Transformações bioquímicas pós-colheita e qualidade de alimentos e matérias-primas

Resumo

Matérias primas alimentares e alimentos são normalmente órgãos ou tecidos vivos que depois de colhidos continuam com seus processos fisiológicos. A sua qualidade e conservação dependem dessas transformações que por sua vez dependem do patrimônio genético do vegetal (órgão ou tecido) e de como isso se expressa face a um "stress" representado pela colheita, armazenamento e processamento futuro. As propriedades funcionais (organolépticas, nutricionais, conservação e processabilidade) derivam das transformações bioquímicas em diversos componentes como carboidratos simples e complexos, pigmentos, vitaminas, etc. Assim o conhecimento dessas transformações e seus mecanismos e a possibilidade de seu controle são importantes na manutenção da qualidade e geração de novos produtos, matérias primas ou de processos tecnológicos. O objetivo temático do projeto envolve o estudo das bases moleculares associadas ao adoçamento e à textura que são atributos importantes da qualidade de vegetais. A pesquisa envolve dois grandes temas de convergência conceitual e metodológica. O primeiro diz respeito às transformações sofridas pelos carboidratos (desaparecimento do amido, síntese de sacarose) em frutos após a colheita. Trata-se aqui de estudar como essas transformações ocorrem durante o amadurecimento e seus controles a nível de enzimas de algumas vias metabólicas. O segundo tema diz respeito à textura com a hipótese de que ela está associada em grande parte às transformações estruturais da parede celular mediadas por hidrolases específicas. Essas mudanças seriam causadoras do amaciamento em frutos no amadurecimento e, em feijões, do endurecimento e aumento do tempo de processamento decorrentes do armazenamento. As transformações amido-sacarose e a síntese da sacarose são componentes importantes da qualidade sensorial e nutricional e da processabilidade em frutos. Em trabalhos anteriores já estudamos as variações da composição dos carboidratos no amadurecimento da banana, observando-se que no pico climatérico há aumento da atividade amilásica, ao mesmo tempo que o amido desaparece, sintetizando-se sacarose. Verificou-se, também, a incorporação de G14-1_P na sacarose formada no período. Em seguida observamos que a sacarose fosfato sintase (SPS), tinha sua atividade aumentada mas, a sacarose sintase (SS) era diminuída, resultado que foi confirmado após purificação parcial dessas enzimas. Ao mesmo tempo, em frutos que não acumulam amido o papel dessas enzimas não está claro. Dando continuidade, os objetivos da investigação cobrem o estudo das transformações dos carboidratos (amido e sacarose), durante o amadurecimento de frutos, o acompanhamento da atividade das amilases e sintetases, sua purificação e caracterização parcial, o estudo de propriedades cinéticas e a sua expressão espacial e pós-translacional, para estabelecer o mecanismo de controle envolvidos no processo durante esse período. A metodologia envolverá o amadurecimento de frutos colhidos verdes, acompanhando-se a atividade enzimática e a expressão de enzimas através de Western, Northen e Southern blottings e outras técnicas usuais de biologia molecular. Fatias de banana serão infiltradas com inibidores metabólicos específicos para estudar a importância dessas enzimas no desenvolvimento dos açúcares nos tecidos. Mudanças de textura muito rápidas ocorrem no amadurecimento de frutos climatéricos e no processamento de produtos vegetais em geral, mas não se conhecem bem ainda os mecanismos de controle. Nesse caso, os mecanismos envolvidos serão estudados no mamão, combinando estudo da composição química, organização estrutural e enzimologia da parede celular e lamela média, em frutos submetidos a processos de amadurecimento normal ou controlado por irradiação. A metodologia envolverá ensaios instrumentais ao lado de ensaios bioquímicos, envolvendo a medida da atividade, purificação parcial e caracterização de enzimas (poligalacturonase, pectinometilesterase, celulases e B-galactosidase) e estudo da existência de controle à nível de síntese protéica. Esse conhecimento é importante para o desenvolvimento de novas variedades através da tecnologias como a do DNA recombinante, como já feito com sucesso com o desligamento parcial da poligalacturonase do tomate. Outro problema ligado à textura é o do feijão (Phaseolus vulgaris) armazenado em condições de elevada umidade e temperatura, prevalente em várias regiões do país, desenvolve um defeito conhecido como endurecimento pós-colheita. A reidratação é dificultada e aumenta o tempo de cocção com prejuízo sensorial, nutricional e econômico. Em trabalhos anteriores, estudamos as mudanças que ocorrem no amiloplasto, suas conseqüências na geração de amido resistente, não disponível e observamos alterações na parede celular. Por microscopia ótica e eletrônica observou-se que o problema está ligado, pelo menos em parte, à não separação das células do feijão envelhecido por ação da cocção. Observou-se também, por outro lado, que reações térmicas levam à redução da digestibilidade da albumina durante o processamento do feijão. Diante disso, os objetivos desta pesquisa serão estudar a composição química da parede celular (pectinas, hemicelulose, celulose), composição em substâncias fenólicas e procurar identificar ligações cruzadas envolvendo fenóis e pectinas em feijões armazenados em condições normais ou adversas. Para isso será usada metodologia instrumental envolvendo espectrometria de massa e no infravermelho e cromatografia líquida de alta resolução. Espera-se que a partir do estudo dessas mudanças possamos identificar algumas das causas e estabelecer tecnologias para a solução do problema através da participação de melhoradores, engenharia genética ou tecnologia específica. (AU)