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Type: TESE DIGITAL
Title: Complexos ferro-peptídeos de soro de leite = obtenção, caracterização e avaliação do efeito pró-oxidante do ferro e de sua biodisponibilidade por modelo de cultura de células Caco-2 = Whey peptide-iron complexes: obtaining, characterization and evaluation of iron pro-oxidant effect and iron bioavailability using Caco-2 cell culture model
Title Alternative: Whey peptide-iron complexes : obtaining, characterization and evaluation of iron pro-oxidant effect and iron bioavailability using Caco-2 cell culture model
Author: Silva Abreu, Maria Elisa Caetano, 1988-
Advisor: Netto, Flávia Maria, 1957-
Abstract: Resumo: A fortificação de alimentos com ferro tem sido um desafio, pois, na forma de sal, como é comumente empregado, o mineral apresenta baixa biodisponibilidade e promove alterações sensoriais e oxidação lipídica. O presente trabalho objetivou sintetizar e caracterizar complexos peptídeo-Fe utilizando FeCl2 e FeSO4 como precursores de ferro e estudar possíveis efeitos da complexação sobre o mineral em sua biodisponibilidade in vitro e efeito pró-oxidante. Para sintetizar os complexos, foram usados como ligantes isolado proteico de soro de leite (IPS), IPS hidrolisado com pancreatina e suas frações obtidas por ultrafiltração com membrana de corte molecular de 5 kDa. Os espectros de fluorescência dos ligantes mostraram redução significativa na intensidade de emissão de fluorescência, com aumento da concentração de ferro. Possivelmente, a mudança de conformação do ligante durante o processo de coordenação do ferro levou à alteração do microambiente de resíduos de triptofano (Trp). A coordenação do ferro pelos ligantes, com ambas as fontes de ferro, ocorreu principalmente por ligação bidentada com grupos carboxílicos, evidenciada por bandas referentes aos modos vibracionais estiramento assimétrico e simétrico da ligação COO-Fe em espectro infravermelho (IR). A fonte de ferro influenciou a estrutura do complexo, possivelmente pela presença dos contra-íons cloreto e sulfato, os quais exercem um importante papel na conformação do ligante e, consequentemente, do complexo formado. A coordenação do ferro por todos os ligantes favoreceu a formação de complexos estáveis sob digestão gastrointestinal in vitro, resultando em bioacessibilidade > 85% em todos os casos. No entanto, os complexos sintetizados com peptídeos de baixa massa molecular (MM<5 kDa) e FeCl2 resultaram em maior síntese de ferritina em células Caco-2 em relação ao sulfato ferroso. Esse fato sugere que a via de captação do ferro em sua forma complexada está relacionada não só à capacidade do complexo em proteger o ferro durante a passagem pelo trato gastrointestinal e transportá-lo até as proximidades dos enterócitos, mas também à via de absorção convencional do ligante. A fonte de ferro influenciou sua biodisponibilidade in vitro, possivelmente devido à diferença de estrutura entre os complexos, evidenciando a importância da escolha da fonte de ferro. Além do aspecto da biodisponibilidade in vitro, a complexação do ferro resultou em redução de seu efeito pró-oxidante, evidenciada pelo decréscimo da formação de produtos primários e secundários da oxidação lipídica em emulsão óleo-em-água, em relação à forma livre do mineral. Emulsões contendo complexos peptídeo-Fe apresentaram formação de peróxidos e hexanal cerca de 60-80% e 85-100% inferior ao observado para emulsões contendo ferro na forma de sal, respectivamente. A adição dos complexos às emulsões resultou em menor oxidação lipídica possivelmente devido à ação antioxidante dos peptídeos e também à sua capacidade de manter o ferro coordenado e, portanto, menos reativo. Os complexos peptídeo-Fe apresentam-se, portanto, como alternativa promissora para fortificação de alimentos ao invés do sulfato ferroso, um dos sais mais utilizados nessa prática. A aplicação do complexo peptídeo-Fe apresenta potencial de aumento da absorção de ferro e redução de seu efeito pró-oxidante. Assim, pode favorecer a redução de alterações sensoriais indesejáveis nos produtos, diminuir os efeitos colaterais associados ao ferro livre, bem como os danos oxidativos nas membranas celulares no organismo

Abstract: Food fortification with iron has been challenging, since in salt form, as commonly applied, iron shows low bioavailability and promotes undesirable sensory changes and lipid oxidation. The present work aimed to synthesize and characterize peptide-iron complexes using FeCl2 or FeSO4 as iron precursor compounds, and to study possible effects of complexation, concerning in vitro iron bioavailability and its pro-oxidant effect. To synthesize the complexes, whey protein isolate (WPI), WPI hydrolyzed with pancreatin and its fractions obtained by ultrafiltration using a 5 kDa cut off membrane, were used as ligands. The fluorescence spectra of ligands showed dramatic decrease in fluorescence intensity as iron concentration increased. Possibly, ligand conformation changes during the process of iron coordination led to changes in tryptophan (Trp) microenvironment. Iron coordination by the ligands, for both iron sources, occurred mainly through bidentate coordination mode with carboxyl groups, evidenced by IR bands assigned to the vibrational modes asymmetric and symmetric stretching of COO-Fe bond. The iron source influenced the complex structure, possibly due to the counterions chloride and sulfate, which exert a crucial role in the conformation of the ligand and, consequently, the formed complex. Iron coordination by all the ligands favored the formation of complexes stable under gastrointestinal in vitro digestion, leading to bioaccessibility > 85% in all cases. Nevertheless, the complexes synthesized with low-molecular-mass peptides (MM<5 kDa) and FeCl2 led to higher ferritin synthesis in Caco-2 cells than ferrous sulfate. This fact suggests that the pathway of iron uptake in its complexed form is related not only to the capacity to protect iron during gastrointestinal tract and to take it near to the enterocyte, but also to the normal ligand pathway. The iron source influenced the in vitro bioavailability, possibly due to the differences in complexes structures, evidencing the great importance of the iron source choice. Besides the in vitro bioavailability aspect, iron complexation led to decrease in its pro-oxidant effect, evidenced by the reduction of primary and secondary lipid oxidation products in oil-in-water emulsions, in relation to the mineral free form. Emulsions containing peptide-iron complexes showed peroxide and hexanal formation around 60-80% and 85-100% lower than the emulsions containing iron in salt form, respectively. The addition of peptide-iron complexes into the emulsions resulted in much lower lipid oxidation possibly due to the antioxidant activity of the peptides and their capacity to keep iron coordinated and therefore less reactive. The peptide-iron complex is therefore a promising alternative for food fortification instead of ferrous sulfate, one of the most widely used salts for this practice. The use of this complex shows potential to increase iron absorption and to decrease its pro-oxidant effect. Thus, it can favor the reduction of undesirable sensory changes in food products, diminish the side effects related to free iron, as well as the oxidative damages in the cell membranes in the organism
Subject: Fortificação de Alimentos
Deficiencia de ferro
GC-MS
Estabilidade oxidativa
Espectroscopia infravermelho
Digestão in vitro
Language: Multilíngua
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2017
Appears in Collections:FEA - Tese e Dissertação

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