Quantificao e avaliao da bioacessibilidade in vitro de

micro e macroelementos em frutas, hortalias e cereais.

Andr Luiz Tognon

RIBEIRO PRETO - SP

2012

Dissertao apresentada ao Departamento de Qumica da Faculdade de Filosofia, Cincias e Letras de Ribeiro Preto da Universidade de So Paulo, como requisito para a obteno do ttulo de Mestre em Cincias (rea: Qumica).

Universidade de So Paulo Faculdade de Filosofia, Cincias e Letras de Ribeiro Preto Departamento de Qumica Programa de Ps-Graduao em Qumica

Quantificao e avaliao da bioacessibilidade in vitro de

micro e macroelementos em frutas, hortalias e cereais.

Andr Luiz Tognon

RIBEIRO PRETO SP

2012

Universidade de So Paulo Faculdade de Filosofia, Cincias e Letras de Ribeiro Preto

Departamento de Qumica

Dissertao apresentada ao Departamento de Qumica da Faculdade de Filosofia, Cincias e Letras de Ribeiro Preto da Universidade de So Paulo, como requisito para a obteno do ttulo de Mestre em Cincias (rea: Qumica).

Quantificao e avaliao da bioacessibilidade in vitro de

micro e macroelementos em frutas, hortalias e cereais.

Andr Luiz Tognon

Orientadora: Prof. Dra. Mrcia Andreia Mesquita Silva da Veiga

RIBEIRO PRETO - SP

2012

Universidade de So Paulo Faculdade de Filosofia, Cincias e Letras de Ribeiro Preto

Departamento de Qumica

Dissertao apresentada ao Departamento de Qumica da Faculdade de Filosofia, Cincias e Letras de Ribeiro Preto da Universidade de So Paulo, como requisito para a obteno do ttulo de Mestre em Cincias (rea: Qumica).

Agradeo a Deus por ter me concedido o dom de estudar, por ter me iluminado em

todos esses anos de estudo e na realizao desta dissertao de mestrado.

A Sabedoria radiante, no fenece, facilmente contemplada por aqueles que a amam

e se deixa encontrar por aqueles que a buscam. Ela mesma se d a conhecer aos que a

desejam. Quem por ela madruga no se cansa: encontra-a sentada porta.

Sabedoria 6,12-14

Por isso vos digo: no vos preocupeis com a vossa vida quanto ao que haveis de comer,

nem com o vosso corpo quanto ao que haveis de vestir... Buscai, em primeiro lugar, o

Reino de Deus e sua justia, e todas essas coisas vos sero acrescentadas. No vos

preocupeis, portanto, com o dia de amanh, pois o dia de amanh se preocupar consigo

mesmo.

Mateus 6,25-34

Minha gratido especial...

Aos meus pais, Luiz e Dirce, e ao meu irmo, Carlos, pelos incentivos e

auxlios que me deram em todos esses anos de estudos e por tudo que

fizeram por mim.

Agradecimentos

Prof. Dra. Mrcia Andreia Mesquita Silva da Veiga, pela oportunidade que

me concedeu de trabalhar em seu laboratrio, ajudando-me e incentivando-me na

realizao desta pesquisa de mestrado e em todos os assuntos que a envolviam, bem

como pelos seus ensinamentos, conselhos e sua amizade.

Prof. Dra. Delia Rita Tapia Blcido, por ter atuado como co-orientadora de

mestrado, fornecendo suporte para a realizao de algumas das anlises e dando dicas

muito teis durante a elaborao desta dissertao.

A todos os amigos do laboratrio da professora Mrcia, pela boa convivncia,

boas risadas e estudos.

minha namorada e futura esposa, Sara, pelo seu companheirismo, amizade e

compreenso.

FAPESP, processo n 2009/12061-9, pelo auxlio financeiro concedido.

E aos professores, funcionrios e colegas do Departamento de Qumica da

FFCLRP, que de uma forma ou de outra participaram de minha caminhada durante o

mestrado.

Lista de Figuras

Figura 1. Estruturas qumicas do Inositol, cido ftico e Fitato (forma mais desprotonada).................................................................................................................24

Figura 2. Os estereoismeros do inositol, destacando a estrutura do mio-inositol (figura retirada da referncia [66]).................................................................................25

Figura 3. O processo de absoro atmica. O ponto cheio representa o eltron e os traos horizontais representam os nveis de energia do tomo......................................30

Figura 4. O processo de absoro atmica. Neste caso a fonte de atomizao (gerao de tomos no estado gasoso) uma chama aquecida (tcnica de F AAS)....................30

Figura 5. Os principais componentes de um Espectrmetro de Absoro Atmica. Conforme indica a figura, a fonte de atomizao pode ser uma chama (F AAS) ou um forno (ET AAS).....................................................................................................................................31

Figura 6. As trs etapas do funcionamento de uma lmpada de ctodo oco usada nos Espectrmetros de Absoro Atmica............................................................................................32

Figura 7. Esquema de uma vlvula fotomultiplicadora usada no sistema de deteco de Espectrmetros de Absoro Atmica. A vlvula composta de nove (9) dinodos mantidos nos potenciais Ei (i = 0, 1, 2,..., 9).................................................................................34

Figura 8. Queimador de mistura prvia (queimador de fluxo laminar) usado em Espectrmetros de Absoro Atmica com Chama...................................................................36

Figura 9. Tpico Forno de Grafita usado em Espectrmetros de Absoro Atmica com Atomizao Eletrotrmica..................................................................................................................39

Figura 10. Representao esquemtica da digesto gastrointestinal de amostras alimentares para avaliao da bioacessibilidade de elementos qumicos (adaptado de Reddy et al., 2007)................................................................................................................................52

Figura 11. Correlaes entre as porcentagens de bioacessibilidade dos elementos e o contedo de cido ftico para as amostras cruas dos cereais analisados. As letras prximas aos pontos de cada grfico indicam o cereal correspondente ao ponto: A = Arroz, M = Milho, Am = Amaranto, e Q = Quinoa...................................................................83

Figura 12. Correlaes entre as porcentagens de bioacessibilidade dos elementos e o contedo de cido ftico para as amostras das frutas. As letras prximas aos pontos de cada grfico indicam a fruta correspondente ao ponto: C = Cupuau, G = Graviola, M = Ma, e B = Banana............................................................................................................................88

Figura 13. Correlaes entre as porcentagens de bioacessibilidade dos elementos e o contedo de cido ftico para as amostras das hortalias. As letras prximas aos pontos de cada grfico indicam a hortalia correspondente ao ponto: A = Alface, e V = Alfavaca........................................................................................................................89

Figura 14. Exemplo mostrando a interao simultnea do on Fe+2 com um fitato e o grupo carboxila de uma molcula de protena..............................................................90

Figura 15. Relao entre a porcentagem de bioacessibilidade mdia e o contedo de cido ftico mdio das trs classes de alimentos analisadas: cereais (C), frutas (F) e hortalias (H)................................................................................................................93

Lista de Tabelas

Tabela 1. Elementos qumicos atuando como cofatores para enzimas do metabolismo humano..............................................................................................................................2

Tabela 2. Alimentos analisados na pesquisa.................................................................43

Tabela 3. Fotografias digitais dos alimentos analisados na pesquisa............................45

Tabela 4. Condies instrumentais e analticas usadas na quantificao dos elementos qumicos (por ET AAS) nas solues provenientes das digestes totais (tanto das amostras alimentares quanto do material de referncia certificado) e do teste de bioacessibilidade in vitro.................................................................................................56

Tabela 5. Condies instrumentais e analticas usadas na quantificao dos elementos qumicos (nas solues provenientes das digestes totais das amostras alimentares) por F AAS..............................................................................................................................57

Tabela 6. Condies instrumentais e analticas usadas na quantificao dos elementos qumicos (nas solues provenientes da digesto total da amostra do material de referncia certificado) por F AAS...................................................................................58

Tabela 7. Condies instrumentais e analticas usadas na quantificao dos elementos qumicos (nas solues provenientes do teste de bioacessibilidade in vitro) por F AAS.................................................................................................................................58

Tabela 8. Parmetros de mrito para os elementos quantificados por F AAS e ET AAS na matriz resultante do procedimento de digesto cida das amostras (tanto das amostras alimentares, quanto da amostra do Material de Referncia Certificado).........................61

Tabela 9. Parmetros de mrito para os elementos quantificados por F AAS e ET AAS na matriz resultante do teste de bioacessibilidade in vitro..............................................61

Tabela 10. Valores do teste t de Student.......................................................................67

Tabela 11. Composio centesimal dos alimentos analisados, considerando apenas a parte comestvel (valores em porcentagem)....................................................................71

Tabela 12. Comparao entre os valores experimentais e certificados das quantidades totais (mg do elemento/100 g de amostra seca) dos elementos no Material de Referncia Certificado (NIST SRM 1515 Apple Leaves); nvel de confiana de 95%..................................................................................................................................73

Tabela 13. Valores de tcalculado para o teste t..................................................................73

Tabela 14. Quantidades totais dos micro e macroelementos determinados nos alimentos analisados........................................................................................................74

Tabela 15. Concentraes bioacessveis dos micro e macroelementos obtidas pelo mtodo da digesto gastrointestinal (teste de bioacessibilidade in vitro) dos alimentos analisados.........................................................................................................................76

Tabela 16. Contedo de cido ftico dos alimentos analisados (g de cido ftico/100 g de amostra alimentar seca)..............................................................................................77

Tabela 17. Comparao entre as quantidades bioacessveis de todos os elementos determinados nos alimentos mais e menos conhecidos pela populao brasileira em geral.................................................................................................................................81

Tabela 18. Relao entre as variaes da porcentagem de bioacessibilidade mdia e as variaes percentuais do contedo de cido ftico dos cereais crus e cozidos.............................................................................................................................86

Tabela 19. Comparao entre o contedo de cido ftico presente nos alimentos mais e menos conhecidos pela populao brasileira em geral....................................................94

ndice

1. INTRODUO ............................................................................ 1 1.1 Elementos qumicos no metabolismo humano ............................................. 1

