Novas cultivares de batatas-doces (Ipomoea batatas L. Lam.): potencial nutricional, composição de bioativos, propriedades antioxidantes e análise digital de imagem

• Main Author: Leite, Cláudio Eduardo Cartabiano
• Other Authors: Porcu, Ornella Maria
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2017
• Subjects: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA; Batata-doce; Antioxidantes; Nutrição - Avaliação; Compostos bioativos; Análise instrumental; Sweet potatoes; Antioxidants; Nutrition - Evaluation; Bioactive compounds; Instrumental analysis; Engenharia Química
• Online Access: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/2374

CAPES; Fundação Araucária === Distribuída e cultivada em vários países, a batata-doce (Ipomoea batatas L. Lam.) é um alimento de suma importância na dieta diária da população, principalmente no continente asiático, o qual detém a maior parcela de sua produção. Essa raiz tuberosa é rica em nutrientes e fonte de energia. Além disso, algumas cultivares possuem em sua composição compostos bioativos como antocianinas, carotenoides e polifenóis, os quais apresentam atividade antioxidante e podem contribuir beneficamente para a manutenção do organismo humano. Nesse sentido, o presente trabalho objetivou a análise biométrica, a caracterização físico-química, a quantificação do total de compostos bioativos, o potencial antioxidante e o uso da tecnologia de imagem digital para estabelecer um comparativo entre o conteúdo de cor e as características físico-químicas, de novas cultivares de batatas-doces. Foram obtidas junto a Epagri-EEI/SC, amostras das raízes tuberosas das cultivares de batatas-doces denominadas SCS370 Luiza, SCS371 Katiy, SCS372 Marina, Beauregard, Uruguaia e Americana, sendo que cada variedade foi avaliada na condição in natura e liofilizada (lote um (LT1) e lote dois (LT2), respectivamente). Realizaram-se as medidas em triplicata dos parâmetros de atividade de água, acidez titulável, umidade, cinzas, proteínas, lipídeos, teor de vitamina C, açúcares totais e redutores, conteúdo total de fenólicos, flavonoides, antocianinas e carotenoides, o potencial antioxidante (ABTS+ e FRAP), cor instrumental nos espaço de cor CIE L*a*b*, CIE L*C*h° e XYZ, e imagens digitais, as quais foram obtidas por câmara digital e processadas em software desenvolvido exclusivamente para o estudo das imagens digitais de batatas-doces. O teor de minerais Cu (Cobre), Fe (Ferro), Zn (Zinco), Mn (Manganês), Na (Sódio), K (Potássio), Ca (Cálcio), Mg (Magnésio), P (Fósforo), Co (Cobalto), Cd (Cádmio), Cr (Cromo), Pb (Chumbo) resultou de uma única determinação. Outras características foram avaliadas em função de: Espectroscopia na Região de Absorção no Infravermelho, Difratometria de Raios-X, Análise por Termogravimetria e Microscopia de Varredura Eletrônica. As características resultantes para as diferentes coordenadas de cor (L*, a*, b*; C*, h°, X, Y, Z) das batatas-doces, demonstraram ser influenciadas pelas propriedades intrínsecas de cada cultivar, porém os resultados médios de cor estabeleceram uniformidades para as amostras entre seus lotes. O comparativo entre as coordenadas de cor instrumental e a análise dos diferentes canais de cor das imagens digitais (RGB, XYZ, LUV, HSV) indicaram ser possível estabelecer uma correlação entre as cultivares liofilizadas e suas imagens digitais. O teor de umidade para todas as cultivares foi característico para batatas-doces, sendo o maior valor para a cultivar (cv.) Uruguaia LT2 (83,93±0,04 %) in natura e cv. Americana LT2 (3,27±0,15 %) na condição liofilizada. A cv. SCS370 Luiza LT2 nas amostras in natura (0,94±00), exibiu o maior valor para atividade de água (Aw) sendo que todas as amostras liofilizadas apresentaram valor foi inferior a 0,15. Os valores de acidez titulável variaram para as amostras in natura de 2,77±0,08 % (cv. Beauregard LT1) a 1,51±0,07 % (cv. SCS371 Katiy LT2), e para as amostras liofilizadas de 1,86±0,09 % (cv. Americana LT2) a 0,52±0,07 % (cv. SCS371 Katiy LT1). Para o conteúdo de 9 cinzas, houve variação para as amostras in natura de 1,19±0,04 % (cv. SCS370 Luiza LT1) a 0,04%±0,00 % (cv. SCS372 Marina LT2), sendo que para as amostras liofilizadas o teor de cinzas foi superior. O conteúdo de proteínas variou entre 2,80±0,18 % (cv. Americana LT2) a 0,49±0,21 % (cv. SCS371 Katiy LT1) para