BASE DE DADOS DE ALIMENTOS FUNCIONAIS E SEUS
COMPOSTOS BIOATIVOS
ANA CARLA MOREIRA DA SILVA
ORIENTADORA: Eliane Fialho de Oliveira
CO-ORIENTADOR: Mauro Barbosa de Amorim
Dissertação submetida à Universidade Federal do Rio de
Janeiro visando à obtenção de grau de Mestre em Nutrição
Programa de Pós-Graduação em Nutrição
Instituto de Nutrição Josué de Castro
Universidade Federal do Rio de Janeiro
2008
i|Página
BASE DE DADOS DE ALIMENTOS FUNCIONAIS E SEUS CONSTITUINTES
QUÍMICOS
Dissertação submetida ao Instituto de Nutrição Josué de Castro da
Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte dos requisitos necessários
para a obtenção do grau de Mestre em Nutrição.
Banca Examinadora:
Profa. Eliane Fialho de Oliveira
Profa. Adjunto do Departamento de Nutrição Básica e Experimental/ INJC /
UFRJ
Orientadora
Prof. Mauro Barbosa de Amorim
Prof. Adjunto do Núcleo de Pesquisa de Produtos Naturais / UFRJ
Co-orientador
Profa. Cristiana Pedrosa Melo Porto
Profa. Adjunto do Departamento de Nutrição Básica e Experimental/ INJC /
UFRJ
Revisor/Titular
Prof. Antonio Jorge Ribeiro da Silva
Prof. Adjunto do Núcleo de Pesquisa de Produtos Naturais / UFRJ
Titular
Profa. Maria Luiza Machado Campos
Profa. Adjunto do Departamento de Ciência da Computação / UFRJ
Titular
Prof. Alexandre Guedes Torres
Prof. Adjunto do Departamento de Ciência da Computação/ UFRJ
Suplente Externo
Profa. Eliane Lopes Rosado
Profa. Adjunto do Departamento de Nutrição e Dietética/ INJC / UFRJ
Suplente Interno
ii | P á g i n a
iii | P á g i n a
Ficha Catalográfica
Silva, Ana Carla Moreira
Base de Dados de Alimentos Funcionais e seus Constituintes Químicos/Ana
Carla Moreira da Silva. Rio de Janeiro: UFRJ/INJC, 2008
No de folhas xvi, 141 p.
Dissertação: Mestre em Nutrição – Universidade Federal do Rio de Janeiro,
INJC
1. Alimentos funcionais 2. Banco de dados 3. Compostos bioativos 4.
Metabólitos secundários 5. Dissertação
I. Base de Dados de Alimentos Funcionais e seus Compostos Bioativos.
II. Mestre
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Este trabalho foi realizado no Núcleo de Pesquisa de Produtos Naturais e
Departamento de Nutrição Básica e Experimental, sob orientação da
Professora Eliane Fialho de Oliveira e co-orientação do Professor Mauro
Barbosa de Amorim, na vigência de auxílio concedido pela Coordenação
de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).
v|Página
Dedico esta dissertação ao Professor
Mauro Barbosa de Amorim pelo seu
grande incentivo e auxílio.
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Agradecimentos
Agradeço a todos que vivenciaram comigo este momento, principalmente à
minha mãe querida.
Lili, à sua grande perseverança e paciência.
A todos os membros do Laboratório da Lili e do Mauro.
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Da SILVA, Ana Carla Moreira]. Base de dados de alimentos funcionais e
seus compostos bioativos. Rio de Janeiro, 2008. Dissertação (Mestrado
em Nutrição)—Instituto de Nutrição, Universidade Federal do Rio de
Janeiro, Rio de Janeiro, 2008
Resumo
É relativamente antiga a atenção atribuída a alimentos de fontes
vegetais que, além de seu valor nutritivo, podem também desempenhar
um papel na promoção da saúde humana e na prevenção de doenças
crônicas degenerativas. Contudo, recentemente vem crescendo o
interesse em estudar e caracterizar estes alimentos, denominados
alimentos funcionais, bem como os seus compostos bioativos (metabólitos
secundários), responsáveis por essas propriedades preventivas. Do ponto
de vista sócio-econômico, é importante mencionar que estes compostos
bioativos podem ser encontrados em alimentos na forma natural e não
processada com valor econômico reduzido, como as frutas e as hortaliças.
Esse trabalho apresenta a elaboração de uma base de dados relacional
com livre acesso na Web de alimentos funcionais, o qual contém dados
associados com seus compostos bioativos, suas fórmulas moleculares e
suas atividades biológicas. Tal banco de dados está sendo realizado
através da pesquisa de dados na literatura científica e através do uso de
software e programas livres (MySQL, sistema de gerenciamento de
bancos de dados relacionais; PHPMyAdmin, interface gráfica de
manipulação de bancos de dados administrados pela linguagem MySQL;
viii | P á g i n a
PHP, linguagem denominada pré-processador de hipertexto que é
interpretada pelo servidor; JavaScript, linguagem interpretada pelo cliente
para processamento de páginas de hipertexto dinâmicas; e as ferramentas
usuais para o design e construção de páginas Web, como o HTML,
XHTML, CSS, XML, etc). O banco de dados pode ser acessado no
endereço
http://acd.ufrj.br/~tbocl/tbocl-bdalimento.php.