1.2 Micro e macroelementos no metabolismo humano ........................................ 3 1.2.1 Clcio (Ca) - Macroelemento .................................................................................................... 4 1.2.2 Magnsio (Mg) - Macroelemento .............................................................................................. 5 1.2.3 Potssio (K) - Macroelemento ................................................................................................... 6 1.2.4 Sdio (Na) - Macroelemento ..................................................................................................... 7 1.2.5 Cobre (Cu) - Microelemento ...................................................................................................... 7 1.2.6 Ferro (Fe) - Microelemento........................................................................................................ 9 1.2.7 Zinco (Zn) - Microelemento ..................................................................................................... 10

1.3 Frutas, hortalias e cereais como fonte de micro e macroelementos.......... 11

1.4 Frutas, hortalias e cereais: uma viso geral sobre os alimentos estudados... .......................................................................................................... 12 1.4.1 Frutas, hortalias e cereais: os mais conhecidos pela populao brasileira ....................... 13 1.4.2 Frutas, hortalias e cereais: os menos conhecidos pela populao brasileira ................... 16

1.5 Bioacessibilidade de elementos em alimentos e as formas de determin-la....................................................................................................................... . 20

1.6 Fatores antinutricionais relacionados ao contedo de cido ftico em alimentos de origem vegetal... ............................................................................. 23

1.7 Composio centesimal de alimentos... ........................................................ 27

1.8 Determinao de elementos qumicos por Espectrometria de Absoro Atmica (AAS)... ................................................................................................... 29 1.8.1 F AAS ........................................................................................................................................ 35 1.8.2 ET AAS ..................................................................................................................................... 38

2. OBJETIVOS .............................................................................. 42

2.1 Objetivo principal ........................................................................................ 42 2.2 Outros objetivos ......................................................................................... 42

3. PARTE EXPERIMENTAL ......................................................... 43

3.1 Obteno dos alimentos para as anlises .................................................. 43

3.2 Reagentes e equipamentos ........................................................................ 46

3.3 Condies para as anlises ....................................................................... 48

3.4 Secagem dos alimentos ............................................................................. 48

3.5 Digesto total (mineralizao) .................................................................... 49

3.6 Material de referncia certificado ............................................................... 50

3.7 Teste de bioacessibilidade in vitro .............................................................. 51

3.8 Quantificao dos elementos qumicos por F AAS ou ET AAS .................. 53

3.8.1 Parmetros analticos de mrito das tcnicas de F AAS e ET AAS .................................... 59

3.9 Determinao do contedo de cido Ftico ................................................ 62

3.10 Determinao da composio centesimal ................................................ 62 3.10.1 Determinao de umidade .................................................................................................... 63 3.10.2 Determinao do contedo de lipdios ................................................................................. 63 3.10.3 Determinao do contedo de protenas ............................................................................. 64 3.10.4 Determinao do contedo de cinzas .................................................................................. 65 3.10.5 Determinao do contedo de carboidratos ........................................................................ 66

3.11 Tratamentos estatsticos e matemticos .................................................. 66 3.11.1 Intervalo de confiana ............................................................................................................ 66 3.11.2 Teste t ..................................................................................................................................... 68 3.11.3 Propagao de incertezas ..................................................................................................... 69

4. RESULTADOS E DISCUSSO ................................................ 71

4.1 Composio centesimal ............................................................................. 71

4.2 Validao da metodologia de digesto total (mineralizao) das amostras alimentares ....................................................................................................... 72

4.3 Quantidades totais dos micro e macroelementos presentes nos alimentos............................................................................................................74

4.4 Quantidades bioacessveis dos micro e macroelementos presentes nos alimentos............................................................................................................74

4.5 Contedo de cido ftico dos alimentos analisados.....................................76

4.6 Discusso dos resultados obtidos...............................................................77

4.6.1 Comparao entre as quantidades dos elementos nos cereais crus e cozidos ................. 77 4.6.2 Discusso sobre as quantidades totais e bioacessveis dos macro e microelementos ..... 79 4.6.3 Influncia do contedo de cido ftico nas bioacessibilidades ............................................. 82 4.6.4 Importncia nutricional dos fitatos .......................................................................................... 95

4.6.5 Discusso geral sobre as bioacessibilidades ........................................................................ 96 4.6.5.1 Zinco (Zn) ................................................................................................................................................... 96 4.6.5.2 Cobre (Cu) ................................................................................................................................................. 97 4.6.5.3 Ferro (Fe) ................................................................................................................................................... 97 4.6.5.4 Magnsio (Mg) ........................................................................................................................................... 97 4.6.5.5 Clcio (Ca) ................................................................................................................................................. 98 4.6.5.6 Sdio (Na) .................................................................................................................................................. 99 4.6.5.7 Potssio (K) ................................................................................................................................................ 99

5. CONCLUSES ....................................................................... 101

6. REFERNCIAS ....................................................................... 103

Resumo

Os micro e macroelementos so nutrientes essenciais para o correto funcionamento do metabolismo humano, participando direta ou indiretamente de diversas funes metablicas e estruturais do organismo, tais como cofatores de enzimas, equilbrio osmtico nas interfaces de membranas biolgicas, biossinalizao, constituintes de biomolculas importantes para o organismo, dentre outros. O consumo de frutas, hortalias e cereais na dieta uma forma de se obter as necessidades dirias destes nutrientes, uma vez que se trata de um grupo de alimentos ricos nesses elementos. Levando em conta que apenas uma parcela dos nutrientes de um alimento bioacessvel durante a digesto humana, avaliar a bioacessibilidade destes nutrientes muito importante. Esta pesquisa de mestrado destinou-se a quantificar, por meio de tcnicas espectromtricas de absoro atmica, o teor de micro e macroelementos em alimentos dentro do grupo das frutas, hortalias e cereais (mais e menos conhecidos pela populao brasileira em geral), e posteriormente avaliar, por meio de um teste in vitro, a bioacessibilidade destes elementos nos alimentos. Alm disso, visando buscar correlaes entre os resultados, a composio centesimal e o contedo de cido ftico dos alimentos analisados foram tambm determinados. A composio centesimal dos alimentos revelou que os pseudocereais amaranto e quinoa so fontes importantes de protenas para os humanos. No que diz respeito aos cereais, evidenciou-se que o processo de cozimento provoca uma diminuio dos contedos totais dos micro e macroelementos determinados na pesquisa, mas tambm faz com que as porcentagens de bioacessibilidade aumentem consideravelmente em relao aos cereais crus, mostrando que o maior aproveitamento do potencial nutritivo dos cereais analisados no que tange aos micro e macroelementos estudados obtido quando os cereais esto cozidos. As quantidades totais e bioacessveis dos elementos nos alimentos permitiram constatar que existe um relacionamento entre a quantidade de um determinado elemento qumico necessria na dieta diria dos seres humanos, e a quantidade deste mesmo elemento presente nas frutas, hortalias e cereais analisados na pesquisa de mestrado, pois para os macroelementos estas quantidades (total e bioacessvel) foram, de modo geral, maiores do que as correspondentes quantidades para os microelementos. Alm disso, os resultados mostraram que as hortalias analisadas podem atuar como boas fontes de clcio (Ca) para a dieta diria dos seres humanos, e que o macroelemento potssio (K) possui as maiores quantidades totais e bioacessveis, informao que se encontra em concordncia com o fato de este elemento (o K) ser fundamental no

crescimento de qualquer espcie vegetal, e de que todos os alimentos analisados na pesquisa so provenientes direta ou indiretamente de espcies vegetais. De modo geral observou-se que a quantidade bioacessvel dos elementos nos alimentos menos conhecidos maior ou igual em relao s correspondentes quantidades presentes nos alimentos mais conhecidos pela populao brasileira em geral, demonstrando o potencial nutritivo das frutas, hortalia e cereais menos conhecidos analisados. A determinao do contedo de cido ftico (fitatos) dos alimentos permitiu evidenciar a tendncia de que quanto maior o contedo de cido ftico de um alimento, menor a porcentagem de bioacessibilidade mineral (micro e macroelementos). Para os cereais observaram-se algumas contradies a esta tendncia, que possibilitaram concluir que a influncia do cido ftico (e seus fitatos) na bioacessibilidade mineral depende das partes dos gros cereais (pericarpo, endosperma ou grmen) que alojam as maiores porcentagens do contedo total tanto de cido ftico, quanto dos elementos qumicos nutrientes. Alm disso, os resultados tambm permitiram concluir que os fitatos possuem diferentes intensidades de ligao com os ctions dos elementos nutrientes presentes nas amostras alimentares; desse modo, a influncia dos fitatos na bioacessibilidade maior para alguns elementos e menor para outros, dependendo da estabilidade dos complexos mineral-fitatos. Comparando tipo a tipo os alimentos menos conhecidos e os mais conhecidos pela populao brasileira em geral, constatou-se que mesmo tendo contedos de cido ftico comparveis aos alimentos mais conhecidos, nos alimentos menos conhecidos esse contedo exerce uma influncia menor sobre a bioacessibilidade mineral de forma geral, mostrando que os alimentos menos conhecidos estudados possuem um valor nutricional no que tange aos micro e macroelementos comparvel e, em alguns casos, at maior do que os alimentos menos conhecidos. Levando em conta que o cido ftico (e seus fitatos) tambm pode apresentar benefcios para a sade, os resultados permitiram concluir que o amaranto e a quinoa so alimentos com notveis propriedades nutricionais, pois combinam um significativo contedo de cido ftico com boas quantidades bioacessveis dos micro e macroelementos determinados na pesquisa de mestrado.

