÕES Pode-se observar que a luz possui um forte efeito no processo da degradação das 3- desoxiantocianidinas ao longo do tempo, e que nos extratos que foram mantidos no escuro a degradação ocorreu de forma muito lenta. Os extratos em ph 2 e 3, mesmo submetidos aos efeitos da luz, foram mais estáveis, ou seja, tiveram uma baixa degradação. Em ph 4, na ausência de luz, foi demonstrado que as 3-desoxiantocianidinas possuem uma alta estabilidade. Dessa forma, as antocianinas do sorgo são uma excelente alternativa para a indústria de alimentos para utilização como corante natural. 5. AGRADECIMENTOS Os autores gostariam de agradecer ao CNPq pelo apoio financeiro. 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Awika, J. M., Rooney, L. W., & Waniska, R. D. (2004a). Anthocyanins from black sorghum and their antioxidant properties. Food Chemistry. 90, Awika, J. M., Rooney, L. W., & Waniska, R. D. (2004b). Properties of 3-deoxyanthocyanins from sorghum. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 52, Awika, J. M., Yang, L., Browning, J. D., & Faraj, A. (2009). Comparative antioxidant, antiproliferative and phase II enzyme inducing potential of sorghum (Sorghum bicolor) varieties. LWT - Food Science Technology. 42, Barros, F. A. R.; & Stringheta, P. C. (2006). Microencapsulamento de antocianinas: Uma alternativa para o aumento de sua aplicabilidade como ingrediente alimentício. Biotecnologia Ciência e Desenvolvimento, 36, Bobbio, P. A., & Bobbio, F. O. (1992). Química de alimentos (2ed). São Paulo: Varela, 145 p.

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