Existem
180
referências bibliográficas correspondentes ao ano de 1990 até 2007,
referenciando os grupos biossintéticos dos flavonóides, terpenos, taninos,
cumarinas e quinonas.Um banco de dados de acesso livre na internet
sobre alimentos funcionais tem como finalidade esclarecer o público em
geral, incluindo os profissionais de saúde, sobre as propriedades reais de
algumas substâncias químicas presentes nos alimentos e pode, inclusive,
incentivar novas pesquisas neste tema.
ix | P á g i n a
Da SILVA, Ana Carla Moreira]. Base de dados de alimentos funcionais e
seus compostos bioativos. Rio de Janeiro, 2008. Dissertação (Mestrado
em Nutrição)—Instituto de Nutrição, Universidade Federal do Rio de
Janeiro, Rio de Janeiro, 2008
Abstract
Is relatively old the knowledge that plant food, apart from their
nutritional value, can also play a role in the promotion of human health and
in prevention of chronic and degenerative diseases. There has recently
been a growing interest in study and characterize these foods, called
functional foods, as well as the bioactive compounds (secondary
metabolites) that are responsible for their therapeutic and preventive
properties. From the socioeconomic point of view, it is important to mention
that these chemical constituents may be found in natural, non-processed
low-priced foods, such as fruits and vegetables. This work report the
creation of a free access of Web relational database of functional foods,
which contains data related to their bioactive compounds, molecular
formula and biological activities. So, it is being accomplished through data
search in scientific literature and by use of free software and programming
languages (MySQL-
a relational database management system,
PHPMyAdmin- a graphical user interface for manipulation of MySQL
managed databases, PHP- a server-side interpreted language of hypertext
preprocessing, JavaScript- a client-side interpreted language for dynamic
x|Página
processing of
hypertext pages, and the usual tools for design and
construction of Web pages, such as HTML, XHTML, CSS, XML, etc). The
database can be accessed at http://acd.ufrj.br/~tbocl/tbocl-bdalimento.php.
There are 180 bibliographical references corresponding to the year of 1990
up to 2007, refering the flavonoids, terpenes, tannins, coumarins and
quinones biosynthetic groups. A free accessible internet database on
functional foods can clarify
the public in general, including health’s
professionals about the real properties of some chemicals present on foods
and can, even, encourage new researches on this area.
xi | P á g i n a
Lista de Abreviaturas:
APIs
Application Programming Interface
BD
Banco de Dados
BDR
Banco de Dados Relacional
DCL
Data Control Language (Linguagem de Controle de dados)
DDL
Data Definition Language (Linguagem de Definição de dados)
DML
Data Manipulation Language (Linguagem de Manipulação de dados)
ERO
Espécies Reativas de Oxigênio
HDL
Lipoproteína de Alta Densidade
HTML
Hypertext Markup Language (Linguagem de Marcação de Hipertexto)
LDL
Lipoproteína de Baixa Densidade
PHP
PHP Hypertext Preprocessing (Pré-processador de Hipertexto)
SOD
Superóxido Desmutase
SQL
Structured Query Language (Linguagem de Pesquisa Estruturada)
SGDB
Sistemas Gerenciadores de Banco de Dados
xii | P á g i n a
Lista de figuras:
Figura 1: Exemplos de metabólitos provenientes da via do acetato.
Figura 2: Exemplos de metabólitos provenientes da via do chiquimato.
Figura 3: Classificação de terpenos segundo o número de carbonos.
Figura 4: Exemplos de metabólitos provenientes da via do mevalonato.
Figura 5: Colesterol.
Figura 6: Biossíntese mista.
Figura 7: Exemplos de carotenóides.
Figura 8: Esqueletos básicos de compostos fenólicos.
Figura 9: Estrutura básica das cumarinas.
Figura 10: Estrutura da bergenina e seus análogos.
Figura 11: Estrutura da embelina.
Figura 12: Flavonóides.
Figura 13: Quercetina.
Figura 14: Exemplos de flavonóis e flavanóis.
Figura 15: Apigenina.
Figura 16: Ácido Tânico.
Figura 17: Estrutura do banco de dados.
Figura 18: Banco de dados.
Figura 19: Pesquisa de opinião.
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Lista de tabelas:
Tabela 1: Número de referências coletadas de cada grupo biossintético e suas
respectivas substâncias.
Tabela 2: Exemplo de fontes alimentares e atividades biológicas por substância ou
grupo biossintético.
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Índice
1- INTRODUÇÃO
1
1.1. Alimentos Funcionais
1
1.2- Metabólitos primários e secundários
5
1.2.1- A via do acetato
6
1.2.2- A via do chiquimato
7
1.2.3- A via do mevalonato
8
1.2.4- Metabólitos secundários de biossíntese mista
11
1.3- Metabólitos secundários de importância fisiológica
12
1.3.1- Terpenos
13
1.3.2-Polifenóis
18
1.3.2.1- Cumarinas
20
1.3.2.1.1- Isocumarinas
22
1.3.2.2- Quinonas
23
1.3.2.3- Flavonóides
24
1.3.2.4- Taninos
30
1.4- Atividades biológicas
33
1.4.1- Mecanismos de ação
33
xv | P á g i n a
1.4.1.1- Atividade antioxidante
33
1.4.1.2- Mutação no DNA
35
1.4.2- Prevenção de doenças
36
1.4.2.1- Doenças cardiovasculares
36
1.4.2.2- Prevenção de doenças neurodegenerativas
39
1.4.2.3- Neoplasias
40
1.4.2.4- Doenças oculares
42
1.4.2.5- Diabetes Mellitus
43
1.5- Banco de dados
45
1.5.1- SQL (Structured Query Language)
46
1.5.1.1- MySQL (My- Structured Query Language)
47
1.5.2- PHP (Hypertext Preprocessing)
47
1.5.3- Histórico de banco de dados em alimentos
48
2- JUSTIFICATIVA
50
3- OBJETIVOS
51
3.1- Objetivo Geral
51
3.2- Objetivos Específicos
51
4- METODOLOGIA
52
xvi | P á g i n a
4.1-Coleta de dados
52
4.2- Estrutura das Páginas Web
53
4.3- Estrutura do banco de dados
53
4.4- Pesquisa de Opinião e contador de acesso
55
5- RESULTADOS
57
5.1- Coleta de dados
57
5.2- Estrutura das Páginas Web
60
5.3- Estrutura do Banco de Dados
60
5.4- Pesquisa de opinião
62
6- DISCUSSÃO
63
6.1- Análise dos dados
63
6.2- Bancos de dados da literatura
66
7- CONCLUSÃO
69
8- PROPOSTAS FUTURAS
69
9- RERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
71
I. Anexo
102
Manuscrito intitulado Functional foods database on bioactive
compounds in plant foods, em fase final de preparação, a ser
xvii | P á g i n a
submetido para revista Journal of Food Composition and Analysis.
