Valorizacao de PAM FDuarte.pdf

Estratégias de Valorização de Plantas Aromáticas e Medicinais

Cynara cardunculus

Dia aberto dedicado às plantas aromáticas e medicinais na Universidade de Évora

Fátima Duarte14 de Dezembro 2011

CEBAL (Centro de Biotecnologia Agrícola e Agro-Alimentar do Baixo Alentejo e Litoral)

� Privada, sem fins lucrativos, localizada em Beja

� Início das actividades de I&D em Junho de 2008

ÁREAS DE INVESTIGAÇÃO

BIOTECNOLOGIAAGRO-ALIMENTAR

BIOTECNOLOGIAAGRO-FLORESTAL

ENGENHARIA QUÍMICA

COMPOSTOS BIOACTIVOS

IP:Fátima DuartePósdoc: a contratar

VALORIZAÇÃO DEAGRO-ALIMENTOS

IP:Xavier MalcataPósdoc: Eliana Jerónimo

ENGENHARIA DEPROCESSOS

IP: Luísa NevesPósdoc: Conceição Fernandes

GENÓMICA AGRONÓMICA

IP: Sónia GonçalvesPósdoc: Teresa Ribeiro

GRUPOS DE INVESTIGAÇÃO

ENGENHARIAAGRO-ALIMENTAR

Pósdoc: a contratarPhD:Patrícia Ramos

Ângela GuerraLaura Felício

Olinda Guerreiro

Pósdoc: Eliana Jerónimo Pósdoc: Conceição FernandesTeresa Brás

Pósdoc: Teresa RibeiroPhD:Tânia AlmeidaPhD: Tiago Capote

PhD: Ana Ferro Sara Valente

COLABORAÇÃO TRANSVERSAL ENTRE OS VÁRIOS GRUPOS DE INVESTIGAÇÃOVALORIZAÇÃO DE BIOMASSA AGRO-FLORESTAL E AGRO-ALIMENTAR

I&D ValorAcrescentado

ValorizaçãoBiomassa

Resíduos e sub-produtos agrícolas e

agro-industriais

Esteva

Cistus ladanifer

Ameixa

Prunus domestica

Cortiça

Bagaço daAzeitona

Cardo

Outras culturase/ou resíduos…

Cynara cardunculus

Quercus suberOlea europaea

“BI0ECOS – Valorização Integrada da Biomassa”Funding:

Extraction NF/ROCardoonextract

Formulation

Reverse Biological

AGRO-FOODPHARMACEUTICAL

INDUSTRYAPPLICATIONS

ReverseGenetics

(EcoTilling)

BiologicalActivity

Screening

Evaluation ofAntitumoral

Potential

Anti-TumorigenicPotential

BioetanolProduction

NF/RO

Inhibitorsremotion

Cynara cardunculus

� Planta herbácea perene, pertencente à família das Asteraceae compositae, originária

da região do Mediterrâneo

� Duas variedades botânicas:

cultivada - Cynara cardunculus var. altiliscultivada - Cynara cardunculus var. altilis

selvagem ou silvestre - Cynara cardunculus var. sylvestris

� Ampla utilização do cardo na indústria farmacêutica, devido às quantidades

consideráveis de diferentes fitoquímicos:

–Triterpenóides

– Fenóis(Petrovic et al., 2008)

� Anti-oxidante

� Anti-fibrótica

Actividade biológica da fracção fenólica de extractos deCynara cardunculus

� Anti-inflamatória

� Anti-microbiana

� Anti-hepatotóxica

� Anti-tumoral

(Fernández et al., 2006)

Folhas

CaulesCapítulo

Folha cultivada fresca (FCF)

Caracterização do potencial biológico de extractos de CC

Quantificação dos compostos fenólicos totais em extractos metanólicos de Cynara cardunculus variedade

cultivada e selvagemVelez et al. submitted 2011

Caules

Raízes

Adaptado de http://www.soc-botanical-

artists.org/

Actividade anti-oxidante


Cellular growth during 16 hours of S. cerevisiae in YPD medium (filled circles), YPD medium with 0.1 mM H2O2 (filled squares), YPD

medium with 0.1 mM H2O2 + 25 µg GAE mL-1 of GWL (filled triangles), GWS (inverted filled triangles), GWC (filled diamond), GCR (open circles) and 25 µg mL-1 BHA (opensquares). Each value represents the mean±S.D. of three determinations.