Abstract

The micro and macroelements are essential nutrients for proper functioning of the human metabolism, directly or indirectly participating in various metabolic functions and structural organization, such as cofactors of enzymes, osmotic equilibrium at the interface of biological membranes, biosignaling, important constituents of biomolecules for body, among others. The consumption of fruits, vegetables and cereals in the diet is a way to obtain the daily requirements of these nutrients, since it is a group of foods rich in these elements. Taking into account that only a portion of the nutrients of a food is bioaccessible during human digestion, assess the bioaccessibility these nutrients is very important. This research aimed to quantify, by means of atomic absorption spectrometric techniques, the micro and macroelements content in foods within of group of fruits, vegetables and cereals (more or less known by Brazilian population in general), and subsequently evaluating, by means of an in vitro test, the bioaccessibility these elements in the food. Furthermore, in order to seek correlations between the results, the percent composition and phytic acid content of foods analyzed were also determined. The percent composition of food revealed that the pseudocereals amaranth and quinoa are important sources of protein for humans. With regard to cereals, it became clear that the cooking process causes a decrease in the total contents of micro and macroelements determined in the research, but also makes the percentages of bioaccessibility increase considerably compared to raw grains, showing that the more nutritional potential of cereals analyzed (in relation to micro and macroelements studied) is obtained when the cereals are cooked. The total and bioaccessibles amounts of elements in foods allowed to observe that there is a relationship between the amount of a chemical element necessary in the daily diet of humans, and the amount of that element present in fruits, vegetables and cereals analyzed in the research, because for the macroelements these quantities (total and bioaccessible) were generally larger than those corresponding to the microelements. Furthermore, the results showed that the vegetables analyzed can act as good sources of calcium (Ca) for the daily diet of humans, and that the macroelement potassium (K) has the largest totals and bioaccessibles quantity, information that is in accordance with the fact of the K be essential in the growth of any plant species, and that all foods analyzed in this research are derived directly or indirectly from plant species. Overall it was observed that the amount bioaccessible of elements in the food less known is equal or greater in relation to the corresponding quantities present in the foods well known by Brazilian population,

demonstrating the nutritive potential of fruits, vegetable and cereals less known analyzed. The determination of content of phytic acid (phytates) of foods allowed to evidence the trend of that as higher the phytic acid content of a food, lower the percentage of bioaccessibility mineral (micro and macroelements). For cereals was observed some contradictions to this trend, which allowed to conclude that the influence of phytic acid (and their phytates) in the bioaccessibility mineral depends of part of cereal grains (pericarp, endosperm and germ) that contains the largest percentages of total content of phytic acid and of chemical elements nutrients. Furthermore, the results also showed that the phytate have different intensities of connection with the cations of nutrients elements present in food samples; thus the influence of phytic acid in bioaccessibility is greater for some elements and smaller for other, depending on stability of mineral-phytate complexes. Comparing type by type the foods less and well known by Brazilian population in general, it was found that even with phytic acid content comparable to the most popular foods, in less known foods this content has a minor influence on the mineral bioaccessibility in general, showing that the foods less known studied have a nutritional value in relation to micro and macroelements comparable and, in some cases, greater than the well known foods. Taking into account that the phytic acid (and their phytates) can also bring health benefits, the results showed that amaranth and quinoa are foods with remarkable nutritional properties, since they combine a significant content of phytic acid with good bioaccessibles amounts of micro and macroelements determined in the research.

1

1. Introduo

1.1. Elementos qumicos no metabolismo humano

Na Bioqumica, o metabolismo pode ser definido como uma atividade celular altamente coordenada na qual diversos sistemas multienzimticos (vias metablicas) atuam conjuntamente visando a algumas funes bsicas, necessrias manuteno da vida [1]. Em um papel no to quanto evidente ao dos sistemas multienzimticos, os elementos qumicos ingeridos diariamente na dieta dos seres humanos so de especial e fundamental importncia, estando envolvidos como cofatores de enzimas, equilbrio osmtico nas interfaces de membranas biolgicas, biossinalizao, constituintes de biomolculas importantes para o organismo, dentre outros. Estes elementos qumicos so denominados, na Nutrio, de minerais.

Os minerais (elementos qumicos) ingeridos na dieta podem ser classificados como macrominerais (macroelementos) e microminerais (microelementos). Os macrominerais so aqueles que precisam estar em quantidades considerveis no organismo humano para se ter uma vida saudvel. Sdio (Na), potssio (K), magnsio (Mg) e clcio (Ca) so todos considerados macrominerais. Os microminerais tambm so importantes para a manuteno da vida, s que em quantidades menores do que as dos macrominerais. Os microelementos tambm so conhecidos como elementos-trao e considerados to essenciais como as vitaminas; dentre eles pode-se citar: cobre (Cu), zinco (Zn) e ferro (Fe). Na seo seguinte dar-se- uma definio mais precisa a respeito de macro e microminerais.

Muitas enzimas que participam de diversas vias metablicas humanas possuem alguns desses elementos j citados atuando como cofatores. Um cofator enzimtico pode ser definido como uma pequena molcula orgnica ou inorgnica (ou at mesmo um on metlico) que necessrio para a funo de uma determinada enzima. A tabela a seguir, adaptada de [1], mostra alguns exemplos de enzimas cujos cofatores so ons metlicos.

2

Tabela 1. Elementos qumicos atuando como cofatores para enzimas do metabolismo humano

on do elemento Enzima Cu+2 Citocromo oxidase

Fe+2 ou Fe+3 Citocromo oxidase, catalase, peroxidase Mg+2 Hexoquinase, glicose 6-fosfatase K+ Piruvato quinase

Zn+2 Anidrase carbnica, lcool desidrogenase

O exemplo mais tpico do envolvimento de macrominerais (macroelementos) no equilbrio osmtico nas interfaces de membranas biolgicas a bomba de sdio e potssio. Em praticamente toda clula animal (incluindo os humanos), a concentrao de Na+ menor na clula que no meio circundante, e a concentrao de K+ maior, sendo esse equilbrio mantido por meio de um transporte ativo primrio na membrana plasmtica envolvendo a enzima ATPase Na+K+. Desse modo, para manter o correto funcionamento deste sistema de transporte ativo primrio (que tambm crtico para o funcionamento de alguns sistemas de transporte ativo secundrio no metabolismo dos humanos) fundamental manter, atravs da dieta, os nveis de Na+ e K+ adequados no organismo.

Os elementos qumicos ingeridos na dieta (principalmente os macroelementos, ou macrominerais) tambm esto envolvidos em processos de biossinalizao do metabolismo humano. A habilidade das clulas de receber e reagir a sinais vindos do outro lado da membrana plasmtica fundamental para a vida. Embora o nmero de sinais biolgicos seja enorme, os organismos (incluindo o humano) usam apenas alguns poucos mecanismos evolucionrios para detectar sinais extracelulares e transform-los em alteraes intracelulares e vice-versa. Os mais simples transdutores de sinais so os canais inicos presentes na membrana plasmtica, os quais se abrem ou fecham em resposta ligao de ligantes qumicos ou a alteraes no potencial transmembrana. A excitabilidade de clulas sensoriais, neurnios e micitos depende dos canais inicos, transdutores de sinais que fornecem uma via regulada para a movimentao de ons inorgnicos, tais como o Na+, K+ e Ca+2 atravs da membrana plasmtica, em resposta a vrios estmulos [1]. Isto mostra, mais uma vez, a importncia desses macroelementos para a vida humana e a necessidade de se ter uma dieta que supra as necessidades dos mesmos para o organismo diariamente.

Um exemplo da importncia dos microelementos (microminerais) para o organismo humano so as protenas conjugadas conhecidas como metaloprotenas. As protenas conjugadas so aquelas que tm permanentemente associado cadeia de

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aminocidos um ou mais dos chamados grupos prostticos, que podem ser lipdios (lipoprotenas), aucares (glicoprotenas) e metais (metaloprotenas). Exemplo de metaloprotena com seu grupo prosttico a lcool desidrogenase, cujo grupo prosttico o ction do elemento Zn. A hemoglobina, a protena carreadora de oxignio do plasma sanguneo, um exemplo de uma hemoprotena que tem como grupo prosttico o grupo Heme, uma estrutura porfirnica contendo um on de Fe+2, que por sua vez classificado como um microelemento (micromineral). Este on metlico exerce uma funo muito importante na hemoglobina, pois ele que faz a ligao com o oxignio sanguneo. De forma geral, a atividade das protenas conjugadas dependente dos seus grupos prostticos [1].

Todos esses exemplos ilustram como os elementos qumicos ingeridos na dieta humana exercem aes diretas e fundamentais para o bom funcionamento do metabolismo, e ressaltam a importncia de se escolher os alimentos adequados para que as necessidades de micro e macroelementos (micro e macrominerais) sejam atendidas diariamente.

1.2. Micro e macroelementos no metabolismo humano

Todos os nutrientes usados na alimentao humana podem ser classificados em dois grupos: macronutrientes e micronutrientes. Os macronutrientes so macromolculas que podem ser digeridas, absorvidas e utilizadas como fontes de energia e como substrato para a sntese de carboidratos, gorduras e protenas necessrias para manter a integridade celular e do metabolismo [2]; os principais macronutrientes da alimentao so os carboidratos, as protenas e os lipdios. Os macronutrientes recebem essa designao em virtude de serem necessrios em maior quantidade (na ordem de gramas) na dieta diria em relao aos outros nutrientes (micronutrientes). Os micronutrientes, por sua vez, tambm so nutrientes necessrios para manter a integridade celular e do metabolismo; no entanto, ao contrrio dos macronutrientes, os micronutrientes so requeridos em pequenas quantidades (na ordem de miligramas a microgramas) na dieta diria. Fazem parte do grupo dos micronutrientes as vitaminas e os minerais.

Falando especificamente dos minerais, objetos de estudo desta dissertao, eles so uma grande classe de micronutrientes, sendo em sua maioria considerados essenciais. So tradicionalmente divididos em macrominerais (macroelementos ou elementos de volume) e microminerais (microelementos ou elementos trao). Mais

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recentemente, o termo elementos ultra-trao tem sido utilizado para descrever os elementos consumidos em quantidades medidas em microgramas (g) a cada dia. Os macrominerais (macroelementos), tais como Ca (Clcio), P (Fsforo), Na (Sdio), K (Potssio) e Mg (Magnsio), so necessrios em quantidades de 100 mg/dia ou mais na dieta, enquanto os microminerais (microelementos), tais como Fe (Ferro), Se (Selnio), Cu (Cobre) e Zn (Zinco), so necessrios em quantidades muito menores, tipicamente menos que 15 mg/dia. Apenas para citar, exemplos de elementos ultra-trao so: F (Flor), Mo (Molibdnio), V (Vandio), Ni (Nquel), Li (Ltio), B (Boro) e Br (Bromo).

No escopo desta dissertao de mestrado sero considerados alguns macro e microminerais (macro e microelementos) selecionados. Assim, segue-se agora uma descrio mais detalhada dos macro e microelementos que foram analisados neste trabalho, dando nfase na forma como eles atuam no metabolismo humano, bem como as fontes alimentares nas quais eles podem ser adquiridos na dieta.

