Vegetables biofortified with iodine: chemical, agronomic and qualitative aspects of raw and fried potatoes

Iodine is an essential microelement for human health because it is a constituent of the thyroid hormones that regulate growth and development of the organism. Iodine Deficiency Disorders (IDDs) are believed to be one of the commonest preventable human health problems in the world today, according to the World Health Organization: that diseases include endemic goiter, cretinism and fetal abnormalities, among others, and they are caused by lack of iodine in the diet, that is the main source of iodine. Since iodine intake from food is not enough respect to human needs, this can be remedied through dietary diversification, mineral supplementation, food fortification, or increasing the concentration and/or bioavailability of mineral elements in the edible portions of crops through agricultural intervention or genetic selection (biofortification). The introduction of iodized salt is a strategy widely used and accepted to eradicate iodine deficiency, because it is an inexpensive source of stable iodine. Since the intake of salt, though iodized, must still be limited according to the risk of cardiovascular disease, so the increase of iodine content in plants for the production of functional foods is representing a field of study of particular interest and a potential market. In Italy potatoes enriched with iodine are produced by a patented procedure of agronomic biofortification for the fresh market since several years, furthermore they are recently accepted and recommended by Italian Thyroid Association, as an alternative source of iodine. Researches performed during the PhD course intended to characterize this innovative vegetables products, focusing the attention on different aspects, such as chemistry, agriculture, and quality of fresh and fried potatoes. For this purpose, lipid fraction of raw material was firstly investigated, in order to assess whether the presence of iodine in plant metabolism can affect fatty acid or sterol biosynthesis, according to the hypothesis that iodine can be bounded to polyunsaturated fatty acids of cell membranes, protecting them from peroxydation; phytosterols of plant sterol are also studied because their importance in reducing serum cholesterol, especially in potato plant sterols are also involved in synthesis of glycoalkaloid, a family of steroidal toxic secondary metabolites present in plants of the Solanaceae family. To achieve this goal chromatographic analytical techniques were employed to identify and quantify fatty acids and sterols profile of common and iodine enriched row potatoes. Another aim of the project was to evaluate the effects of frying on the quality of iodine-enriched and common potatoes. Since iodine-enriched potatoes are nowadays produced only for the fresh market, preliminary trials of cultivation under controlled environment were carried out to verify if potato varieties suitable for processing were able to absorb and accumulate iodine in the tuber. In a successive phase, these varieties were grown in the field, to evaluate their potential productivity and quality at harvest and after storage. The best potato variety to be destined for processing purposes, was finally subjected to repeated frying cycles; the effects of lipid oxidation on the composition and quality of both potatoes and frying oil bath were evaluated by chromatographic and spectrophotometric analytical techniques. Special attention were paid on volatile compounds of fried potatoes.

Sitosterolaemia in Switzerland: molecular genetics links the US Amish-Mennonites to their European roots

Sitosterolaemia is a rare autosomal recessive disease characterized by increased intestinal absorption of plant sterols, decreased hepatic excretion into bile and elevated concentrations in plasma phytosterols. Homozygous or compound heterozygous loss of function mutations in either of the ATP-binding cassette (ABC) proteins ABCG5 and ABCG8 explain the increased absorption of plant sterols. Here we report a Swiss index patient with sitosterolaemia, who presented with the classical symptoms of xanthomas, but also had mitral and aortic valvular heart disease. Her management over the last 20 years included a novel therapeutic approach of high-dose cholesterol feeding that was semi-effective. Mutational and extended haplotype analyses showed that our patient shared this haplotype with that of the Amish-Mennonite sitosterolaemia patients, indicating they are related ancestrally.