II. Anexo
123
Manuscrito intitulado Base de dados de Alimentos Funcionais e
Compostos Bioativos, em fase final de preparação, a ser submetido
para revista Química Nova.
xviii | P á g i n a
Introdução
1- INTRODUÇÃO
1.1- Alimentos funcionais
É relativamente antigo o reconhecimento popular de que alguns alimentos,
particularmente as frutas e hortaliças promovam a saúde e evitam ou retardam o
aparecimento de doenças crônicas não transmissíveis. Os alimentos funcionais são
definidos como alimentos que apresentam propriedades ou funções além daquelas
referentes aos nutrientes. É preciso considerar, contudo, definições mais técnicas,
que incluem desde aquelas de cunho mais normativo, regional (como, no Brasil, a da
Agência Nacional de Vigilância Sanitária - ANVISA) ou internacional, até aquelas de
natureza mais científica ou mesmo comercial.
A resolução Nº 18 da ANVISA define alimentos funcionais como “O alimento ou
ingrediente que alegar propriedades funcionais ou de saúde e que pode, além de
exercer funções nutricionais básicas, quando se tratar de nutriente, produzir efeitos
metabólicos e ou fisiológicos e ou efeitos benéficos à saúde, devendo ser seguro
para consumo sem supervisão médica”.
A American Dietetic Association (ADA) (2004), aborda do ponto de vista
científico os alimentos funcionais, incluindo todos os alimentos e aqueles fortificados,
enriquecidos ou acrescentados, que possuem potenciais efeitos benéficos para a
saúde quando consumidos como parte de uma dieta variada.
Outras organizações internacionais apresentam a definição de alimentos
funcionais. The Internacional Food Information Council (IFIC) apresenta uma
definição simples para o termo: “Alimentos que promovem benefícios à saúde, além
da nutrição básica”. Essa definição é similar ao do International Life Science Institute
1|Página
Introdução
of North America (ILSI): “Alimentos, que em virtude da presença de compostos
ativos fisiologicamente, promovem benefícios à saúde, além da nutrição básica”.
Contudo, outra organização, a Health Canada amplia essa definição: “Similar
em aparência com um alimento convencional e consumido como parte de uma dieta
usual, que demonstra benefícios fisiológicos, e/ou reduz o risco de doenças crônicas
além das funções nutricionais básicas, em virtude da presença de compostos
bioativos”.
É importante esclarecer a diferença, ressaltada pela Health Canada, entre
alimento funcional e composto bioativo, antes considerado nutracêutico, uma vez,
que o primeiro refere-se a alimentos convencionais, sendo parte de uma dieta usual,
já o segundo não corresponde a alimentos e sim a “um produto isolado ou
purificado, derivado de alimentos e comercializado em diversas formas medicinais,
não usualmente associado com alimento”. O composto bioativo apresenta efeitos
benéficos ou promove proteção contra as doenças crônicas (Health Canada, 1998).
De acordo com essas definições, um conjunto de alimentos não modificados
por processos tecnológicos, como as frutas e as hortaliças, representa a mais
simples forma de se consumir alimentos funcionais. Por exemplo, a laranja, a
cenoura ou o tomate podem ser considerados alimentos funcionais devido à
presença de compostos bioativos como a quercetina, o beta-caroteno e o licopeno
(JONES & JEW, 2007).
Alimentos modificados, incluindo aqueles que foram fortificados com nutrientes
ou acrescidos com compostos fitoquímicos (bioativos) também podem ser
considerados alimentos funcionais. Entretanto, agrega-se um custo elevado a esses
alimentos, sendo, muitas vezes, inviável seu consumo para a população de baixa
renda e países subdesenvolvidos, como o Brasil.
2|Página
Introdução
As substâncias químicas responsáveis pelas propriedades funcionais desses
alimentos são chamadas “compostos bioativos”, as quais apresentam atividades
biológicas diversas importantes à saúde humana. Essas substâncias recebem
também a denominação de metabólitos secundários, uma vez que são produzidas
pelos vegetais ou alguns animais de acordo com determinadas situações de
estresse biótico ou abiótico. Contudo, esses metabólitos não são essenciais à vida
dos organismos que o produzem, podendo conferir maior longevidade e melhor
propagação da espécie.
Desse modo, pode-se citar como exemplo de alimentos funcionais as
leguminosas, como a soja, que contêm quantidades importantes de substâncias
fenólicas fisiologicamente ativas (McCUE & SHETTY, 2004). Destacam-se as
isoflavonas com ação fitoestrogênica (genisteína, daidzeína, coumestrol e a
gliciteína). Estas substâncias têm despertado muito interesse pelas suas ações
estrogênica, antiestrogênica, anticarcinogênica, antiviral, antifúngica e antioxidante
(McCUE & SHETTY, 2004; HOLZER et al., 2007; HWANG et al.2006; CABRAL &
FERNANDES, 2007).
Frutas e hortaliças naturais têm sido altamente recomendadas (LAKO et al.,
2007; RAMASSAMY, 2006) pela riqueza em substâncias fenólicas, substâncias
sulfuradas, glicosídios indólicos, fruto-oligossacarídios, dentre muitos outros
compostos, principalmente pela ação antioxidante e seqüestrante de radicais livres,
carcinógenos e de seus metabólitos, os quais exercem ação protetora contra a
evolução
de
processos
degenerativos
que
conduzem
às
doenças
e
ao
envelhecimento precoce. Atualmente recomenda-se a participação de frutas e
hortaliças na dieta, em quantidades significativas, como cinco porções ao dia
(MINISTÉRIO DA SAÚDE, 2005). Da mesma forma, sucos e néctares de frutas
3|Página
Introdução
naturais são altamente recomendados, como parte da dieta diária, pela presença
das substâncias fisiologicamente ativas, já mencionadas (KRIS-ETHERTON et al.,
2002).