as amostras in natura, e 8,20±0,09 % (cv. Americana LT2) e 3,14±0,57 % (cv. SCS370 Luiza LT1) para as amostras liofilizadas. As amostras de batatas-doces exibiram baixos valores para lipídios totais e não diferiram estatísticamente entre as cultivares. Os açúcares totais variaram entre 32,85±0,07 % (cv. SCS372 Marina LT2) e 16,99±0,044 % (cv. SCS371 Katiy LT1). Já para vitamina C, o maior conteúdo foi observado para cv. SCS370 Luiza LT2 (57,17±4,32 %) sendo o menor para cv. SCS372 Marina LT1 (17,00±1,00 %) para as amostras in natura, e entre as amostras liofilizadas o maior valor foi novamente observado para cv. SCS370 Luiza LT2 (69,78±2,20 %). Todas as cultivares de batatas-doces apresentaram conteúdo satisfatório para os minerais avaliados, com destaque para o teor de macrominerais das cv. Beauregard LT1 e SCS370 Luiza LT1. A avaliação do conteúdo total de bioativos indicou alta variabilidade entre as cultivares. O maior valor para fenólicos totais foi observado para a cv. SCS370 Luiza LT2 (3311,10±57,17 mg EAG.100g-1), e o menor valor para cv. Americana LT2 (102,62±1,22 mg EAG.100g-1), sendo estas as mesmas amostras a apresentarem o maior (148,45±1,31 mgCE.100g-1, cv. SCS370 Luiza LT2) e o menor (2,18±0,10 mgCE.100g-1, cv. Americana) conteúdo de flavonoides totais. Já para antocianinas totais, o maior valor foi observado novamente para a cv. SCS370 Luiza LT2 (155,30±6,48 mg.100g-1) e o menor valor para cv. SCS372 Marina LT2 (1,28±1,24 mg.100g-1). Os resultados para carotenoides totais variaram entre 34,04±0,66 mg.100g-1 (cv. Beauregard LT1) e 0,63±0,06 mg.100g-1 (cv.SCS371 Katiy LT2). A atividade antioxidante das amostras de batatas-doces foi satisfatória, sendo que os resultados pela metodologia de ABTS+ variaram entre 466,85±1,96 mM Trolox.100g-1 (cv. SCS370 Luiza LT2) e 128,26±4,40 mM Trolox.100g-1 (cv. SCS372 Marina LT1). Pela metodologia FRAP, a maior atividade antioxidante foi novamente observada para cv. SCS370 Luiza LT2 (734,19±63,09 mM FeSO4.100g-1), sendo a menor atividade antioxidante da cv. Beauregard LT1 (18,42±1,28 mM FeSO4.100g-1). A análise de difração de Raios X possibilitou uma tentativa de atribuição de cristalinidade das amostras liofilizadas de batata-doce, sendo classificadas como Tipo A e Tipo B. A análise de espectroscopia de absorção por infravermelho (FTIR) revelou semelhanças de grupos funcionais quando comparamos as diferentes cultivares. A análise termogravimétrica indicou os limites da resistência térmica das amostras. A microscopia eletrônica de varredura ilustrou as estruturas lamelares, os bloquetes, e a geometria dos grânulos presentes nas amostras de batatas-doces. Em função dos resultados encontrados, pode-se afirmar que as novas cultivares de batatas-doces apresentam valor econômico e nutricional agregado, tornando-se uma alternativa de cultivo para os pequenos agricultores, aumentando assim sua disponibilidade no comércio varejista, bem como sua utilização como matéria-prima industrial. === Sweet potato (Ipomoea batatas L. Lam.) is largely cultivated and greatly consumed as part of the regular diet, mainly in Asian continent, that is it’s the major producer. This tuber crop is rich in nutrient and energy source. Thus, some cultivars have bioactive compounds such as anthocyanins, carotenoids and polyphenols, which have antioxidant activity and can be beneficial to the body maintenance. In this sense, the objective of this work is to analyze the biometric, physical chemistry, quantification of bioactive compounds, antioxidant activity, and analyze digital image analysis of new sweet potato cultivars to do a comparative with their colour and physical chemistry composition. We received from Epagri-EEI/SC samples of sweet potato tuber roots named SCS370 Luiza, SCS371 Katiy, SCS372 Marina, Beauregard, Uruguaia and Americana being that cultivars analyzed in natura and lyophilized condition from batch one (LT1) and batch two (LT2). All analyses were performed in triplicate to water activity, titratable acidity, humidity, ashes, protein, lipids, vitamin C, total and reducers carbohydrates, total phenolic, flavonoids, anthocyanins and carotenoids, antioxidant activity (ABTS+ and FRAP), colour by coordinates CIE L*a*b*, CIE L*C*h° and XYZ, and digital images that was obtained by digital camera and processed with exclusive developed software to analyze