Microstructural, chemical and isotopic evidence for the origin of late neolithic leather recovered from an ice field in the Swiss Alps

Archaeological leather samples recovered from the ice field at the Schnidejoch Pass (altitude 2756 m amsl) in the western Swiss Alps were studied using optical, chemical molecular and isotopic (δ13C and δ15N of the bulk leather, and compound-specific δ13C analyses of the organic-solvent extracted fatty acids) methods to obtain insight into the origin of the leather and ancient tanning procedures. For comparison, leathers from modern native animals in alpine environment (red deer, goat, sheep, chamois, and calf/cow) were analyzed using the same approach. Optical and electron microscopically comparisons of Schnidejoch and modern leathers showed that the gross structure (pattern of collagen fibrils and intra-fibrils material) of archaeological leather had survived essentially intact for five millennia. The SEM studies of the hairs from the most important archaeological find, a Neolithic leather legging, show a wave structure of the hair cuticle, which is a diagnostic feature for goatskins. The variations of the bulk δ13C and δ15N values, and δ13C values of the main fatty acids are within the range expected for pre-industrial temperate C3 environment. The archaeological leather samples contain a mixture of indigenous (from the animal) and exogenous plant/animal lipids. An important amount of waxy n-alkanes, n-alkan-1-ols and phytosterols (β-sitosterol, sitostanol) in all samples, and abundant biomarker of conifers (nonacosan-10-ol) in the legging leathers clearly indicate that the Neolithic people were active in a subalpine coniferous forest, and that they used an aqueous extract of diverse plant material for tanning leather.

Terpenoid biosynthesis from 1-deoxy-d-xylulose in higher plants by intramolecular skeletal rearrangement

The incorporation of [1-13C]- and [2,3,4,5-13C4]1-deoxy-d-xylulose into β-carotene, lutein, phytol, and sitosterol in a cell culture of Catharanthus roseus was analyzed by NMR spectroscopy. The labeling patterns of the isoprene precursors, isopentenyl pyrophosphate and dimethylallyl pyrophosphate, were obtained from the terpenes by a retrobiosynthetic approach. 13C Enrichment and 13C13C coupling patterns showed conclusively that 1-deoxy-d-xylulose and not mevalonate is the predominant isoprenoid precursor of phytol, β-carotene, and lutein. Label from 1-deoxyxylulose was also diverted to phytosterols to a minor extent (6% relative to carotene and phytol formation). The data demonstrate that the formation of isopentenyl pyrophosphate from pentulose occurs strictly by an intramolecular rearrangement process.

Avaliação físico-química de óleos da amêndoa de pequi (Caryocar brasiliense Camb.) obtidos artesanalmente e por prensagem a frio e sua influência sobre marcadores bioquímicos, oxidativos e inflamatórios de ratos submetidos à toxicidade aguda por tetracloreto de carbono

O óleo da amêndoa de pequi (Caryocar brasiliense Camb.) é considerado um coproduto do fruto, consumido na região do Cerrado, bioma brasileiro. Ele é fundamental para agregar valor e ampliar a utilização deste fruto regional a outros setores produtivos comerciais. Relatos na literatura apontam que o óleo possui capacidade antioxidante e efeitos benéficos sobre doenças inflamatórias, que estão associados à presença de ácidos graxos insaturados e fitoquímicos em sua composição química. Por outro lado, o tetracloreto de carbono (CCl4) é uma potente hepatotoxina, capaz de gerar radicais livres que levam ao estresse oxidativo e à inflamação. Nesse contexto, o objetivo do presente estudo foi caracterizar os óleos da amêndoa de pequi obtidos artesanalmente e por prensagem a frio e verificar o efeito de seus constituintes graxos e bioativos sobre parâmetros oxidativos e inflamatórios de ratos submetidos à toxicidade aguda induzida por tetracloreto de carbono. Inicialmente, foram investigados os parâmetros de qualidade dos óleos, bem como o perfil de ácidos graxos, teores de compostos bioativos, capacidade antioxidante e estabilidade termo-oxidativa. Os óleos da amêndoa de pequi apresentaram boa qualidade e resistência termo-oxidativa e mostraram-se ricos em ácido graxo oleico, além de possuírem compostos com propriedades antioxidantes, como fenólicos, carotenoides, tocoferóis e fitosteróis. Posteriormente, o efeito do tratamento por 22 dias com óleos da amêndoa de pequi artesanal ou prensado a frio (3 mL/kg) sobre a toxicidade aguda induzida pelo CCl4 em ratos \"Wistar\" machos foi avaliado. Para tal, foram determinados marcadores bioquímicos séricos, perfil lipídico, peroxidação lipídica, marcadores do sistema de defesa antioxidante e detoxificante, além de parâmetros inflamatórios do tecido hepático. De maneira geral, verificou-se que os óleos da amêndoa de pequi não minimizaram as alterações hepáticas induzidas pelo CCl4, evidenciadas pelas enzimas marcadoras do dano hepático e por parâmetros inflamatórios, no entanto os animais tratados com o óleo prensado a frio aumentaram sua capacidade antioxidante.