O chá (chá verde e preto) e o vinho tinto têm sido reconhecidos como benéficos
à saúde, em quantidades moderadas, por conterem substâncias fenólicas, como a
catequina, a quercetina, a rutina e o resveratrol, com propriedades antioxidantes,
antiaterogênicas e anticancerígenas (YAO et al., 2006; YAMADA & WATANABE,
2007; KATIYAR et al., 2007; NIKFARJAM et al., 2006).
Algumas substâncias químicas, como resveratrol, antocianinas e quercetina,
encontradas na casca de uva e no vinho tinto, vem sendo relacionadas à baixa
mortalidade por doenças cardiovasculares, em certas regiões da França. Apesar
dessas populações ingerirem elevadas quantidades de gordura saturada e
apresentarem altos níveis de colesterol sangüíneo, semelhante à dos Estados
Unidos da América, a incidência e a morte por doenças cardíacas são muito
menores. Estudos de análise multivariada conduziram à conclusão de que a variável
dietética capaz de explicar essa diferença é a maior ingestão de vinho tinto pelos
franceses, o que define o paradoxo francês (de LANGE, 2007).
Peixes e outros produtos do mar são altamente recomendados pela
predominância dos ácidos graxos poliinsaturados da família ω-3 e pela qualidade
nutritiva e funcional de suas proteínas (SHAHIDI, 2003).
A seguir está explicitado como essas substâncias de notável potencial benéfico
são formadas através do metabolismo secundário peculiar de alguns seres vivos.
4|Página
Introdução
1.2- Metabólitos primários e secundários
Todos os organismos realizam reações básicas para a sobrevivência,
crescimento e reprodução, utilizando uma imensa variedade de compostos
orgânicos.
Forma-se,
então,
uma
rede
enzimática
integrada,
denominada
metabolismo intermediário, e as vias envolvidas são conhecidas como vias
metabólicas.
Algumas das moléculas mais importantes à vida de todos os organismos são os
carboidratos, proteínas, gorduras e ácidos nucléicos e as vias responsáveis pelo
metabolismo destes participam do metabolismo primário, sendo que os compostos
envolvidos nela são metabólitos primários (DEWICK, 2002).
As moléculas cuja presença na natureza está mais limitada e apenas alguns
organismos as sintetizam são os metabólitos secundários, que necessitam de
determinadas condições para serem formados e seus benefícios para a natureza
não estão, muitas vezes, bem esclarecidos. Alguns são produzidos, por exemplo,
como substâncias tóxicas com função de defesa contra os predadores ou como um
agente colorido como a antocianina para a atração entre espécies (TORSSEL,
1983).
Os metabólitos secundários são biossintetizados por três vias básicas, sendo
estas: as vias do acetato, do chiquimato e do mevalonato;
A via do acetato corresponde à biossíntese de ácidos graxos e policetídeos, a
via
do
chiquimato
está
relacionada
aos
aminoácidos
aromáticos
e
aos
fenilpropanóides (cumarinas, flavonóides, quinonas) e a via do mevalonato refere-se
aos terpenóides e aos esteróides (DEWICK, 2002).
Alguns autores (DEWICK, 2002; TORSSEL, 1983) acrescentam mais uma via
biossintética, a via dos alcalóides, constituída por bases nitrogenadas derivadas
5|Página
Introdução
principalmente de plantas. Contudo, sabe-se que os alcalóides possuem diversas
rotas biossintéticas que estão relacionadas com as vias descritas anteriormente, e,
portanto, não possuem uma única via definida.
1.2.1- A via do acetato
O ácido acético ou seu equivalente biossintético, a acetil coenzima A (acetil
CoA), ocupa uma posição central na síntese de compostos naturais. As reações de
condensação linear de Claisen originam β-ceto ésteres, que por redução e uma nova
condensação produzem ácidos graxos ou por uma outra condensação direta
produzem policetídeos (TORSSELL, 1983).
Estes compostos podem se ciclizar em uma variedade de compostos
aromáticos. A acetil CoA corresponde também ao ponto de partida para a síntese de
terpenóides. Em uma condensação ramificada, do grupamento ceto da acetoacetil
CoA, reagem com outra molécula de acetil CoA, formando o β–hidroxi–β–
metilglutarilCoA que é transformado em unidades “ativas” de isopreno e finalmente
nos terpenóides (TORSSELL, 1983).
Os compostos inclusos na via do acetato são os ácidos graxos e as
prostaglandinas e muitos compostos aromáticos como as antraquinonas e as
tetraciclinas (DEWICK, 2002). Tais compostos podem ser visualizados na figura 1.
6|Página
Introdução
Protaglandina.
Ácido oléico
Antraquinona.
Tetraciclina
Figura 1: Exemplos de metabólitos provenientes da via do acetato.
1.2.2- A via do chiquimato
Uma variedade de compostos exibe a característica estrutural da cadeia C6aromático-C3, como alguns aminoácidos, os ácidos cinâmicos, as cumarinas, os
flavonóides, as ligninas, dentre outros (figura 2). Logo, se tornou evidente que estas
substâncias possuem a mesma origem (TORSSEL, 1983).
7|Página
Introdução
Cumarina
Tirosina
Fenilanina
Figura 2: Exemplos de metabólitos povenientes da via do chiquimato.
Muitos dos intermediários metabólicos dessa via foram identificados através de
estudos com uma série de mutantes da Escherichia coli preparados por irradiação
UV. Assim, seus requerimentos nutricionais para o crescimento e todos os seus
produtos formados foram caracterizados (DEWICK, 2002).
Esta via corresponde ao metabolismo de plantas e microrganismos e não de
animais; portanto as substâncias formadas só poderão ser adquiridas pelos seres
humanos através da dieta.
1.2.3- A via do mevalonato
Os compostos formados na via do mevalonato são principalmente os
terpenóides e os esteróides.
8|Página
Introdução
Os terpenos são originados a partir de unidades C5 denominadas unidades de
isopentenil ou isopreno (C5H8).