1.2.1. Clcio (Ca) Macroelemento O clcio (do latim calx cal) foi descoberto por Sir Hunphrey Davy (Qumico

ingls), em 1808, quando promovia a eletrlise do xido de clcio (CaO) com xido de mercrio (HgO) [3]. So muitos os istopos naturais (40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca e 48Ca), sendo 40Ca o mais abundante.

o quinto elemento mais abundante da crosta terrestre (cerca de 3 % em massa). Trata-se de um elemento essencial vida animal; o corpo humano contm aproximadamente 1,5 a 2 % em massa de clcio, 99 % deste concentrado nos ossos e dentes, e o restante 1% est no sangue, fluidos extracelulares e dentro das clulas dos tecidos moles, onde regula muitas funes metablicas importantes. O sangue contm da ordem de 1 g/L de Ca; os ossos contm na base de 110 g/Kg.

A ingesto adequada de clcio necessria para permitir ganhos timos na massa e densidade ssea nos anos iniciais da vida e na adolescncia. Este elemento qumico desempenha um papel fundamental no organismo das mulheres, pois participa de processos importantes durante a gravidez e a lactao. Alm de sua funo na construo e manuteno de ossos e dentes, o clcio tambm possui uma srie de papis metablicos nas clulas de todos os outros tecidos. As funes de transporte das membranas celulares so influenciadas pelo clcio; este elemento afeta a liberao dos neurotransmissores nas ligaes sinpticas, a funo dos hormnios proticos e a liberao ou ativao de enzimas intra e extracelulares. O clcio tambm necessrio para a transmisso nervosa e regulao da funo muscular e cardaca. Os ons clcio

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(Ca+2) atuam como cofatores em vrias reaes enzimticas, inclusive na converso de protrombina em trombina, que auxilia na polimerizao do fibrinognio em fibrina, passo final na formao de cogulos de sangue. Por todos esses fatos expostos, evidencia-se o importante papel que o macroelemento (ou macromineral) clcio desempenha no organismo humano.

No que diz respeito s fontes alimentares de clcio, as hortalias de folhas verdes escuras como a couve, folhas de mostarda e brcolis, so boas fontes de clcio na dieta. As sardinhas, salmo enlatado, moluscos e ostras tambm so fontes importantes de clcio. No entanto, os alimentos mais usados como fonte deste elemento na dieta diria da maioria das pessoas so o leite, os queijos, pes, sorvetes, bolos e biscoitos.

A deficincia de clcio na dieta (e, conseqentemente, no organismo) ocasiona vrios distrbios, dentre os quais se pode citar a osteoporose, e tambm vrias doenas crnicas como o cncer de clon e a hipertenso, que ocorrem comumente nas sociedades ocidentais, inclusive a do Brasil. Apesar disso, uma ingesto muito alta de clcio (isto , 2000 mg ou mais por dia), especialmente em uma pessoa com um alto nvel de vitamina D, uma causa potencial de hipercalcemia; este distrbio pode levar calcificao excessiva em tecidos moles, especialmente os rins, sendo um risco para a manuteno da vida. Alm disso, altas ingestes de clcio (na forma catinica, Ca+2) tambm podem interferir na absoro de outros ctions bivalentes, como ferro (Fe+2), zinco (Zn+2) e mangans (Mn+2) [4].

1.2.2. Magnsio (Mg) Macroelemento O magnsio (de Magnsia, distrito da Tesslia Grcia) foi descoberto em 1755

por Joseph Black (Mdico, Qumico e Fsico britnico). Em 1808, Sir Hunphrey Davy o isolou aquecendo um amlgama formado na eletrlise da mistura de xido de magnsio (MgO) com xido de mercrio (HgO) [3]. Existem trs istopos naturais deste elemento (24Mg, 25Mg e 26Mg).

O magnsio o segundo ction intracelular mais abundante (aps o potssio) no corpo humano. O organismo do ser humano adulto contm aproximadamente de 20 a 28 g de magnsio, dos quais cerca de 60 % se encontram nos ossos, 26 % nos msculos e o restante nos tecidos moles e fluidos corporais.

A principal funo do magnsio estabilizar a estrutura do ATP nas reaes enzimticas dependentes de ATP. O ction magnsio (Mg+2) um co-fator para mais de 300 enzimas envolvidas no metabolismo de componentes alimentares e na sntese de

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muitas molculas importantes. Entre as reaes que necessitam de magnsio esto a sntese de cidos graxos e protenas, a fosforilao da glicose e seus derivados na via glicoltica, e as reaes da transcetolase. O magnsio desempenha um papel na transmisso e atividade neuromuscular, trabalhando em conjunto e contra os efeitos do clcio, dependendo do sistema envolvido; na contrao muscular normal, o clcio atua como um estimulador e o magnsio atua como um relaxante. As altas ingestes de magnsio esto associadas ao aumento da densidade ssea [5].

O magnsio abundante em muitos alimentos e a dieta comum deve fornecer quantidades adequadas deste elemento. Boas fontes so as sementes, nozes, leguminosas e cereais integrais modos, assim como hortalias de folhas verde-escuras, uma vez que o magnsio um constituinte essencial da clorofila. Outras fontes comuns do elemento so: leite, peixes, carnes e frutas (laranjas, mas e bananas).

Apesar de muito rara, so sintomas da deficincia grave de magnsio: tremores, espasmos musculares, mudanas de personalidade, anorexia, nusea e vmito. A depleo moderada de magnsio em geral causada por ingestes dietticas persistentemente baixas do elemento, ocorrendo em indivduos que evitam o consumo de hortalias de folhas verde-escuras, leite e outras boas fontes de magnsio.

1.2.3. Potssio (K) Macroelemento O potssio (do latim kalium lcali) foi descoberto por Sir Hunphrey Davy, em

1807, quando promovia a eletrlise do hidrxido de potssio (KOH) fundido; o elemento possui trs istopos naturais: 39K, 40K e 41K [3].

O ction potssio (K+) o principal ction do fluido intracelular, e est presente em pequenas quantidades no fluido extracelular; esta situao mantida pelas bombas de sdio-potssio localizadas na membrana plasmtica das clulas humanas.

Juntamente com o sdio, o potssio est envolvido na manuteno do equilbrio hdrico normal, equilbrio osmtico e o equilbrio cido-base. Juntamente com o clcio, ele importante na regulao da atividade neuromuscular. O potssio tambm promove o crescimento celular.

As principais fontes de potssio na alimentao humana so: frutas, hortalias, carne fresca e produtos de laticnio. As necessidades mnimas de potssio para adultos esto entre 1600 mg e 2000 mg por dia, mas nveis mais altos so recomendados pela possibilidade do potssio prevenir a hipertenso. Ingestes insuficientes de potssio podem causar hipertenso [6] e osteoporose [7]. A principal razo para as ingestes precrias do elemento o consumo inadequado de frutas e vegetais na dieta diria.

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1.2.4. Sdio (Na) Macroelemento O sdio (do latim natrium) foi descoberto por Sir Hunphrey Davy, em 1807,

quando promovia a eletrlise do hidrxido de sdio (NaOH) fundido. O nico istopo natural do elemento o 23Na [3].

O ction sdio (Na+) o principal ction do fluido extracelular. Vrias secrees intestinais, tais como a bile e o suco pancretico, contm quantidades substanciais de sdio. Aproximadamente 35 a 40 % do total de sdio corporal est no esqueleto.

Como o ction predominante do fluido extracelular, o sdio regula o seu volume e o volume do plasma sanguneo. O sdio tambm auxilia na conduo de impulsos nervosos e no controle da contrao muscular.

A principal fonte de sdio na dieta diria o cloreto de sdio (NaCl), ou sal de cozinha comum, do qual o sdio constitui 40 % em massa. Os alimentos de origem protica geralmente contm mais sdio de ocorrncia natural do que os vegetais e gros, enquanto as frutas possuem pouco sdio. Alguns exemplos de alimentos da dieta humana que so fontes de sdio so: leite e derivados (queijos, por exemplo), ovos, carnes em geral, produtos enlatados, dentre outros. Na grande maioria da populao, o consumo de sdio se faz atravs de alimentos industrializados que trazem direta ou indiretamente potenciais problemas para a sade do indivduo. Desta forma, aconselha-se que a ingesto de sdio seja feita atravs de alimentos mais saudveis, tais como cereais (milho e seus derivados, por exemplo), frutas em geral, legumes, e hortalias.

Uma ingesto isolada excessiva de sdio pode causar edema e hipertenso. Mais preocupante a ingesto excessiva persistente de sdio; alm de provocar a hipertenso, a ingesto excessiva de sdio est associada maior excreo urinria de clcio [8]. A deficincia de sdio no organismo responsvel por alguns distrbios tais como letargia (perda temporria e completa da sensibilidade e do movimento), fraqueza e convulses. No entanto, os maiores problemas esto associados ao consumo excessivo de sdio. Deste modo, apesar de ser um macroelemento (macromineral) essencial manuteno do correto funcionamento do metabolismo humano, o sdio em excesso pode ser prejudicial sade. Isto enfatiza a importncia de se escolher alimentos mais saudveis na dieta que forneam as necessidades dirias de sdio de forma adequada e balanceada.

1.2.5. Cobre (Cu) Microelemento O cobre (do latim cuprum, da ilha de Chipre) um metal conhecido desde a

Antiguidade. usado desde pocas remotas pelo homem, sob a forma pura ou

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combinada ao estanho, constituindo o Bronze. So conhecidos dois istopos naturais desde elemento: 63Cu e 65Cu [3].

O cobre, um constituinte normal do sangue, um micronutriente (dentro da classe dos microminerais ou microelementos) essencial. O interesse pelo cobre e vrios outros microelementos aumentou em vista das muitas funes relacionadas aos tecidos e ao risco potencial de deficincia [8].

O cobre um componente de muitas enzimas e as manifestaes clnicas da deficincia de cobre so atribuveis a falhas enzimticas. Ele indispensvel na absoro do ferro, na sntese da hemoglobina, na manuteno da sade ssea e do sistema nervoso central. Por meio do envolvimento das protenas de transporte de eltrons que contm cobre, este ltimo tambm participa da produo de energia mitocondrial. O cobre participa da constituio da enzima chamada superxido dismutase, que catalisa reaes protetoras contra agentes oxidantes e radicais livres, e promove a sntese de melanina e catecolaminas. Estes exemplos evidenciam que o cobre no organismo humano est, em sua maioria, associado a protenas que desempenham diversas funes; isto reforado pelo fato de no se observarem altas taxas de excreo para este elemento, uma vez o metabolismo humano evita a excreo de protenas essenciais.