Doenças do metabolismo do colesterol: cromatografia de esteróis no diagnóstico de 25 casos em Portugal

Os esteróis desempenham um papel fundamental nos processos fisiológicos de praticamente todos os organismos vivos. O esterol mais abundante nos seres humanos é o colesterol, o qual desempenha uma multiplicidade de funções desde a estrutural à sinalização. A extração e análise de esteróis no plasma é complexa devido à sua insolubilidade, sequestração dentro das lipoproteínas e à grande diferença entre cada tipo de esterol. Os autores apresentam a casuística referentes à análise de 13 esteróis e fitosteróis em plasma e líquido amniótico.

Obtenção de extratos de agaricus bisporus com ergosterol para incorporação em iogurtes e procedimentos de microencapsulação

Além de ser o cogumelo mais consumido no mundo, Agaricus bisporus é um dos cogumelos mais ricos em ergosterol, representando esta molécula quase 90% da sua fração de esteróis. Vários estudos têm atribuído ao ergosterol diferentes bioatividades, incluindo efeitos hipocolesterolémicos semelhantes aos exibidos pelos fitoesteróis. Isto torna o ergosterol uma molécula interessante para ser estudada como composto nutracêutico. Assim, este trabalho teve como objetivo avaliar o potencial de utilização dos extratos de A. bisporus ricos em ergosterol na produção de bebidas lácteas funcionais. Para o efeito, foram realizados testes de incorporação do extrato e do ergosterol puro em iogurtes que se compararam com bebidas lácteas funcionais comerciais (aditivadas com fitoesteróis). As amostras de A. bisporus foram submetidas a uma extração assistida por ultrassons e os extratos obtidos (IEXT), bem como a molécula de ergosterol em diferentes concentrações (IERG1 e IERG2), foram incorporados em iogurtes, e comparadas com amostras controlo (amostras de iogurte sem aditivos) (ICN) e iogurtes comerciais contendo fitoesteróis (ICP). Todas as amostras foram analisadas imediatamente após a incorporação (T0), e após sete dias de armazenagem a 4°C (T1), em relação aos parâmetros nutricionais, atividade antioxidante e propriedades citotóxicas em linhas celulares tumorais humanas e numa cultura primária de células de fígado de porco (não tumoral) para avaliação da toxicidade. O teor de ergosterol incorporado na forma pura, ou presente nos extratos, foi monitorizado por HPLC-UV. Adicionalmente, foi realizado um estudo de microencapsulação utilizando a técnica de coacervação, tendo o quitosano e o isolado proteico de soro como materiais encapsulantes. Num ensaio preliminar determinou-se o pH conducente a um maior rendimento de encapsulação e, seguidamente, verificou-se a influência da razão proteína:quitosano (P/Q) e da temperatura utilizada, no rendimento de encapsulação (Y1), na eficiência de encapsulação (Y2) e na carga (teor de ergosterol nas microesferas) (Y3). Posteriormente, o estudo foi realizado baseando-se nas melhores condições para encapsular ergosterol, sendo também avaliadas as respostas Y1, Y2 e Y3. Além de ser o cogumelo mais consumido no mundo, Agaricus bisporus é um dos cogumelos mais ricos em ergosterol, representando esta molécula quase 90% da sua fração de esteróis. Vários estudos têm atribuído ao ergosterol diferentes bioatividades, incluindo efeitos hipocolesterolémicos semelhantes aos exibidos pelos fitoesteróis. Isto torna o ergosterol uma molécula