Os terpenos podem ser classificados de acordo com o número de unidade C5:
monoterpenos, C10; sesquiterpenos, C15; diterpenos, C20; sesterpenos, C25;
triterpenos, C30; e tetraterpenos, C40. Essa classificação está disposta na figura 3.
Figura 3: Classificação de terpenos segundo o número de carbonos.
9|Página
Introdução
O sub-grupo tetraterpeno representa o grupo com maior prevalência de
metabólitos secundários estudados em alimentos, citando, como exemplo, os
carotenóides (o licopeno – figura 4, a luteína, o β-caroteno e etc). Cabe ressaltar que
os carotenóides são tetraterpenos, pois possuem 40 carbonos, porém nem todos os
tetraterpenos são carotenóides: por exemplo, o diplopterol, relatado na literatura
como auxiliador dos processos oxidativos em plantas (figura 4) (HANISCH et al.,
2003). Contudo pouco está descrito na literatura a respeito de tetraterpenos outros
que não os carotenóides apresentando atividade biológica em alimentos.
Licopeno
Diplopterol
Figura 4: Exemplos de metabólitos provenientes da via do mevalonato.
Dentre a variedade de utilidades desses compostos, pode-se destacar o uso de
óleos essenciais para a indústria de perfumes e cosméticos.
Os esteróides são derivados de triterpenóides contendo um sistema de anel
tetracíclico de lanosterol, mas com a ausência de três grupamentos metila no C-4 e
C-14.
O colesterol é a estrutura fundamental, onde algumas modificações permitem a
formação de uma grande variedade de produtos naturais de importância biológica:
por
exemplo,
esteróis,
saponinas
esteroidais,
glicosídeos,
ácidos
biliares,
corticosteróides e hormônios sexuais (DEWICK, 2002).
10 | P á g i n a
Introdução
Figura 5: Colesterol.
1.2.4- Metabólitos secundários de biossíntese mista
As vias metabólicas descritas anteriormente originam um grande número de
metabólicos secundários. Contudo, cabe ressaltar que muitos deles possuem
biossíntese mista, ou seja, a sua síntese depende de mais de uma via metabólica.
Pode-se citar como exemplo a família dos flavonóides que apresenta a sua rota
biossintética derivada da via do acetato e da via do chiquimato (figura 6).
11 | P á g i n a
Introdução
Figura 6: Biossíntese mista.
12 | P á g i n a
Introdução
1.3- Metabólitos secundários de importância fisiológica.
A seguir serão descritos alguns metabólitos secundários de importância
significativa à saúde humana de acordo com estudos relatados na literatura.
1.3.1- Terpenos
Os mecanismos biossintéticos dos terpenos foram explicitados anteriormente
no item 1.2.4, que corresponde à via do mevalonato.
Os terpenos apresentam uma importante função ecológica atuando como um
mensageiro interno e externo, funcionando como agentes alelopáticos, repelente
contra insetos ou atrativos para os insetos polinizarem as plantas (HARREWIJAN et
al, 2001). Uma outra função é vista na defesa e na região da ferida na espécie da
árvore do pinho onde uma indução coordenada da biossíntese dos terpenóides e
dos ácidos de resina é observada (KREUZWIESER et al, 1999).
As plantas em locais extremos freqüentemente têm que tolerar temperaturas
elevadas. A correlação direta entre a concentração do isopreno e a tolerância
térmica conduziu a uma especulação que estes compostos aumentam a tolerância
térmica, interagindo com as membranas das plantas (SHARKEY & SINGSAAS,
1995; SINGSAAS et al, 1997). Tal interação da membrana é suposta também para
funções fisiológicas e farmacológicas no homem.
Poucas evidências científicas apontam para a ação antioxidante em plantas,
mas alguns deles ou seus precursores agem como um sistema de eliminação para
moléculas agressivas externas na fase gasosa, tal como a emissão de isopreno que
evita os danos do ozônio (LORETO et al, 2001). Os terpenóides representam a
base das numerosas drogas sintetizadas a partir de plantas usadas no tratamento
13 | P á g i n a
Introdução
da dor, do frio, da bronquite e das doenças gastrointestinais (KOHLER et al, 2000),
nas quais as espécies reativas de oxigênio (ROS) possivelmente estão envolvidas.
Os terpenos apresentam características lipofílicas e possuem uma importante
atividade antioxidante em sistemas lipofílicos, podendo atuar, inclusive, na inibição
da oxidação da LDL, evitando o desenvolvimento da aterosclerose (GRABMANN et
al., 2001, 2005).
Dentre os terpenóides estudados merece destaque o sub-grupo dos
tetraterpenos, que inclui substâncias como a luteína, o licopeno, a zeaxantina, a βcriptoxantina e o α-caroteno (figura 7). Estas substâncias correspondem aos
carotenóides de maior concentração no plasma humano e são as mais relatadas na
literatura devido aos seus significativos efeitos biológicos à saúde humana. Três
desses carotenóides, o β-caroteno, o α-caroteno e a β-criptoxantina possuem função
de pró-vitamina A e podem ser convertidas em retinol (KILDAHL-ANDERSEN et al.,
2007).
14 | P á g i n a
Introdução
Luteína
Zeaxantina
α-caroteno
Criptoxantina
15 | P á g i n a
Introdução
β-caroteno
Figura 7: Exemplos de carotenóides.
Antigamente, a importância funcional desses terpenos estava atrelada apenas
à função de pró-vitamina A, contudo as pesquisas recentes vêm relacionando-os
com outras funções biológicas de grande importância à saúde humana.
Alguns estudos têm demonstrado que o elevado consumo de tomate está
relacionado com a redução do risco de alguns tipos de câncer (FRANCESCHI et al.,
1994) e, também, pode contribuir com uma menor incidência de doença isquêmica
coronariana (GERSTER, 1997). Essas propriedades benéficas do tomate são
atribuídas ao conteúdo de tetraterpenos presente, particularmente licopeno e βcaroteno, os quais acumulam no plasma e tecidos de acordo com a ingestão
(OSHIMA et al., 1996).