Os alimentos com boas quantidades de cobre (adequadas para satisfazer as necessidades dirias deste elemento na dieta humana) so os mariscos (ostras), vsceras (fgado, rim), carnes de msculos, chocolate, nozes, gros de cereais, leguminosas secas e frutas secas. Em geral, as frutas e os vegetais contm pouco cobre, mas podem tambm servir como fonte deste elemento na dieta diria.

A deficincia de cobre caracterizada por distrbios como a anemia, neutropenia (diminuio do nmero de neutrfilos no sangue) e anormalidades esquelticas, especialmente a desmineralizao. Outras alteraes tambm podem ocorrer, tais como a despigmentao de cabelo e pele.

A toxicidade do cobre pelo consumo de alimentos considerada impossvel, pois os alimentos que geralmente so usados na dieta diria dos indivduos no apresentam grandes teores do elemento; porm a toxicidade por suplementao excessiva ou por sais de cobre utilizados na agricultura foi relatada. Sintomas comuns de ingestes txicas de cobre so a cirrose heptica e anormalidades na formao das hemcias.

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1.2.6. Ferro (Fe) Microelemento O ferro (do latim ferrum) um elemento qumico conhecido desde tempos

antigos; existiu a chamada Idade do Ferro, iniciada por volta de 1100 a. C., com a introduo do elemento na Europa. So conhecidos quatro istopos naturais do ferro: 54Fe, 56Fe, 57Fe e 58Fe [3].

O ferro foi reconhecido como um nutriente essencial h mais de um (1) sculo. Os homens adultos saudveis tm cerca de 3,6 g de ferro corporal, enquanto as mulheres tm cerca de 2,4 g. O ferro altamente conservado pelo corpo. Aproximadamente 90 % so recuperados e reutilizados a cada dia; o resto excretado, principalmente na bile. O ferro da dieta deve estar disponvel para manter este equilbrio, suprindo esta lacuna de 10 %, caso contrrio, resultar em sua deficincia.

As funes do ferro relacionam-se sua habilidade de participar das reaes de oxidao e reduo. Quimicamente, o ferro um elemento altamente reativo que pode interagir com o oxignio para formar intermedirios com o potencial de danificar membranas celulares ou degradar o DNA. O ferro, dessa forma, precisa estar firmemente ligado a protenas para impedir esses efeitos potencialmente destrutivos. O metabolismo do ferro complexo porque este elemento est envolvido em muitos aspectos da vida, inclusive na funo das hemcias, na atividade da mioglobina e nas aes de vrias enzimas heme e no heme (as enzimas heme so aquelas que apresentam o grupo prosttico chamado Heme, uma estrutura porfirnica contendo o ction Fe+2; as enzimas no heme no apresentam tal grupo prosttico). O ferro possui um papel importante na respirao humana, auxiliando o transporte de oxignio (O2) e dixido de carbono (CO2) no sangue. um componente ativo dos citocromos (complexos proticos) envolvidos no processo de respirao celular e gerao de energia (ATP). Apenas para enfatizar a importncia do ferro na dieta, destaca-se a funo que o mesmo desempenha na respirao humana. A hemoglobina uma protena presente nas hemcias do sangue e responsvel pelo transporte de O2 e CO2 durante a respirao. Esta protena contm o grupo Heme (que por sua vez possui em sua constituio o ction Fe+2); a hemoglobina trabalha de duas maneiras: o Fe+2 do grupo Heme se combina com o oxignio nos pulmes; em seguida, o Heme libera o oxignio nos tecidos, onde captura o dixido de carbono, transportando-o at os pulmes e o liberando ali para ser exalado na respirao. A mioglobina, tambm uma protena que contm o grupamento Heme, serve como um reservatrio de oxignio dentro do msculo. Por todos esses exemplos apresentados, constata-se a grande importncia que

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o micromineral (ou microelemento) Ferro possui para a manuteno da integridade celular e do metabolismo humano.

A melhor fonte de ferro na dieta o fgado, seguido por frutos do mar (ostras e peixes), rim, corao, carne magra e aves. Os feijes secos e as hortalias so as melhores fontes vegetais. Alguns outros alimentos que fornecem ferro so gemas de ovos, frutas e cereais.

A deficincia de ferro na dieta a causa da mais comum de todas as doenas nutricionais: a anemia. Tal doena prevalecente em crianas e mulheres em idade frtil, sobretudo devido a hbitos nutricionais precrios. A anemia pode ser corrigida pelo fornecimento de ferro na forma de suplementos (sulfatos ou gliconatos ferrosos) at que os parmetros sanguneos voltem ao normal. Os principais sintomas do indivduo anmico so: fraqueza, indisposio, fadiga generalizada, falta de apetite e palidez da pele.

1.2.7. Zinco (Zn) Microelemento O zinco (do alemo zink) foi descoberto por Andreas S. Malggraf, em 1746. Mas

h indcios histricos de que o elemento era usado na ndia j no sculo XIII. Os istopos naturais do elemento so: 64Zn, 66Zn, 67Zn, 68Zn e 70Zn.

O zinco est abundantemente distribudo em todo o corpo humano, sendo o segundo micromineral (microelemento) mais abundante do organismo (o microelemento mais abundante o ferro). O corpo humano possui cerca de 2 a 3 g de zinco, com as maiores concentraes no fgado, pncreas, rins, ossos e msculos. Outros tecidos com concentraes considerveis do elemento incluem vrias partes do olho, prstata, espermatozide, pele, cabelo e unhas dos dedos das mos e dos ps [2]. O zinco primariamente um on intracelular (na forma de Zn+2), que funciona em associao com mais de 300 enzimas diferentes de vrias classes.

O zinco participa de reaes que envolvem a sntese e degradao de metablitos principais (carboidratos, lipdios e protenas) e cidos nuclicos (DNA e RNA). O elemento tambm desempenha papis estruturais importantes, pois participa da constituio de protenas, e funciona como um sinal intracelular nas clulas cerebrais. O zinco est envolvido ainda na estabilizao de estruturas de protenas e cidos nuclicos, e na integridade de organelas subcelulares, assim como nos processos de transporte, funo imune e expresso da informao gentica. Estas funes citadas evidenciam a grande importncia que o micromineral zinco apresenta dentro do metabolismo humano.

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Na alimentao humana, a forma mais prontamente disponvel de zinco encontrada na carne de animais, em particular nas carnes vermelhas e aves. Outras fontes satisfatrias do elemento so: peixes, ostras (que so especialmente ricas em zinco) e outros mariscos, fgado, cereais de gros integrais, nozes e produtos de soja. No geral, a ingesto de zinco correlaciona-se com a ingesto de protenas.

Os sinais clnicos da deficincia de zinco em seres humanos foram descritos pela primeira vez em meninos no Ir e Egito e incluam pequena estatura, hipogonadismo (termo mdico para um defeito no sistema reprodutor que resulta na diminuio da funo das gnadas, isto , ovrios e testculos) e leve anemia [9]. A principal causa da deficincia de zinco o emprego de uma dieta rica em cereais no refinados (integrais) e pes no fermentados, que contm altos nveis de fibras e fitato, os quais formam um complexo de coordenao com o zinco (ons Zn+2) no intestino e impedem sua absoro. Sintomas adicionais da deficincia deste elemento incluem a cura demorada de ferimentos e o desenvolvimento de diversas leses na pele.

1.3. Frutas, hortalias e cereais como fonte de micro e macroelementos

Nas ltimas dcadas, condies favorveis ocorrncia de deficincias nutricionais tm sido gradativamente substitudas por epidemias de obesidade e doenas crnicas relacionadas ao consumo excessivo e desequilibrado de alimentos. Segundo Claro [10], o padro diettico associado obesidade e a outras doenas crnicas caracterizado essencialmente pelo consumo insuficiente de frutas, legumes, verduras e pelo consumo excessivo de alimentos de alta densidade energtica e ricos em gorduras, acares e sal.

O consumo insuficiente de hortalias e frutas um fator de risco relacionado causa de doenas crnicas no transmissveis para a populao. Esses alimentos so importantes para uma dieta saudvel, pois so fontes de micro e macroelementos, fibras e de outros componentes com propriedades funcionais. As frutas e hortalias tm baixa densidade energtica, o que favorece a manuteno saudvel da massa corporal [11].

No menos importante que as frutas e hortalias so os cereais. Os cereais

possuem propriedades nutritivas (micro e macroelementos, vitaminas, protenas), energticas e fortificantes. As propriedades energticas dos cereais esto relacionadas, sobretudo, ao alto teor de carboidratos que eles possuem; j as propriedades fortificantes so o resultado dos seus bons contedos de fibras. Nomeadamente estas ltimas so

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essencias ao bom funcionamento do organismo, promovendo a regulao da atividade intestinal e tambm o controle dos nveis de colesterol e diabetes.

Com estes poucos aspectos que j foram expostos a respeito de frutas, hortalias e cereais, pode-se evidenciar a importncia que estes alimentos tm na alimentao humana, promovendo uma dieta mais saudvel e fornecendo uma substancial contribuio aos contedos dirios de micro e macroelementos para o metabolismo.

Dentro do grupo das frutas, hortalias e cereais, pode-se destacar aqueles que so mais consumidos pela populao brasileira, pois j esto a muito tempo inseridos na cultura alimentar das pessoas: banana e ma (frutas), alface (hortalia), arroz e milho (cereais). No entanto, existem outras variedades alimentares dentro deste grupo que so menos comuns perante a populao brasileira em geral; so elas: cupuau e graviola (frutas), alfavaca (hortalia), amaranto e quinoa (pseudocereais tpicos de pases andinos).