Velez et al. Submitted 2011


Actividade biológica da fracção fenólica de extractos deCynara cardunculus

� Folhas de cardo cultivado parecem ser particularmente ricas em

compostos fenólicoscompostos fenólicos

� Extractos de folha de cardo cultivado apresentam um bom

potencial anti-oxidante

Caracterização do potencial anti-tumorigénico de extractos decardo, em células de cancro da mama (MDA-MB-231)

Efeito anti-proliferativo

Extracto de folhas cultivadas de Cc (GCL)

Caracterização do potencial anti-tumoral de extractos de CC

Dose response curve representative of the effect of green cultivated leaves (GCL) extracts onhuman breast cancer MDA-MB-231 cell viability. Extracts concentration range from 0.1 to 20 µg GAE mL-1.

Velez et al. Submitted 2011

A) Control B) FCL extract IC50

Estudo do ciclo celular


A) Control B) FCL extract IC50 Análise do Ciclo Celular


Cell cyclephase

% of controlcells

% of treated cellswith FCL IC50

value

G1 52,8 35,0

S 28,1 22,3

G2 19,6 40,4

Invasão CelularMonolayer wound healing assay

Cell monolayer

Wound


Migration (7-24h)

D=(L/2) - W1

Invasão CelularMonolayer wound healing assay

Control FCL extract 70 µg/mlCc green cultivated leaves (GCL) extract 70µg/mlControl

D=(L/2) - W1


Time 0 Time 10 h

Time 24 h Time 24 hTime 48 h

Time 0 Time 10 h

Time 24 h Time 48 h

Proliferação

AngiogéneseRegulação do Ciclo celular

Apoptose

Cc green cultivated leaves (GCL) extract


AKT1 protein immunodetection by western blot in MDA-MB-231 cells. Cells were incubated for 48 h with 0.74µg

GAE ml-1 of GCL extract. A commercial inhibitor of the PI3K pathway, LY294002, was used as an internal control. Immunoblot for β-actin served as control.

Guerra et al. 2010

Potencial anti-tumoral do extracto da folha de Cynara

cardunculus (var. cultivada)

� Folhas de cardo cultivado parecem ser particularmente ricas em compostos fenólicos

� Extractos de folha de cardo cultivado apresentam um bom potencial anti-oxidante

� Capacidade anti-proliferativa bastante pronunciada, em células cancro da mama

Conclusões

fenótipo triplo negativo

� Inibição da progressão normal do ciclo celular, em células tratadas com extracto de