A luteína pertence ao grupo de pigmentos de plantas denominados xantofilas
(carotenóides contendo oxigênio). Ela está presente em muitas frutas, vegetais,
particularmente nos vegetais verde-escuros como o espinafre e a couve (WANG et
al., 2006) e corresponde a um dos tetraterpenos mais prevalentes no soro humano
(KHACHIK et al., 1997c). Uma dieta rica em luteína está associada com redução do
risco de doenças oculares como a degeneração macular, a principal causa de
cegueira entre a população idosa (SNODDERLY, 1995; CHEW et al., 1996).
Apresenta também um potencial antioxidante (ZHANG et al., 1991; WANG et al.,
16 | P á g i n a
Introdução
2006) e foi demonstrado que aumenta a função imune, suprime o crescimento de
tumor mamário e eleva a proliferação de linfócitos (CHEW et al., 1996; HADDEN et
al., 1999), protege a pele dos danos causados pela luz ultravioleta e previne
doenças cardiovasculares e câncer (MICHAUD et al., 2000; SLATTERY et al., 2000).
O licopeno, assim como a luteína, é um dos carotenóides mais prevalentes no
soro humano. Na dieta está presente principalmente em frutas e vegetais vermelhos
escuros, como o tomate (HOLDEN et al., 1999) e o seu consumo e níveis séricos
estão relacionados à redução do risco de desenvolvimentos de doenças
cardiovasculares (ARAB & STECK, 2000; WILLCOX et al., 2003) e câncer de
próstata (CHAN et al., 2005; GIOVANNUCCI, 2005). Dados referentes a um estudo
de intervenção placebo controlado sugerem que o consumo de licopeno (tanto na
forma de suplemento como na forma de tomates processados) pode reduzir o dano
ao DNA (ASTLEY et al., 2004; ZHAO et al., 2006) e pode promover efeitos benéficos
no câncer de próstata (KUCUK et al., 2004; KUCUK et al., 2002; ANSARI & GUPTA,
2003; van BREEMEN, 2005) e de pulmão (LIU et al., 2003; WANG, 2005).
O β-caroteno também se apresenta em elevada concentração no sangue e
tecidos humanos, além de estar presente de forma significante na dieta,
principalmente em vegetais folhosos verde-escuros e frutas e hortaliças alaranjadas
(SCHMITZ et al., 1991). Este composto está sendo mais estudado com relação aos
seus efeitos protetores contra o desenvolvimento de câncer, como o de mama (CHO
et al., 2003) e pulmão (van POPPEL, 1993).
Em um estudo clínico (Physicians Health Study) prospectivo e caso-controle
entre esportistas do sexo masculino sem diagnóstico de doença cardiovascular
durante 13 anos, observou-se que concentrações plasmáticas basais de β-caroteno,
α-caroteno e licopeno foram inversamente relacionadas com o infarto isquêmico
17 | P á g i n a
Introdução
(HAK et al., 2004). Entretanto, esses investigadores também demonstraram
nenhuma
evidência
de
efeitos
protetores
de
concentrações
elevadas
de
carotenóides no plasma contra o infarto do miocárdio (HAK et al., 2003).
A zeaxantina está presente em maior concentração no espinafre e couve,
possuindo conteúdo significativo nos brócolis, ervilha e gema de ovo (HANDELMAN
et al., 1999; SURAI et al., 2000). Este carotenóide, associado com a luteína, está em
altas concentrações na retina e nas lentes, o que confere a ambos uma proteção à
saúde ocular (BERNSTEIN et al., 2001).
A β-criptoxantina possui como fontes dietéticas importantes a manga, o
pêssego, o mamão papaia, a laranja e a tangerina (WINGERATH et al., 1995). Este
carotenóide apresenta funções na formação óssea (YAMAGUCHI & UCHIYAMA,
2003) e inibição de câncer de pulmão (KOHNO et al., 2001).
1.3.2-Polifenóis
Os compostos fenólicos constituem um grupo diverso de compostos químicos,
apresentando mais de 8000 compostos identificados até o momento, que possuem
uma característica em comum: a presença de ao menos em um grupamento arila
com pelo menos um grupamento hidroxila ligado (O’CONNELL & FOX, 2001), como
mostrado na figura 8.
Os compostos fenólicos são amplamente distribuídos na natureza e
demonstram um comportamento não-uniforme durante o desenvolvimento da
hortaliça ou da fruta em resposta aos fatores externos. A síntese desses compostos,
além do componente genético e do estágio de desenvolvimento, é influenciada por
diversos fatores ambientais como a disponibilidade de nutrientes, a temperatura e,
em particular, a luz (O’CONNELL & FOX, 2001).
18 | P á g i n a
Introdução
Muitas das enzimas envolvidas na síntese de polifenóis são induzidas pela luz
(TREUTTER, 2001) e a concentração total desses fenóis é maior na casca das
frutas, pois é esta parte que ficam em maior contato com radiação solar (AWAD et
al, 2001).
Figura 8: Esqueletos básicos de compostos fenólicos.
Os polifenóis presentes na casca são eficientes protetores do dano induzido
pelos raios UV-B (SOLOVCHENKO & SCHMITZ-EIBERGER, 2003) e estão também
19 | P á g i n a
Introdução
envolvidos na defesa em situações de estresse, como o ataque de patógenos
(TREUTER, 2001). Pode-se citar como exemplo de polifenóis os estilbenos, as
cumarinas, as antraquinonas, os flavonóides e os taninos. Essas substâncias
apresentam uma série de funções biológicas importantes à saúde, como descrito
nos sub-itens a seguir.
1.3.2.1- Cumarinas
As cumarinas (1,2-benzopironas; 2H-1-benzopina-2-onas; lactonas do ácido
cis-o-cumarínico; anidridos cumarínicos; ou cânforas de cumaru) são compostos que
contêm um anel aromático unido com um anel lactona (figura 9). São solúveis em
etanol, clorofórmio, éter dietil e óleos e é pouco solúvel em água. (COHEN, 1979).