Todos estes alimentos citados so fontes fundamentais de micro e macroelementos para o organismo humano; mesmo sabendo disso, poucos sabem o verdadeiro contedo destes elementos presentes nestes alimentos. Assim, estudos que visem quantificao dos micro e macroelementos em frutas, hortalias e cereais so importantes, pois geram informaes a respeito das caractersticas nutritivas deste grupo alimentar, pouco difundidas perante a populao. Alm disso, o estudo de alimentos pouco conhecidos dentro do grupo das frutas, hortalias e cereais torna-se ainda mais importante, pois permite avaliar e comparar o teor de micro e macroelementos neles presentes com o mesmo teor presente em alimentos mais conhecidos e consumidos pela populao.

Destacado o papel que tem os alimentos dentro do grupo das frutas, hortalias e cereais na alimentao humana, sobretudo como fonte de micro e macroelementos, descreve-se na seo seguinte alguns aspectos dos alimentos (dentro do grupo citado acima) que foram objeto de estudo desta dissertao de mestrado.

1.4. Frutas, hortalias e cereais: uma viso geral sobre os alimentos estudados

Na seo anterior (I.3) foram citados alguns alimentos dentro do grupo compreendido pelas frutas, hortalias e cereais que so mais conhecidos pela populao brasileira de uma forma geral, e outros que so menos conhecidos, tpicos da regio norte do pas, principalmente da regio amaznica. Alm disso, foram ainda citados

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dois pseudocereais que so tpicos de pases andinos (o amaranto e a quinoa), cujas culturas esto sendo gradativamente inseridas no panorama agrcola brasileiro. Nesta seo, enfatizam-se os alimentos que foram analisados no escopo desta dissertao de mestrado, procurando dar informaes mais detalhadas de todos eles. A descrio dividida em duas etapas: a primeira relativa aos alimentos mais comuns dentro do grupo das frutas, hortalias e cereais, e a segunda diz respeito aos alimentos menos comuns dentro deste mesmo grupo.

1.4.1. Frutas, hortalias e cereais: os mais conhecidos pela populao brasileira

Dentro deste grupo inserem-se: banana, ma, alface, arroz e milho.

Banana

A banana uma planta herbcea da famlia Musaceae. A banana (juntamente com o arroz, o trigo e o milho) constitui um dos cultivares alimentares mais produzidos no mundo. As bananas (incluindo suas vrias espcies) so originrias do sudeste da sia, sendo atualmente cultivadas em todas as regies tropicais do planeta [12]. Trata-se de um alimento com um bom contedo de nutrientes; ela fonte de carboidratos, protenas, fibras, e vrios elementos minerais que atuam como micro e macroelementos no metabolismo, alm de possuir um satisfatrio contedo em vitaminas.

No Brasil, a banana a segunda fruta mais consumida na dieta da populao, sendo facilmente encontrada nos supermercados da grande maioria das regies do pas. O cultivo de banana encontra-se entre os principais do pas, em rea plantada, volume produzido e valor de produo. Vrios cultivares de banana so conhecidos e consumidos pela populao, destacando-se a banana nanica, banana prata e banana ma.

Ma

A ma (pertencente ao gnero Malus, possuindo vrias espcies, sendo as mais comuns as espcies domestica e sieversii) um pseudofruto bem conhecido pela populao brasileira de uma forma geral. A distino entre um fruto e um pseudofruto (na origem da palavra, um falso fruto) a origem biolgica de seu desenvolvimento; no entrando em muitos detalhes, pode-se dizer que um fruto gerado a partir do amadurecimento do ovrio da planta, o que geralmente ocorre aps a fecundao. J os pseudofrutos so estruturas suculentas que contm reservas nutritivas, mas que no se

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desenvolvem a partir do ovrio [13]. No entanto, essas formalidades de descrio no so conhecidas pela grande parcela da populao brasileira, que considera a ma, de fato, uma fruta.

Originria da Europa e sia, a ma exige clima temperado para se desenvolver. , talvez, a fruta que engloba a maior quantidade de variedades conhecidas. Desde a metade dos anos 1970 o Brasil um grande produtor desta fruta. A ma considerada como uma das frutas de preferncia entre os consumidores. Sua disposio no mercado durante todo o ano e as vrias formas de consumo (fresca, sucos, compotas, doces, gelias, dentre outras) faz da ma um alimento de grande importncia comercial. Alm de sua importncia comercial, diversos estudos tm demonstrado efeitos benficos sade para aqueles que consomem a fruta regularmente.

A ma apresenta um excelente valor nutritivo; em sua casca encontramos a

pectina que ajuda a reduzir o colesterol do sangue. Alm disso, a maa fonte das vitaminas B1, B2, niacina, e dos elementos ferro (microelemento) e fsforo (macroelemento) [14].

Alface

A alface (Lactuca sativa L.) uma hortalia bem conhecida e comum na alimentao diria da grande maioria dos brasileiros, e mundialmente cultivada para o consumo em saladas, com inmeras variedades de folhas, cores, formas, tamanhos e texturas [15]. originria da Europa e da sia e conhecida desde 500 anos antes de Cristo; junto com o tomate, constitui a hortalia preferida para as saladas presentes na alimentao diria da populao brasileira, devido ao seu sabor agradvel e refrescante e a sua facilidade de preparo [16].

A alface contm quantidades razoveis de vitaminas A e C, alm de bom contedo dos elementos clcio, fsforo e ferro. Alm disso, rica em fibras que auxiliam na digesto e no bom funcionamento do intestino.

Acredita-se que a alface tenha sido introduzida no pas pelos portugueses no sculo XVI. Atualmente uma das hortalias mais importantes no mercado brasileiro, tornando-se a mais consumida pela populao, fato que a coloca como uma espcie alimentar cujo estudo possui grande relevncia.

Arroz

O arroz (Oryza sativa L., a variedade mais comum) uma planta da famlia das gramneas que alimenta uma grande parcela da populao humana no mundo. a

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terceira maior cultura de cereal do mundo, ultrapassada apenas pelo milho e o trigo [17]. Para ser cultivado com sucesso, necessita de gua em abundncia para manter a temperatura ambiente dentro de intervalos adequados. Originrio do Japo, onde cultivado h pelo menos sete (7) mil anos, o arroz presena marcante no cotidiano do povo asitico.

O arroz uma fonte de muitos nutrientes para a dieta. Ele constitudo principalmente de carboidratos (aproximadamente 77 % em massa, para o arroz Tipo 1, cru, de acordo com a Tabela Brasileira de Composio de Alimentos, TACO [18]), mas tambm fonte de protenas e vrios macro e microelementos fundamentais na dieta, tais como clcio, magnsio, ferro, sdio e zinco.

No Brasil, o arroz o cereal mais comum na dieta diria da populao, e um dos alimentos com melhor balanceamento nutricional, fornecendo 20% da energia e 15% da protena per capita necessria ao homem. ainda uma cultura extremamente verstil que se adapta a diferentes condies de solo e clima; alm disso, considerada a espcie que apresenta o maior potencial para o combate a fome no mundo [19]. Apenas para citar, segundo dados da Embrapa [19], o Brasil est entre os dez maiores produtores mundiais de arroz, com cerca de 11 milhes de toneladas produzidas anualmente para o consumo.

Milho

O milho (Zea mays L.) um cereal bem conhecido e cultivado em grande parte do mundo. Trata-se de uma espcie originria da Amrica Central, onde era cultivado desde o perodo pr-colombiano [20]. O milho cultivado em diversas regies do mundo; o maior produtor mundial so os Estados Unidos. No Brasil, que tambm um grande produtor e exportador, So Paulo e Paran so os estados lderes na sua produo.

O milho dos alimentos mais nutritivos que existem, contendo quase todos os aminocidos conhecidos e essenciais para o organismo humano, sendo excees a lisina e o triptofano. O milho tambm rico em glicdios e lipdios, alm de ser uma fonte importante de micro e macrominerais na dieta; dentro destes ltimos pode-se destacar: enxofre, fsforo, sdio, potssio, magnsio, clcio, ferro e zinco.

Cultivado em todo o Brasil, o milho usado tanto diretamente como alimento, quanto para usos alternativos. A maior parte de sua produo utilizada como rao de bovinos, sunos, aves e peixes. Apesar das boas caractersticas nutritivas, atualmente uma pequena porcentagem da produo brasileira de milho se destina ao consumo

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humano e, mesmo assim, de maneira indireta na composio de outros produtos (por exemplo, nos cereais matinais). Isto se deve principalmente falta de informao sobre o milho e ausncia de uma maior divulgao de suas qualidades nutricionais, bem como aos hbitos alimentares da populao brasileira, que privilegia outros gros. Dessa forma, o levantamento de novas caractersticas nutritivas deste cereal muito importante, pois impulsiona um maior aproveitamento do mesmo na alimentao diria dos brasileiros.

1.4.2. Frutas, hortalias e cereais: os menos conhecidos pela populao brasileira

Dentro deste grupo inserem-se: cupuau, graviola, alfavaca, amaranto e quinoa. Vale ressaltar que tais alimentos so menos conhecidos pela populao brasileira de uma forma geral, no entanto, podem existir regies ou locais do pas onde os mesmo so comuns. Por exemplo, o cupuau e a graviola so frutos comuns perante a populao da regio Norte do Brasil, mas so pouco comuns e pouco consumidos nas demais regies e/ou localidades.

Cupuau

O cupuau (Theobroma grandifloum) uma fruta nativa da Amaznia e pertence ao mesmo gnero do cacau (Theobroma arbi L.), espcie da qual se obtm o chocolate. O cupuau, nativo da Amaznia Oriental, atualmente est disseminado por toda a bacia amaznica e norte do Maranho, atingindo tambm outros estados [21, 22]. A motivao para investimentos com o cupuau atribuda ao aumento do mercado nacional e internacional, principalmente para o comrcio da polpa. Estes fatores esto promovendo a substituio do extrativismo para a forma domesticada devido aos bons resultados dos sistemas consorciados, passando o cupuau a ser cultivado de forma mais racional [22, 23]. A fruta (cupuau) foi uma fonte primria de alimento na floresta amaznica tanto para as comunidades indgenas ali presentes, quanto para os animais daquela regio. O cupuau ficou caracterizado por sua polpa cremosa e sabor extico [24].