that images. Mineral composition evaluation of Cu (Copper), Fe (Iron), Zn (Zinc), Mn (Manganese), Na (Sodium), K (Potassium), Ca (Calcium), Mg (Magnesium), P (Phosphorus), Co (Cobalt), Cd (Cadmium), Cr (Cromium), Pb (Lead) was performed by once. Another set of characteristics was evaluated by Infra-Red Spectroscopy with Fourier Transformed, X Rays Diffractometry, Thermogravimetric Analysis and Scanning Electron Microscopy. The sweet potato colour results from different coordinates (L*, a*, b*; C*, h°, X, Y, Z) showed be influenced by cultivar intrinsic properties but the standard results establish sample uniformities to different batches. Comparison between colour coordinates and digital images colour channels (RGB, XYZ, LUV, HSV, HLS) showed to be possible to establish a correlation between the lyophilized samples and they digital images. Sweet potatoes humidity quantification showed high value to cultivar (cv.) Uruguaia LT2 (83.93±0.04 %) in natura and lyophilized cv. Americana LT2 (3.27±0.15 %). The cv. SCS370 Luiza LT2 in natura (0.94±00) showed the highest value to water activity, and all lyophilized samples showed low value as 0.15. Titratable acidity values ranges for in natura samples by 2.77±0.08 % (cv. Beauregard LT1) to 1.51±0.07 % (cv. SCS371 Katiy LT2), and 1.86±0.09 % (cv. Americana LT2) to 0.52±0.07 % (cv. SCS371 Katiy LT1) for lyophilized samples. Ashes content showed variation for in natura samples by 1.19±0.04 % (cv. SCS370 Luiza LT1) to 0.04%±0.00 % (cv. SCS372 Marina LT2), but lyophilized samples showed highest ashes values then in natura. Protein content ranges by 2.80±0.18 % (cv. Americana LT2) to 0.49±0.21 % (cv. SCS371 Katiy LT1) for in natura samples, and 8.20±0.09 % (cv. Americana LT2) to 3.14±0.57 % (cv. SCS370 Luiza LT1) for lyophilized samples. Sweet potatoes cultivars exhibited low values to total lipids and their values do not shows statistical variation. Total carbohydrates composition ranges between 32.85±0.07 % (cv. SCS372 Marina LT2) 11 and 16.99±0.044 % (cv. SCS371 Katiy LT1). The vitamin C content was highest to cv. SCS370 Luiza LT2 (57.17±4.32 %) and lowest to cv. SCS372 Marina LT1 (17.00±1.00 %) for in natura samples, but cv. SCS370 Luiza LT2 (69.78±2.20 %) shows the highest value for lyophilized samples. All sweet potatoes cultivars showed great content for the evaluated minerals with emphasis for the macrominerals content of cv. Beauregard LT1 and SCS370 Luiza LT1. The bioactive compound shows high variation between sweet potatoes cultivars. The phenolic highest values was observed to cv. SCS370 Luiza LT2 (3311.10±57.17 mg GAE.100g-1), and the lowest value was cv. Americana LT2 (102.62±1.22 mg GAE.100g-1), and those same samples showed the highest (148.45±1.31 mg CE.100g-1, cv. SCS370 Luiza LT2) and lowest (2.18±0.10 mgCE.100g-1, cv. Americana) total flavonoid composition. The total anthocyanins composition showed again highest value to cv. SCS370 Luiza LT2 (155.30±6.48 mg.100g-1) and lowest value to cv. SCS372 Marina LT2 (1.28±1.24 mg.100g-1). Total carotenoids result ranges by 34.04±0.66 mg.100g-1 (cv. Beauregard LT1) to 0.63±0.06 mg.100g-1 (cv.SCS371 Katiy LT2). The sweet potatoes antioxidant activity was great and the results by ABTS+ test ranges by 466.85±1.96 mM Trolox.100g-1 (cv. SCS370 Luiza LT2) to 128.26±4.40 mM Trolox.100g-1 (cv. SCS372 Marina LT1). By the FRAP teste, the highest antioxidant activity was again observed to cv. SCS370 Luiza LT2 (734.19±63.09 mM FeSO4.100g-1), and the lowest antioxidant activity was cv. Beauregard LT1 (18.42±1.28 mM FeSO4.100g-1). The X Rays diffractometry analysis enabled an attempt to assign the lyophilized sampled crystallinity that was considered by Type A and Type B. The infrared spectroscopy analyses showed similarity to the functional groups when compared the sweet potato samples among different batches. Thermogravimetric analysis indicates the sample thermal resistance. The electron microscopy scanning shows the lamella structure, blocks, and granular geometrical structure in the samples. Having in mind the results obtained, it is possible to support the new cultivars of sweet potatoes have an economic and nutritional added value, as they become an alternative of cultivation for small farmers, increasing their availability in the retail trade, as well as their use as industrial feedstock.