Figura 9: Estrutura básica das cumarinas.
A hidroxilação na posição orto à cadeia lateral do ácido cinâmico é um passo
crucial na formação das cumarinas (TORSSEL, 1983) e, portanto, os organismos
que possuem um sistema enzimático capaz de o-hidroxilar o cinamato podem
biossintetizá-las. Desse modo, as cumarinas estão amplamente distribuídas entre as
plantas, particularmente nas famílias Umbelliferae (temperos verdes) e Rutaceae
(limoeiro).
20 | P á g i n a
Introdução
Devido às suas propriedades biológicas, as cumarinas podem apresentar usos
medicinais. Por exemplo, a habilidade das cumarinas em ativar macrófagos propicia
o seu uso para o tratamento de edema e as suas propriedades imunomoduladoras
podem ser benéficas ao tratamento de brucelose (EGAN et al., 1990).
As cumarinas estão sendo utilizadas, freqüentemente, em ensaios clínicos para
o tratamento de linfoedema, câncer de mama e pulmão e carcinoma renal. Seu uso,
tanto na forma isolada (THORNES et al., 1989) quanto na combinada com
cimetidina, mostra-se um tratamento antineoplásico eficiente (COX et al., 1989;
DEXEUS et al., 1990; et al., MARSHALL et al., 1987a; MASHALL et al., 1989).
As cumarinas vêm sendo atualmente estudadas devido às suas propriedades
de fluorescência e atividades fisiológicas, como anti-coagulante (dicoumarol), fotosensibilizante na derme (furocumarinas - constituente de plantas que pode ser
utilizada para o tratamento de vitiligo e lesões na pele), diurética, hepatotóxica,
estimulante respiratório, vasodilatadora e antibacteriana (SMYTH et al., 2006).
As fontes alimentares das cumarinas incluem as frutas, como o mirtilo
(Vaccinium myrtillus) e amora-branca-silvestre (Rubus chamaemorus), chá verde
(Camellia sinensis L.) e chicória (Chicorium indivia, L.) (SMYTH et al., 2006).
Baseado nos dados de ingestão sobre alimentos, bebidas, caramelos
confeccionados, goma de mascar, bebidas alcoólicas, o máximo de ingestão diária
pode ser calculado por 4,085 mg/dia ou 0,07 mg/kg/dia de cumarinas para
consumidores de 60 kg (LAKE, 1999).
21 | P á g i n a
Introdução
1.3.2.1.1- Isocumarinas
A bergenina, uma isocumarina, pode se destacar como um representante
biologicamente ativo das isocumarinas, cujas propriedades englobam as funções
hepatoprotetoras (LIM et al, 2000), antifúngicas (PRITHIVIRAI et al., 1997) e antiHIV (PIACENTE et al., 1996). Um estudo conduzido para avaliar as propriedades
anti-HIV das frutas vermelhas (Ardisia japonica), determinou uma série de
compostos isolados no extrato da planta; contudo apenas a bergenina e a
norbergenina (figura 10) foram realmente efetivas atuando na inibição da replicação
viral (PIACENTE et al., 1996). Outro estudo demonstrou que a desmetoxibergenina,
um derivado da bergenina, pode ser efetivo contra o desenvolvimento de células
envolvidas no câncer de mama. (SUMINO et al., 2002).
R1
R2
R3
Norbergenina
H
H
H
Bergenina
H
CH3
H
CH3
CH3
CH3
Tri-O-metilnorbegenina
Figura 10: Estrutura da bergenina e seus análogos.
22 | P á g i n a
Introdução
1.3.2.2- Quinonas
Quinonas correspondem a qualquer membro da classe de compostos orgânicos
contendo dois grupos carbonilas adjacentes ou separados por um grupamento
vinileno (CH=CH) em um anel insaturado de 6 membros.
Um estudo verificou que a preincubação de galato de (-)-epigalocatequina
(EGCG) e ardisina em hepatócitos resulta em um aumento significativo nos níveis de
glutationa peroxidase, com conseqüente elevação da atividade da mesma, e na
formação de malondialdeído (RAMÍREZ-MARES & GONZALES DE MEJÍA, 2003).
Entre as quinonas pode-se destacar a embelina (figura 11), uma benzoquinona,
originalmente isolada de frutas vermelhas de Embelia ribes Burm. F. (Myrsinaceae),
que exibe uma variedade de atividades, como analgésica (ATAL et al., 1984),
antibacteriana (CHITRA et al., 2003), anti-helmíntica (BOGH et al, 1996) e
anticarcinogênica (CHITRA et al, 1994).
O
HO
(CH 2 ) 10
Me
OH
O
Figura 11: Estrutura da embelina.
23 | P á g i n a
Introdução
1.3.2.3- Flavonóides
Os flavonóides são produtos da unidade iniciadora de cinamoil CoA que é
acrescida de três moléculas de malonil CoA. Os produtos iniciais desse processo, as
chalconas, agem como precursores de um grande e variado número de flavonóides,
a maioria contendo seis membros em um anel heterocíclico (TORSSEL, 1983).
São caracterizados estruturalmente pela presença de dois anéis aromáticos
hidroxilados, A e B, unidos por um fragmento de três carbonos. Um grupamento
hidroxila, normalmente, está ligado a uma molécula de açúcar. Até o momento foram
identificados cerca de 6000 tipos, contudo um grupo pequeno é considerado
importante do ponto de vista dietético (HARBONE & WILLIANS, 2000).
De acordo com as características químicas e biossintéticas, os flavonóides são
separados em diversas classes: chalconas, flavonóis, flavonas, dihidroflavonóides
(flavanonas e flavanonóis), antocianidinas, isoflavonóides, auronas, neoflavonóides,
biflavonóides, entre outros (figura 12) (SIMÕES, 2002).
24 | P á g i n a
Introdução
Figura 12: Flavonóides.