O cupuau, apesar de ser uma espcie comum populao da regio amaznica, sendo uma fruta consumida de muitas formas diferentes (sucos, doces, compotas, bolos, tortas, licores, gelias, dentre outras), no conhecida pela grande maioria da populao brasileira que habita as outras regies do pas. Na regio amaznica, onde a espcie bem comum, os frutos so comercializados durante a poca da colheita, geralmente in

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natura; aps o perodo de safra, a polpa congelada a principal forma de comercializao. Apesar de ser pouco conhecido pela maioria da populao brasileira nas demais regies do Brasil, durante os ltimos anos o interesse pela polpa congelada do cupuau tem crescido de forma significativa, especialmente para a fabricao de sucos e gelados [25].

No que diz respeito a sua composio mdia, o cupuau uma fruta constituda por 43 % de casca, 38 % de polpa, 17 % de sementes e 2 % de placenta, todas as porcentagens em massa [21, 22]. A polpa a principal fonte de nutrientes, contendo uma quantidade significativa de carboidratos e vitamina A; outras vitaminas em menores quantidades so as vitaminas B1, B2, C e Niacina. A polpa tambm fonte importante de micro e macroelementos tais como clcio, ferro e fsforo.

Como j relatado, o cupuau no uma fruta comum perante a maioria da populao brasileira, no entanto, durante os ltimos anos o uso da sua polpa nas demais regies do Brasil tem crescido. Isto coloca os estudos sobre esta espcie num lugar de destaque, pois os mesmos podem ajudar a divulgar novas caractersticas da fruta, sobretudo no que diz respeito ao seu potencial nutritivo.

Graviola

A graviola (Annona muricata L.) uma fruta tropical importante, de grande destaque nos mercados frutcolas da Amrica do Sul, Amrica Central e Caribe. No Brasil, a graviola no uma fruta muito conhecida. Embora venha sendo citada pela literatura desde o incio do sculo, sua importncia comercial em termos de mercado interno e de exportao ainda muito pequena, e o interesse em explor-la bastante recente [26].

A graviola citada como sendo originria das terras baixas da Amrica tropical, mais precisamente da Amrica Central e dos vales peruanos. No Brasil, foi introduzida pelos portugueses no sculo XIV. Atualmente uma fruta bem conhecida na regio quente e semi-rida do Nordeste, tornando-se subespontnea na Amaznia [27]. Mesmo assim, a graviola ainda no uma fruta popular perante a maioria da populao brasileira, sobretudo devido ao pouco conhecimento que as pessoas possuem a respeito de suas propriedades nutritivas.

No que diz respeito s propriedades nutritivas, a graviola uma fonte importante de vrios micro e macroelementos para o metabolismo humano, tais como clcio, ferro, fsforo, potssio e sdio. A fruta tambm fonte de algumas vitaminas importantes como as vitaminas B1, B2 e Niacina, alm de possuir uma quantidade relevante de

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carboidratos [28]. Quanto alimentao, a graviola pode ser consumida crua (in natura) ou na forma de produtos tais como sorvetes e sucos; no preparo destes ltimos, a principal forma com que a fruta encontrada venda como polpa, fato que contribui para justificar sua pouca popularidade perante a maioria da populao brasileira.

Alfavaca

A alfavaca (Ocimum basilicum L.) uma hortalia originria da frica e sia tropical, que conhecida popularmente no Brasil com dois nomes diferentes: manjerico e alfavaca (nome popular na regio Norte do pas). uma planta herbcea anual, muito ramificada, aromtica e perfumada, sendo seu cultivo bem adaptado em climas subtropicais e temperado quente ou mido [29].

A alfavaca (manjerico) geralmente referida como uma hortalia com propriedades medicinais, sendo seus chs popularmente conhecidos por tratar gripes, dor de cabea, clica renal e tosses. A planta possui um cheiro acentuado e agradvel para a maioria das pessoas, em virtude de na sua composio qumica estarem presentes muitos leos essenciais. Na culinria, esta hortalia geralmente usada como condimento para outros alimentos, na preparao de sopas, molhos e caldos [30]. Apesar disso, esta hortalia ainda muito pouco usada nos pratos e temperos do cotidiano da grande maioria da populao brasileira, em virtude da pouca divulgao de suas propriedades nutritivas (fato que contribui significativamente para que um alimento seja inserido na dieta diria dos indivduos).

No que diz respeito suas caractersticas nutritivas, pode-se citar que a espcie (alfavaca) apresenta quantidades relevantes de protenas e de micro e macroelementos tais como magnsio, ferro, fsforo, sdio, potssio e zinco, alm de algumas vitaminas [18].

Amaranto

O cultivo de amaranto (gnero Amaranthus, vrias espcies) data de 5000 a 7000 anos atrs. Os Maias foram provavelmente os primeiros a usarem o amaranto como

cultura produtiva, e os Incas e Astecas o adotaram posteriormente. Com o incio da colonizao espanhola na Amrica, as culturas de amaranto foram parcialmente banidas, ficando restrito apenas a um cultivo de pequena escala [31].

O amaranto considerado um pseudocereal e, no Brasil, a Embrapa (Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuria) vem realizando desde 1995 um trabalho pioneiro com as principais espcies de amaranto, visando adapt-las ao cultivo no pas [32]. As

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espcies de amaranto tornaram-se conhecidas no pas devido a esses esforos da Embrapa, e esto sendo introduzidas como alternativas para a diversificao do cultivo em reas dominadas, geralmente, por culturas populares tais como arroz, feijo, milho e soja [33].

Na atualidade, o amaranto ainda est no status de um cereal pouco conhecido e pouco usado na dieta dos brasileiros, fato que o torna alvo de muitas pesquisas por diversas instituies. No dia 03 de Agosto de 2010, o telejornal da TV Globo (uma das emissoras de televiso mais conhecidas do Brasil) Jornal Hoje divulgou uma reportagem [34] que abordava justamente essas pesquisas com o cereal amaranto, enfatizando suas caractersticas nutritivas e seus potenciais usos na dieta da populao. Segundo o contedo da reportagem, pesquisadores da UNICAMP j estudam uma das variedades de amaranto h mais de oito anos, relatando que o mesmo tem propriedades nutritivas que se assemelham s presentes na combinao do arroz com o feijo. Apesar disso, no Brasil, h poucos pontos de venda deste cereal, fato que pode ser entendido pela pequena divulgao de suas caractersticas nutricionais.

Falando especificamente do valor nutricional do amaranto, pode-se dizer que o mesmo fonte de muitas protenas de alto valor biolgico e com uma boa absoro pelo organismo humano; alm disso, essas protenas so fontes de muitos aminocidos essenciais para o metabolismo, fator esse que diferencia o cereal amaranto de outros cereais e vegetais consumidos na dieta dos brasileiros. O amaranto tambm fonte importante de fibras, vitaminas (vitaminas A e C, principalmente) e de diversos micro e macroelementos, dentre os quais se destacam o zinco, o fsforo, o clcio e o magnsio [35].

Quinoa

A quinoa (Chenopodium quinoa W.) originria da regio dos Andes e h registros de que os Incas utilizavam-na desde 3000 anos antes de Cristo. Este pseudocereal era muito cultivado nesta regio; no entanto, houve um declnio no seu cultivo coincidindo com o incio da colonizao espanhola na Amrica, com a insero da cevada na alimentao [36]. No Brasil, o cereal ainda muito pouco conhecido perante a maioria da populao, apesar de apresentar um contedo nutricional relevante.

A quinoa pesquisada pela Embrapa (Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuria) desde 1980. Somente no ano de 1998, uma unidade desta empresa em Planaltina (DF) conseguiu adaptar o cultivo do cereal s caractersticas do cerrado brasileiro. O cultivo da quinoa no se adapta em regies midas, pois a umidade reduz a

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qualidade das sementes; por isso, no Brasil, as regies que apresentam o maior potencial para o cultivo desta espcie so as reas ridas da regio central, e as reas altas e frias da regio sul. No momento atual, a quinoa cultivada no Brasil apenas em carter experimental por produtores parceiros da Embrapa, durante as entressafras da soja.

No que diz respeito s caractersticas nutricionais, a quinoa uma excelente fonte de protenas contendo muitos aminocidos essenciais alimentao humana. Em relao a outros cereais, a quinoa contm mais riboflavina e cido flico, e tambm uma

alta concentrao de -tocoferol, fato que a torna uma fonte importante de vitamina E.

Alm disso, este pseudocereal tambm contm quantidades relevantes de carboidratos, fibras, ferro, fsforo e clcio.

1.5. Bioacessibilidade de elementos em alimentos e as formas de determin-la

Atualmente existem muitos alimentos que recebem a denominao de alimentos funcionais, pois so fontes de nutrientes (micro e macroelementos, vitaminas, protenas, dentre outros) essenciais para o organismo humano, alm de promoverem um benefcio sade do indivduo que o consome. Desta forma, muito se dedica s pesquisas que objetivam identificar e isolar estes nutrientes nestes alimentos (tais como frutas, hortalias, cereais, etc., de origem natural), a fim de adicion-los artificialmente na matriz de produtos alimentares industrializados para melhorar as caractersticas nutritivas desses ltimos [37]. No entanto, o contedo total de um nutriente presente em um alimento no revela realmente o valor nutricional deste alimento, pois se deve destacar que nem toda a quantidade de um nutriente presente na matriz de um alimento liberada para a absoro no organismo durante a digesto humana; este aspecto muitas vezes referido como a bioacessibilidade do nutriente no alimento, e esta muitas vezes negligenciada quando se promove o valor nutricional de um produto. No que diz respeito a este assunto, dois termos devem ser distinguidos para um melhor entendimento: biodisponibilidade e bioacessibilidade.

O termo biodisponibilidade pode apresentar vrias definies dependendo da rea em que se aplica. Do ponto de vista nutricional, biodisponibilidade refere-se frao de um nutriente presente em um dado alimento que disponvel para ser usado nas funes fisiolgicas ou para ser estocado [38]. Isto , somente certas quantidades de todos os nutrientes de um alimento sero usadas efetivamente pelo organismo.

