Composição nutricional e biodisponibilidade de ferro, in vitro e in vivo, de cultivares de feijão-caupi biofortificadas com ferro

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dc.contributor.advisor1Costa, Neuza Maria Brunoro
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0002-4967-9937
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9592871700382838
dc.contributor.authorScherrer, Leticia de Souza
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/7175405818893547
dc.contributor.referee1Dias, Desirrê Morais
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0002-7945-5280
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7205801387287532
dc.contributor.referee2Grancieri, Mariana
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0001-8888-5496
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/6646062052507980
dc.contributor.referee3Sant'Ana, Cíntia Tomaz
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0002-1385-9274
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/5267705234203118
dc.date.accessioned2024-05-30T01:42:18Z
dc.date.available2024-05-30T01:42:18Z
dc.date.issued2023-05-30
dc.description.abstractCowpea (Vigna unguiculata (L) Walp) is an ordinary and nutritive staple food in the North and Northeast regions of Brazil. Due to these characteristics, it has been used as an iron vehicle for biofortification, a world-renowned strategy to combat nutritional deficiencies. However, for being a plant food, it is rich in compounds that limit the use of non heme iron, reducing its bioavailability. This study aimed to evaluate the nutritional characteristics and iron bioavailability of iron biofortified cowpea and conventional, in vitro and in vivo. Three biofortified cultivars were used (BRS Aracê, BRS Tumucumaque, and BRS Xiquexique) and one conventional cultivar (BRS Pajeú). Physical-chemical analyzes were carried out to determine the centesimal and nutritional composition of the beans, in addition to simulated gastrointestinal digestion, to assess iron levels and antioxidant activity. In vitro assessment of iron bioaccessibility was performed in Caco-2 cells, and in vivo iron bioavailability was assessed using the depletion/repletion methodology in Wistar rats. In the in vivo assay, serum ferritin, iron and transferrin concentrations, gene expression of proteins related to iron metabolism, liver nitric oxide levels and liver antioxidant capacity were examined. The results were analyzed by analysis of variance (ANOVA), followed by the Tukey or Newman-Keuls test (p<0.05). Regarding nutritional composition, the high fiber and protein content of all beans stands out. Cowpea beans had similar iron content, but Pajeú, compared to the biofortified cultivars, had higher levels of mineral complexing compounds, such as phenolic compounds, phytic acid, and tannins. Iron content after simulated digestion was higher in biofortified cultivars. The phytate: the iron molar ratio was higher in Xiquexique (12.66), followed by Pajeú (11.95), Tumucumaque (11.00), and Aracê (8.64). In Caco-2 cells, the cellular uptake iron index was higher for Tumucumaque, which was similar to Aracê, and Pajeú was the lowest (p<0.05). In the animal model, the hemoglobin gain of the group fed with conventional beans was the lowest. Tumucumaque group had the best hemoglobin regeneration efficiency and relative biological value. Gene expression and serum levels of ferritin and transferrin indicated greater iron transport in animals that consumed conventional beans and an incipient repletion of iron stores in all groups. Aracê and Tumucumaque groups exhibit high liver antioxidant capacity and low liver nitric oxide, differing from other groups. Therefore, biofortified beans in this study exhibited promising nutritional composition and iron bioavailability, being advantageous in the iron deficiency context. Although similar mineral concentration between the cultivars, the iron bioaccessibility and bioavailability was higher in the biofortified beans, especially Tumucumaque, possibly due to the low content of mineral complex compounds.
dc.description.resumoO feijão-caupi (Vigna unguiculata (L) Walp) é um alimento nutricionalmente rico e de consumo habitual nas regiões Norte e Nordeste do Brasil. Em razão destas características, ele tem sido explorado como um potencial veículo de ferro para a biofortificação, uma estratégia mundialmente conhecida de combate a carências nutricionais. Contudo, por ser um alimento de origem vegetal, é constituído por componentes que limitam a utilização do ferro não heme, reduzindo a sua biodisponibilidade. O objetivo deste estudo foi avaliar as características nutricionais e a biodisponibilidade de ferro do feijão-caupi biofortificado com ferro e convencional, in vitro e in vivo. Foram utilizadas três cultivares biofortificadas (BRS Aracê, BRS Tumucumaque e BRS Xiquexique) e uma cultivar convencional (BRS Pajeú). Foram realizadas análises físico-químicas para determinação da composição centesimal e nutricional dos feijões, além da digestão gastrointestinal simulada, para avaliação das concentrações de ferro e da atividade antioxidante. A avaliação in vitro da bioacessibilidade de ferro foi realizada em células Caco-2, e a biodisponibilidade in vivo de ferro foi avaliada utilizando o método de depleção/repleção em ratos Wistar. Além disso, no ensaio in vivo foram avaliadas as concentrações de ferritina, ferro e transferrina no soro, a expressão gênica de proteínas relativas ao metabolismo do ferro e os níveis de oxido nítrico e a capacidade antioxidante do fígado. Os resultados foram submetidos à análise da variância (ANOVA), seguidos do teste de Tukey ou de Newman-Keuls (p<0,05). Sobre a composição nutricional, destacam-se os altos teores de fibras e de proteínas de todos os feijões. Os feijões apresentaram concentrações de ferro semelhantes, porém o feijão Pajeú, em comparação às cultivares biofortificadas, apresentou maiores teores de complexantes de minerais, como compostos fenólicos, ácido fítico e taninos. O conteúdo de ferro, após digestão simulada, foi maior para cultivares biofortificadas. A razão molar fitato:ferro foi mais alta na cultivar Xiquexique (12,66), seguida pela Pajeú (11,95), Tumucumaque (11,00) e Aracê (8,64). Em células Caco-2, o índice de captação celular de ferro foi maior para o feijão Tumucumaque, similar ao feijão Aracê, e a menor para o feijão convencional Pajeú (p<0,05). Em modelo animal, o ganho de hemoglobina do grupo alimentado com feijão convencional foi o menor. O grupo alimentado com feijão Tumucumaque apresentou a melhor eficiência de regeneração da hemoglobina e valor biológico relativo. A expressão gênica e o valor sérico de ferritina e transferrina indicaram maior transporte de ferro nos animais que consumiram o feijão convencional e uma repleção incipiente dos estoques de ferro em todos os grupos. Os grupos Aracê e Tumucumaque exibiram alta capacidade antioxidante e baixo teor de óxido nítrico, no fígado, diferindo em relação a outros grupos. Portanto, os feijões biofortificados deste estudo exibiram promissora composição nutricional e biodisponibilidade de ferro, sendo vantajosos no contexto XVI da deficiência de ferro. Apesar do mesmo teor, a bioacessibilidade e biodisponibilidade de ferro foram superiores nos feijões biofortificados, destacandose o Tumucumaque, possivelmente em razão do menor teor de compostos complexantes de minerais.
dc.description.sponsorshipFundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/17076
dc.languagepor
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.subjectBiofortificação
dc.subjectBioacessibilidade de Ferro
dc.subjectCapacidade Antioxidante
dc.subjectDisponibilidade Biológica
dc.subjectDeficiência de Ferro
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqCiência e Tecnologia de Alimentos
dc.titleComposição nutricional e biodisponibilidade de ferro, in vitro e in vivo, de cultivares de feijão-caupi biofortificadas com ferro
dc.title.alternativetitle.alternative
dc.typemasterThesis
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