folha de cardo cultivado

� Redução da capacidade migratória

� Diminuição da expressão proteica do AKT



Caracterização e identificaçãoquímica das

componentes

Potencial biológico deextractos brutos,

fracções enriquecidase/ou compostos

Estratégia de abordagem componentes

extractavéise/ou compostos

puros

Avaliação do potencial

anti-tumoral

Modelo in vitroCancro da mama fenótipo

triplo negativo

abordagem integrada para a valorização econonómica

das PAMs



Caracterização e identificaçãoquímica das

componentesextractavéis

Potencial biológico deextractos brutos,

fracções enriquecidase/ou compostos

puros

Biologicaland

extractavéis puros

Modelo in vitroCancro da mama fenótipo

triplo negativo

Avaliação do potencial

anti-tumoral

andeconomicpotential

valorization

Estratégias de Valorização de Plantas Aromáticas e Medicinais

Cistus ladanifer

Dia aberto dedicado às plantas aromáticas e medicinais na Universidade de Évora

Alimentação AnimalVALORIZAÇÃO

AGRO-ALIMENTOS

COMPOSTOS BIOACTIVOS

Produção de BioetanolENGENHARIA DE PROCESSOS

Gordura de Ruminantes

SFAácidos gordos saturados

PUFAácidos gordos polinsaturados

MUFAácidos gordos

monoinsaturados

Utilização de Cistus ladanifer na alimentação animal

ácidos gordos trans

↑ risco de doenças cardiovasculares

Bioidrogenação RuminalPrincipais C18 da dieta

18:2 cis-9, cis-12ácido linoleico

18:3 cis-9, cis-12, cis-15ácido linolénico

18:2 cis-9, trans-11ácido ruménico

18:3 cis-9, trans-11, cis-15

18:2 trans-11, cis-15

isomerização

isomerização

hidrogenação


18:1 trans-11ácido vacénico

18:2 trans-11, cis-15

18:1 cis-1518:1 trans-15

18:0ácido esteárico

hidrogenação

hidrogenaçãohidrogenação

adaptado de Harfoot e Hazelwood, 1997

18:1 cis-9ácido oleico

hidrogenação


Gordura de Ruminantes

SFAácidos gordos saturados

PUFAácidos gordos polinsaturados

MUFAácidos gordos

monoinsaturados

isómeros conjugados do ácido linoleico

CLA

ácidos gordos trans

Isómeros conjugados do ácido linoleico (Conjugated linoleic acid – CLA)

Anti-carcinogénico

Anti-adipogénico

Anti-diabetógenico

Anti-aterogénico

Anti-inflamatório

Efeitos benéficos: 18:2 cis-9, cis-12

ácido linoleico

18:2 cis-9, trans-11ácido ruménico


isomerização

hidrogenação

Teci

do

s Ru

mé

n


Anti-inflamatório

18:1 trans-11ácido vacénico

18:0ácido esteárico

hidrogenação

hidrogenação

∆∆∆∆9-dessaturase Te

cid

os R

um

én

Origem:

Síntese ruminal

Síntese endógena

Harfoot e Hazelwood, 1997; Griinari et at., 2000

Forragem/PastagemSantos-Silva et al., 2002, Bessa et al., 2005, Bessa et al., 2008

Suplementação com óleos vegetais ricos em ácidos gordos polinsaturadoSantos-Silva et al., 2004, Bessa et al., 2005, Bessa et al., 2007, Jerónimo et al., 2009, Jerónimo et al., 2010

↑ CLA



↑ CLA

“Taninos condensados podem modular a bioidrogenação ruminal”

Khiaosa-Ard et al., 2009, Vasta et al., 2009, Vasta et al., 2010

Animais

Borregos machos da raça Merino Branco

Dietas experimentais

Dieta base: 90% de luzerna desidratada + 10% de sêmea de trigo

Mistura de óleos vegetais: óleo de girassol e de linho (1:2)

Ensaio Experimental


Unidade de Investigação em Produção Animal, Instituto Nacional de Recursos Biológicos

Dieta base

Mistura de óleos vegetais: óleo de girassol e de linho (1:2)

Dieta base - C

+ 6% de óleo – CO

+ 25% de Cistus ladanifer – CL

+ 25% de Cistus ladanifer + 6% de óleo – CLO

Duração do ensaio – 6 semanas

≈ 9 % de Taninos Condensados

Média EPM

Desempenho produtivo


� Não foi afectado


Ganho médio diário (g) 285 17,1

Consumo médio diário (g MS) 1584 105,4

Índice de Conversão 5,58 0,416

Peso vivo ao abate (kg) 36,7 2,00

in Jerónimo et al., Journal of Agricultural and Food Chemistry (2010) 58, 10710-10721

Bioidrogenação RuminalÁcidos gordos - Conteúdo abomasal

0.6

0.8

d

% to

tal C

18

40

50

60

70

18:0 18:1 trans-11

bb

b

% to

tal C

18

18:1 cis-9, trans-11


18:1 trans-1118:0


C CO CL CLO

0.0

0.2

0.4

a

aa

Dietas

% to

tal C

C CO CL CLO

0

5

10

15

2040

aa

a

b

a

b

Dietas%

tota

l C


18:2 cis-9, cis-12ácido linoleico


18:2 cis-9, trans-11

18:3 cis-9, trans-11, cis-15


Bioidrogenação RuminalÁcidos gordos - Conteúdo abomasal


18:2 trans-11, cis-15

18:0

18:1 trans-11

Xin Jerónimo et al., Journal of Agricultural and Food Chemistry (2010) 58, 10710-10721