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Bioacessibilidade definida como a frao de um nutriente que liberada da matriz de um alimento no trato gastrointestinal (durante a digesto), tornando-se disponvel para a absoro intestinal, isto , para entrar na corrente sangunea [39]. Apesar dos termos biodisponibilidade e bioacessibilidade serem frequentemente usados indistintamente, importante compreender a diferena entre eles. A bioacessibilidade refere-se quantidade de um determinado nutriente presente em um alimento (para cada nutriente temos uma bioacessibilidade especfica) que liberada no trato gastrointestinal durante a digesto; nem todo o contedo deste nutriente presente no alimento liberado durante a digesto, sendo que o contedo liberado considerado a frao bioacessvel para a absoro pelo organismo. Agora, deste total de nutriente bioacessvel, apenas uma frao tornar-se- disponvel realmente para ser usada pelo organismo nas suas funes fisiolgicas, ou ser estocado para uso posterior; isto , apenas uma parte do total bioacessvel ser de fato absorvida pelo organismo: essa parte refere-se ao contedo biodisponvel do nutriente, ou seja, sua biodisponibilidade.

Falando especificamente de bioacessibilidade, existem basicamente duas maneiras de se determinar a mesma para um nutriente especfico num determinado alimento: testes in vivo e testes in vitro. Ambas as estratgias apresentam suas vantagens e desvantagens, e o uso de uma ou outra depende dos propsitos da anlise e da disponibilidade de materiais e reagentes para efetu-las.

Dentro dos testes in vivo, estudos de balano de matria e de concentrao tecidual so basicamente as duas estratgias que permitem a determinao da quantidade absorvida de um nutriente em uma matriz alimentar [37]. Os estudos de balano de matria determinam a quantidade absorvida de um nutriente por medidas da diferena entre a quantidade de nutriente ingerida e a quantidade deste mesmo nutriente eliminado nas excretas. J nos estudos de concentrao tecidual monitora-se o aumento da concentrao do nutriente de interesse no plasma sanguneo. Vrios trabalhos na literatura [39 - 52] mostram que estas duas tcnicas tm sido aplicadas com animais (cobaias) ou em humanos, com o objetivo de determinar a absoro de carboidratos, minerais, vitaminas, dentre outros nutrientes.

Os estudos in vitro simulam as condies fisiolgicas e os eventos que ocorrem durante a digesto no trato gastrointestinal humano. Nesta tcnica, um mtodo gastrointestinal in vitro aplicado sobre a amostra alimentar, imitando as condies fisiolgicas que ocorrem durante a digesto humana, levando em considerao as trs reas do sistema digestivo (boca, estmago e intestino). Os principais fatores da simulao gastrointestinal in vitro so a temperatura, velocidade de agitao e a

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composio qumica e enzimtica da saliva e dos sucos gstrico, duodenal e biliar [53]. Aps esta simulao, a soluo resultante destinada quantificao do nutriente de interesse, permitindo assim avaliar sua bioacessibilidade.

Como j foi destacado nas sees anteriores, frutas, hortalias e cereais so fontes importante de vrios micro e macroelementos (ou, de outra forma, micro e macrominerais) essenciais para o correto funcionamento do organismo humano, permitindo a este manter suas funes adequadamente. No entanto, devido ao conceito de bioacessibilidade supracitado, deve-se destacar que nem todo o contedo de um determinado elemento liberado para uma possvel absoro (diz-se possvel absoro, pois tambm se leva em considerao o conceito de biodisponibilidade) no intestino humano. Desse modo, a fim de se aprofundar na caracterizao nutricional de frutas, hortalias e cereais no que diz respeito aos seus micro e macroelementos, so necessrios estudos de bioacessibilidade para se avaliar a quantidade de um dado elemento que liberada no trato gastrointestinal durante a digesto humana. Com este enfoque, vrios estudos j foram publicados, objetivando basicamente avaliar a bioacessibilidade de elementos qumicos selecionados em certos alimentos ou refeies [54 - 57].

No trabalho de Barber et al. [55], as bioacessibilidades de Ca, Fe, Zn e Cu foram estimadas em 13 habituais refeies servidas em escolas na Espanha, objetivando avaliar as influncias de diferentes ingredientes (usados na preparao das refeies) na bioacessibilidade dos elementos citados acima. Neste trabalho, dois diferentes testes de bioacessibilidade in vitro foram empregados, permitindo a comparao entre os resultados por meio deles obtidos.

Reddy et al. [56] avaliou as bioacessibilidade de alguns elementos qumicos essenciais (K, Mn, Zn, Fe e Na) em sementes de trigo usadas como suplemento alimentar em dietas. Neste trabalho, os autores usaram dois testes de bioacessibilidade in vitro: um consistia de apenas uma digesto gstrica, e outro consistia de uma digesto gastrointestinal. O objetivo era fornecer novas informaes nutricionais a respeito das sementes de trigo, bem como comparar as duas metodologias do teste de bioacessibilidade in vitro.

No trabalho de Hunt [54], as bioacessibilidades de Fe, Zn e outros elementos foram determinadas em dietas baseadas em produtos vegetais, uma vez que os alimentos vegetais esto inseridos dentro do contexto de uma alimentao mais saudvel para os seres humanos. Barber et al. [58] estimou as bioacessibilidades (por meio de um teste in vitro) de Fe e Zn em sucos de frutas comerciais enriquecidos artificialmente com Fe,

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ou Zn, ou leite desnatado, objetivando avaliar a influncia da composio desses sucos de frutas sobre as bioacessibilidades dos elementos supracitados.

Os trabalhos anteriormente citados avaliaram as bioacessibilidades de elementos em alguns alimentos ou classe de alimentos em especfico, buscando gerar novas informaes nutricionais, bem como obter correlaes e comparaes entre metodologias de testes de bioacessibilidade in vitro. No entanto, uma pesquisa que avalie a bioacessibilidade (atravs de um teste in vitro) de vrios elementos qumicos essenciais em frutas, hortalias e cereais, comparando alimentos mais e menos conhecidos popularmente, ainda ausente no meio cientfico. Mais ainda, o estudo de pseudocereais como o amaranto e a quinoa muito relevante, pois as pesquisas com estes cereais so escassas e recentes, permitindo, assim, a obteno de informaes nutricionais inditas e importantes para a cultura alimentar da sociedade. Isto ressalta a relevncia da pesquisa desenvolvida nesta dissertao de mestrado, e mostra as informaes que podem ser obtidas de estudos de bioacessibilidade mineral aplicados ao grupo das frutas, hortalias e cereais, uma vez que esse grupo inclui alimentos que vem sendo adotados em maior proporo na dieta das pessoas, pois tais alimentos contribuem para uma vida mais saudvel.

1.6. Fatores antinutricionais relacionados ao contedo de cido ftico em alimentos de origem vegetal

Estudos sobre a biodisponibilidade de nutrientes demonstraram que os teores de minerais (elementos qumicos) nos alimentos no podem ser considerados isoladamente e que o aumento da concentrao dos mesmos na matriz alimentar nem sempre significa aumento da utilizao pelo organismo. Tanto fatores intrnsecos (fisiolgicos), quanto extrnsecos (dietticos), podem interferir na absoro, no transporte, na utilizao e no armazenamento desses minerais, com subseqente aumento da suscetibilidade deficincia ou toxidez [59]. Pesquisadores demonstraram o efeito de frutooligossacardeos, de alguns aminocidos, do cido ascrbico e do -caroteno, no aumento da biodisponibilidade mineral [60, 61]. Em contrapartida, o cido ftico, o cido oxlico e os taninos so alguns dos fatores dietticos considerados como inibidores da absoro intestinal de minerais, dentre os quais, o cido ftico tem papel de destaque. A anlise dessas substncias tm sido til na avaliao da biodisponibilidade de Fe e Zn em alimentos e dietas [60]. No que diz respeito ao cido ftico, na referncia [62] cita-se diversos trabalhos desde 1973 at 2002 que mostram o

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efeito negativo de fitatos na absoro de Zn, acarretando deficincias nutricionais tanto em animais quanto em humanos. Assim, o contedo de cido ftico influencia a biodisponibilidade (e, tambm, a bioacessibilidade) dos minerais em alimentos e dietas, e alguns estudos inclusive j empregaram a razo molar cido ftico/mineral para a estimao da biodisponibilidade de elementos qumicos em alimentos [63, 64].

Na classe dos fitatos, o cido ftico o componente mais conhecido, sendo encontrado na forma de mio-inositol-1,2,3,4,5,6-hexadiidrogniofosfato. A figura a seguir mostra as estruturas do inositol, do cido ftico e do fitato na sua forma mais desprotonada (os fitatos so gerados a partir da desprotonao das molculas de cido ftico).

O mio-inositol o nico dos estereoismeros do inositol que apresenta atividade metablica no organismo humano, sendo um importante constituinte celular e atuando em diferentes processos bioqumicos (sobretudo na biossinalizao). Alm disso, apenas a forma mio-inositol do cido ftico tem sido observada em tecidos de plantas, incluindo gros, razes, tubrculos e hortalias [65]. A figura a seguir mostra as estruturas dos nove (9) estereoismeros do inositol, destacando a estrutura do mio-inositol.

Figura 1. Estruturas qumicas do Inositol, cido ftico e Fitato (forma mais desprotonada).

Inositol cido ftico Fitato

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O cido ftico e os diversos fitatos esto entre os fatores antinutricionais mais importantes da dieta no que tange aos alimentos de origem vegetal, limitando a bioacessibilidade e a biodisponibilidade mineral. O cido ftico e seus complexos de minerais (formados com os fitatos) so as principais formas de armazenamento de fsforo nas sementes das plantas. O cido ftico mio-inositol-1,2,3,4,5,6-hexadiidrogniofosfato contm seis grupos fosfato esterificados com as hidroxilas do mio-inositol. Esses grupos fosfato so ionizados rapidamente no pH fisiolgico do organismo humano, por isso, o cido ftico um potente quelante de ctions, em especial de ctions di- e trivalentes como Ca+2, Fe+2, Fe+3, Zn+2 e Mg+2 [67]. Nas clulas vegetais, o cido ftico serve como um armazenamento de fsforo e tambm atua em diversas outras funes tais como transduo de sinais intra e intercelulares, exportao de RNA, reparao de DNA e recombinao de DNA [68].

As concentraes de fitatos nos alimentos de origem vegetal variam de 1 a 3% (em massa) em cereais e leguminosas, e chegam a at 1% (tambm em massa) em razes, tubrculos e hortalias [69]. Nas leguminosas, os fitatos esto associados s protenas e eles exercem influncia sobre a bioacessibilidade do ferro, diminuindo a liberao deste elemento da matriz do alimento durante a digesto gastrointestinal humana. Os fitatos tambm influenciam a bioacessib