interessante para ser estudada como composto nutracêutico. Assim, este trabalho teve como objetivo avaliar o potencial de utilização dos extratos de A. bisporus ricos em ergosterol na produção de bebidas lácteas funcionais. Para o efeito, foram realizados testes de incorporação do extrato e do ergosterol puro em iogurtes que se compararam com bebidas lácteas funcionais comerciais (aditivadas com fitoesteróis). As amostras de A. bisporus foram submetidas a uma extração assistida por ultrassons e os extratos obtidos (IEXT), bem como a molécula de ergosterol em diferentes concentrações (IERG1 e IERG2), foram incorporados em iogurtes, e comparadas com amostras controlo (amostras de iogurte sem aditivos) (ICN) e iogurtes comerciais contendo fitoesteróis (ICP). Todas as amostras foram analisadas imediatamente após a incorporação (T0), e após sete dias de armazenagem a 4°C (T1), em relação aos parâmetros nutricionais, atividade antioxidante e propriedades citotóxicas em linhas celulares tumorais humanas e numa cultura primária de células de fígado de porco (não tumoral) para avaliação da toxicidade. O teor de ergosterol incorporado na forma pura, ou presente nos extratos, foi monitorizado por HPLC-UV. Adicionalmente, foi realizado um estudo de microencapsulação utilizando a técnica de coacervação, tendo o quitosano e o isolado proteico de soro como materiais encapsulantes. Num ensaio preliminar determinou-se o pH conducente a um maior rendimento de encapsulação e, seguidamente, verificou-se a influência da razão proteína:quitosano (P/Q) e da temperatura utilizada, no rendimento de encapsulação (Y1), na eficiência de encapsulação (Y2) e na carga (teor de ergosterol nas microesferas) (Y3). Posteriormente, o estudo foi realizado baseando-se nas melhores condições para encapsular ergosterol, sendo também avaliadas as respostas Y1, Y2 e Y3. As bebidas funcionalizadas com o extrato (IEXT) e com ergosterol na mesma concentração existente no extrato (IERG1) revelaram uma atividade antioxidante similar às bebidas comerciais com fitoesteróis. No entanto, as bebidas com ergosterol na mesma concentração do extrato de A. bisporus e de fitoesteróis (IERG2) revelaram uma atividade antioxidante superior. Além disso, apenas IEXT, IERG1 e IERG2 apresentaram um aumento na atividade antioxidante de T0 para T1, com destaque para a atividade exibida por IERG2, significando que o ergosterol e os extratos foram capazes de proteger a bebida láctea da oxidação, aumentando a vida de prateleira do produto. IERG2 foi a amostra que revelou a maior citotoxicidade para as linhas celulares tumorais, enquanto as bebidas com fitoesteróis mostraram a menor atividade, sem diferenças significativas entre T0 e T1. Os estudos de microencapsulação revelaram ainda que a técnica de coacervação permite obter cápsulas de distintos tamanhos e que as condições ótimas do processo ocorrem a pH 5,5, com temperatura de 55ºC e razão P/Q de 0,5, com um menor rendimento de encapsulação, mas com uma maior carga em ergosterol. Este trabalho contribuiu para o estudo do potencial da utilização de extratos de A. bisporus com ergosterol no desenvolvimento de novas bebidas funcionais. Constituiu um primeiro passo que necessita de estudos subsequentes relacionados com a avaliação da viabilidade da sua utilização ao nível industrial e demonstração clara da sua bioatividade in vivo.