2.0234567

18:1 trans-11 18:2 cis-9, trans-11

b

a

c

c

% d

o t

ota

l de

áci

do

s g

ord

os


Ácidos gordos – Gordura Intramuscular


C CO CL CLO

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0a

a

ba

a

c

Dietas

% d

o t

ota

l de

áci

do

s g

ord

os


Análise sensorial

Teste triangular

20

30

Distinguiram Não distinguiram

N.º

de

prov

ador

es


in Jerónimo et al., 2011. Meat Science, Submetido.

C vs CL CO vs CLO

0

10

20

N.º

de

prov

ador

es

6

8

10

12

mg

MD

A/ k

g de

car

ne(a

pós

indu

ção

da o

xida

ção

lipíd

ica)

Capacidade antioxidante da carne

Conservação durante 0, 3 e 7 dias a 2 °C



0 1 2 3 4 5 6 7

0

2

4

6

C CO CL CLO

Dias de Conservação

mg

MD

A/ k

g de

car

ne(a

pós

indu

ção

da o

xida

ção

lipíd

ica)

in Jerónimo et al., 2011. Meat Science, Submetido.

Inclusão de esteva em dietas suplementadas com óleos vegetais ricos em ácidos gordos

polinsaturados


Conclusão


melhorar o valor nutricional da fracção lipídica da carne de

ruminantes e aumentar o seu potencial antioxidante

sem comprometer as propriedades sensórias da carne e o

desempenho produtivo dos animais

Modelação da Bioidrogenação Ruminal

↑ Capacidade antioxidanteda carne

Cistus ladanifer


↑ Valor nutricional da

Quais e Como??

↑ Valor nutricional da

fracção lipídica da carne

Compostos secundários das plantas

Caracterização da

Planta

ExtracçãoCompostos Secundários

Cistus

ladanifer

Potencial

Biológico da Planta eCompostos Secundários

Química e

actividade antioxidante

Ensaios in vitro

e in vivo

Caracterização química e da actividade antioxidante

de Cistus ladanifer de diferentes idades ao longo do ano

Monte do Vento, Mértola

3 anos1 ano > 10 anos

Março 2011 – Fevereiro 2012

Caracterização de Cistus ladanifer de diferentes idades ao longo do ano

Fenóis Totais

40

60

80

100

120

1 ano3 anos> 10 anos

Fen

ois

tota

is (

mg/

g M

S)

3 4 5 6 7 8 9 10 11

0

20

40

Mês

Fen

ois

tota

is (

mg/

g M

S)

Mês Idade Mês*Idade

<0,001 0,010 <0,001

Actividade Antioxidante

Caracterização de Cistus ladanifer de diferentes idades ao longo do ano

1.8

2.0

2.2

2.4

IC50

(mg

GA

E/m

l)

3 4 5 6 7 8 9 10 11

1.4

1.6

1.8

Mês

IC50

(mg

GA

E/m

l)

Mês Idade Mês*Idade

0,012 0,469 0,814

Conclusão Final

Compostos SecundáriosCompostos SecundáriosCompostos SecundáriosCompostos Secundários

Financiamento:

CompostosCompostos BioactivosBioactivos::

- Fátima Duarte- Olinda Guerreiro- Ângela Guerra- Zélia Velez- Patrícia Ramos- Laura Felício

Agradecimentos

- Laura Felício

Valorização de Valorização de AgroAgro--AlimentosAlimentos::

- F. Xavier Malcata- Eliana Jerónimo

GenómicaGenómica Agronómica:Agronómica:

- Sónia Gonçalves- Ana Ferro- Sara Valente

Obrigado pela vossa atenção

Documents

Valorizacao de PAM FDuarte.pdf