Pigmento nitrosohemocromo sintetizado in vitro a partir de fontes orgânicas

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dc.contributor.advisor1Roberto, Consuelo Domenici
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0003-1552-1194
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2368249160119404
dc.contributor.authorCalci, Renato Jorge Cimero
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000-0001-5862-210X
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/1655794415823439
dc.contributor.referee1Silva, Pollyanna Ibrahim
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0003-1888-4492
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6283133658049374
dc.contributor.referee2Silva, Bruno Dutra da
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0001-5042-5742
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/6630984726270367
dc.date.accessioned2026-02-12T20:22:37Z
dc.date.available2026-02-12T20:22:37Z
dc.date.issued2025-12-11
dc.description.abstractThe replacement of nitrite in cured meat products has been widely discussed due to health-related concerns and the growing consumer demand for more natural alternatives. The production of a novel ingredient resulting from the study of the in vitro formation process of the nitrosohemocrome pigment, based on the conversion of nitrate from a vegetable source into nitrite by nitrate-reducing bacteria, represents a promising strategy to reduce the addition of curing salts in cooked meat products. In this context, the aim of this study was to synthesize nitrosohemocrome pigment in vitro using fermented red beet extract as an organic source of nitrite. An experimental study was conducted to determine the optimal pH and fermentation temperature conditions for nitrate-to-nitrite conversion in lyophilized red beet extract, using a starter culture containing Staphylococcus xylosus (Bactoferm® T-SPX) and a face-centered central composite design with a 2² factorial arrangement and five replicates at the central point, totaling 13 experimental runs. The minimum and maximum levels of pH and temperature were 4.4 and 5.2, and 30 and 42 °C, respectively. Subsequently, five formulations containing fermented beet extract, ascorbic acid, and myoglobin extract obtained from beef chuck (Longissimus dorsi muscle) were evaluated for the in vitro production of nitrosohemocrome pigment. As a control, five formulations containing ascorbic acid, myoglobin extract, and sodium nitrite were prepared, with nitrite concentrations ranging from 30 to 50 mg·L⁻¹. Optimal fermentation conditions were achieved at pH 4.96 and 42 °C for 24 h, resulting in a nitrate conversion rate of 73.9% and a nitrite concentration of 0.345 ± 0.004 mg·L⁻¹. During the pigment production stage, formulation P3 showed the highest nitroso pigment content (1.68 ± 0.07%) and a visual color difference (ΔE* = 8.41 ± 0.24) comparable to that obtained with sodium nitrite, with no residual nitrite detected. The chemical characterization of the nitrosohemocrome pigment was performed using spectroscopic analyses. UV–Vis spectroscopy revealed absorption bands characteristic of nitrosyl-heme complexes; FTIR spectroscopy indicated changes consistent with Fe²⁺–NO coordination; and the reduction of the ferric center and formation of the diamagnetic complex characteristic of nitrosylated pigments were confirmed by ¹H NMR spectroscopy. The results of this study demonstrate that the in vitro production of nitrosohemocrome pigment from organic sources is technologically feasible, particularly due to the absence of detectable residual nitrite in the pigment. This finding highlights the efficiency of the applied technique in the development of a novel ingredient with strong potential for application in food matrices and clean-label cured meat products.
dc.description.resumoA substituição do nitrito em produtos cárneos curados tem sido amplamente discutida devido às preocupações relacionadas à saúde e à crescente demanda dos consumidores por alternativas mais naturais. A produção de um novo ingrediente como resultado do estudo do processo de formação do pigmento nitrosohemocromo in vitro, a partir da conversão do nitrato de fonte vegetal em nitrito por bactérias nitrato redutoras, representa uma alternativa promissora para a redução da adição de sais de cura em produtos cárneos cozidos. Neste contexto, o objetivo deste estudo consistiu em sintetizar o pigmento nitrosohemocromo in vitro utilizando extrato fermentado de beterraba vermelha como fonte orgânica de nitrito. Foi conduzido um estudo experimental no qual foram determinadas as condições ótimas de pH e temperatura de fermentação do extrato beterraba vermelha liofilizada para conversão de nitrato em nitrito, através da utilização de uma cultura starter contendo Staphylococcus xylosus (Bactoferm® T-SPX) e a técnica de delineamento composto centrado na face com planejamento fatorial 2x2 e 5 repetições no ponto central, totalizando 13 ensaios. Os níveis mínimos e máximos de pH e temperatura foram 4,4 e 5,2 e 30 e 42 °C. Posteriormente, foram testadas 5 formulações contendo extrato fermentado de beterraba, ácido ascórbico e extrato de mioglobina, obtido de acém bovino (músculo Longissimus dorsi), para produção in vitro do pigmento nitrosohemocromo. Como controle foram preparadas 5 formulações contendo ácido ascórbico, extrato de mioglobina e nitrito de sódio, cuja concentração variou de 30 a 50 mg/L. As condições ótimas de fermentação foram em pH 4,96 a de 42 °C por 24 horas, nas quais obteve-se 73,9% de conversão do nitrato e teor de nitrito de 0,345 ± 0,004 mg·L⁻¹. Na etapa de produção do pigmento, a formulação P3 apresentou maior teor de pigmento nitroso (1,68 ± 0,07%) e coloração visual (ΔE* = 8,41 ± 0,24) semelhante à obtida com nitrito de sódio, sem detecção de nitrito residual. Na caracterização química do pigmento nitrosohemocromo foram observadas foi realizada por análises espectroscópicas: UV-Vis revelou bandas de absorção típicas de nitrosil-heme pela espectrometria de UV-VIS; FTIR indicou alterações compatíveis com a coordenação Fe²⁺–NO indicadas na FTIR; e redução do centro férrico e a formação do complexo diamagnético característico do pigmento nitrosilado confirmada na RMN¹H. Os resultados do presente estudo demonstraram que a produção de pigmento nitrosohemocromo in vitro a partir de fontes orgânicas é viável tecnologicamente, com destaque para a não detecção de nitrito residual no pigmento, o que evidencia, portanto, a eficiência da técnica aplicada no desenvolvimento de um novo ingrediente com potencial para aplicação em matrizes alimentares e produtos cárneos de cura clean label.
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa e Inovação do Espírito Santo (FAPES)
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/20884
dc.languageText
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Ciência e Tecnologia de Alimentos
dc.publisher.departmentCentro de Ciências Agrárias e Engenharias
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Alimentos
dc.rightsopen access
dc.subjectNitrito
dc.subjectClean label
dc.subjectProduto cárneo
dc.subject.cnpqCiência e Tecnologia de Alimentos
dc.titlePigmento nitrosohemocromo sintetizado in vitro a partir de fontes orgânicas
dc.title.alternativeNitrosohemochrome pigment synthesized in vitro from organic sources
dc.typemasterThesis
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