Mechanisms involved in the therapeutic effects of soybean (glycine max)

Soybeans contain nutritional and medicinal properties. It is a rich source of quality proteins, phytosterols, fibers, and other biologically active compounds, notably daidzein and genistein. Soybeans provide health benefits due to their functional ingredients such as proteins, polysaccharides, and isoflavones. These functional ingredients play a vital role in the reduction of different types of cancer, cardiovascular diseases, postmenopausal problems, diabetes, and some neurodegenerative disorders. This review primarily envisages the different mechanisms involved in the therapeutic effects of soybean components as well as their contribution toward the reduction of different diseases.

Phytochemicals and biofunctional properties of buckwheat: a review

A growing trend for nutraceutical and gluten-free cereal-based products highlights the need for development of new products. Buckwheat is one of the potential candidates for such products and the present paper reviews the functional and nutraceutical compounds present in common buckwheat (Fagopyrum esculentum) and tartary buckwheat (Fagopyrum tataricum). The vital functional substances in buckwheat are flavonoids, phytosterols, fagopyrins, fagopyritols, phenolic compounds, resistant starch, dietary fibre, lignans, vitamins, minerals and antioxidants, which make it a highly active biological pseudocereal. Cholesterol-lowering effects that lessen the problems of constipation and obesity are important health benefits that can be achieved through the functional substances of buckwheat.

Hábitos de consumo de alimentos enriquecidos com fitoesteróis

O interesse crescente pelos alimentos enriquecidos com esteróis vegetais deve-se ao fato de que estes diminuem as concentrações sanguíneas de colesterol sem efeitos adversos colaterais. Neste contexto, o enriquecimento de alimentos com esteróis vegetais poderá constituir uma ajuda importante na proteção da população contra a aterosclerose e doenças cardiovasculares. As informações sobre o comportamento alimentar são praticamente inexistentes em Portugal, pelo que se torna indispensável perceber a importância dos produtos funcionais nos hábitos de consumo. O presente trabalho pretendeu avaliar os hábitos de consumo de uma população de Viseu relativamente aos leites fermentados com baixo teor de gordura enriquecidos com esteróis vegetais e margarinas enriquecidas com fitoesteróis. Para cada produto foram feitos 577 inquéritos a indivíduos escolhidos aleatoriamente numa população que efetuava as suas compras semanais em vários hipermercados da cidade de Viseu. Inquiriu-se sobre vários parâmetros respeitantes a leites fermentados com baixo teor de gordura enriquecidos com esteróis vegetais e margarinas enriquecidas com fitoesteróis. Os resultados preliminares obtidos mostraram que, para a maioria dos inquiridos a compra dos alimentos era condicionada pelo seu custo elevado. Os indivíduos que afirmaram consumir os produtos eram maioritariamente mulheres com idade entre os 40≤65 anos. Relativamente aos parâmetros avaliados não se observam diferenças estatisticamente significativas entre ambos os sexos. Estes inquiridos ingeriam maioritariamente o alimento 1vez/dia (leites fermentados, margarina (fatia/dia)) fazendo esta escolha por apresentarem colesterol elevado ou por lhes atribuírem efeitos preventivos para a doença. Para além disso quer os que estavam sob terapêutica antidislipidémica quer os que não estavam declararam observar efeitos positivos na hipercolesterolemia. Parece evidente que são as preocupações com a saúde que influenciam a aquisição dos leites fermentados com baixo teor de gordura e margarinas enriquecidos com fitoesteróis. As declarações feitas sobre os níveis de colesterol, ingestão declarada e efeitos observados parecem sugerir uma ingestão com quantidade e frequência suficiente. Também a faixa etária que mais consome parece estar de acordo com as recomendações. A elevada taxa de não consumidores encontrada no estudo e que alega não necessidade e descrença de efeitos mesmo quando tal não acontece pode atribuir-se à escassez de informação nos rótulos e/ou custo acrescido do produto. Esclarecer sobre a importância da inclusão destes produtos na dieta sozinhos ou como coadjuvantes de terapêutica instituída poderá ser uma forma de conseguir o equilíbrio na gestão da hipercolesterolemia.