25 | P á g i n a
Introdução
Vários fatores ambientais influenciam a produção de flavonóides nas plantas,
como, por exemplo, infecção, temperatura, nutrição, injúria, metabolismo do açúcar
e do nitrogênio e qualidade de radiação. A radiação solar é um dos fatores que, via
de regra, está relacionada à variação quantitativa. Muitos trabalhos demonstraram
que há um aumento quantitativo de flavonóides em órgãos expostos à luz, em
comparação com aqueles que estão à sombra (HILLIS & SWAIN, 1959; BOHM,
1987; HOLST, 1977).
Adicionalmente, contribuem para a coloração das plantas, sendo: amarelo para
as chalconas; vermelho, azul e violeta para as antocianidinas. Esta propriedade
permite a absorção das cores pela radiação UV e subseqüente atração de insetos
que auxiliam na polinização (DEWICK, 2002).
Essas substâncias apresentam inúmeras atividades biológicas como a
atividade antioxidante, proteção contra doenças cardiovasculares e certas formas de
câncer, dentre outras (SIMÕES, 2002). A sua natureza polifenólica auxilia na
eliminação dos danos causados por radicais livres como os radicais superóxido e
hidroxila. Cabe destaque à quercetina (figura 13) que está quase sempre presente
em quantidades significativas nos tecidos das plantas (DEWICK, 2002; HAYEK et al,
1997; CHOPRA et al, 2000). As atividades características dessa substância são a
sua atividade antioxidante (HAYEK et al, 1997; CHOPRA et al, 2000), antiagregatória (PIGNATELLI et al, 2000) e vasodilatadora (PEREZ-VIZCAINO et al,
2002). Os mecanismos ainda são desconhecidos, mas é possível que diversos tipos
de eventos bioquímicos os precedam. A atividade antioxidante, por exemplo, pode
ser o resultado de uma quelação com um metal (FERRALI et al, 1997; SESTILI et al,
1998), eliminação de radicais (HUK et al, 1998; AHERNE et al, 2000), inibição
enzimática (DA SILVA et al, 1998; NAGAO et al, 1999), e/ou indução da expressão e
26 | P á g i n a
Introdução
modulação de enzimas antioxidantes, como a glutationa peroxidade e superóxido
desmutase (MYHRSTAD at al, 2002). A anticarcinogênese, por sua vez, pode ser o
resultado da inibição enzimática (AGULLO et al, 1997; HUANG et al, 1997), ou
efeitos antioxidantes e na expressão de genes, como o CDKN1A, o TP53I11 e o
CDC14 (ISE et al., 2005; HANSEN et al, 1997; PIANTELLI et al, 2000; XING et al,
2001).
Figura 13: Quercetina.
Os flavonóis (figura 14) no vinho tinto (campferol, quercetina e antocianidina) e
os flavanóis no chá (catequina e epigalocatequina) também têm demonstrado seu
potencial efeito antioxidante (PEREZ-VIZCAINO et al, 2002).
27 | P á g i n a
Introdução
Figura 14: Exemplos de flavonóis e flavanóis.
Correlações positivas existem entre o consumo de alimentos ricos em
flavonóides e doenças cardíacas (HERTOG et al, 1993; LESLIE et al,1989;
MELNICK et al, 1993; SAMMAN et al,1998; SLLUITER at al, 1993; VECKNESTEDT
& PUSZTAI, 1981). Há investigações empregando extratos de plantas contendo
flavonóides e utilizando modelos em animais em que foram induzidas doenças
vasculares (RAJENDRAN et al,1997).
A apigenina (figura 15) e outros flavonóides têm atividade antiviral e esta ação
é importante nas miocardites. Este é um processo de infiltração inflamatória do
miocárdio na qual ocorre degeneração e necrose dos miócitos. Este processo está
associado a viroses, e os vírus influenza e picornavírus são possíveis causadores
dessas inflamações. Após a invasão dos miócitos, os vírus replicam e causam a sua
28 | P á g i n a
Introdução
morte e a lise das células, liberando miosina que ativa e atrai os leucócitos. Em
seguida, ocorre adesão de leucócitos, diapedese e liberação de fatores
inflamatórios. Os flavonóides impedem tais processos, atuando como substâncias
antivirais, inibindo também a atividade da tirosina quinase, uma enzima chave em
mecanismo de sinalização celular de miocardite mediada por vírus (LESLIE et
al,1989; MELNICK et al, 1993; SAMMAN et al,1998; SLLUITER at al, 1993;
VECKNESTEDT & PUSZTAI, 1981).
Figura 15: Apigenina.
Estudos realizados por Kellis e Vickery (KELLIS E VICKERY, 1984) mostraram
o efeito de flavonóides também sobre a enzima estrogênio sintetase citocromo P450, que catalisa a conversão de androgênios em estrogênios (formados a partir do
colesterol). Os flavonóides têm ação inibidora sobre a transformação da
androstenodiona para estrona e de testosterona para estradiol. Segundo estes
pesquisadores, os flavonóides podem competir com os esteróides, e a interação dos
flavonóides com certas monoxigenases alteram a sua atividade e conseqüentemente
o metabolismo dos hormônios esteroidais. Esta ação é relevante, tendo em vista que
os glicocorticóides aumentam a taxa de mobilização de gordura pelo aumento da
29 | P á g i n a
Introdução
permeabilidade da membrana celular e diminuem a entrada de lipídeos para o
interior das células.
A pesquisa dos efeitos de flavonóides como estrogênicos é um mecanismo de
ação importante para explicar os seus efeitos no metabolismo lipídico e na
prevenção da aterosclerose. Em coelhos, ratos e aves, verificou-se que a
administração de estrógenos previne a aterosclerose (NATAN &CHAHURI, 1997).
Para uma completa compreensão dos efeitos vasoprotetores dos hormônios
estrogênicos é importante verificar os seus diversos mecanismos de ação. Eles
podem agir diminuindo a síntese da apolipoproteína A, prevenindo a oxidação
lipídica, aumentando a concentração da lipoproteína HDL, inibindo a proliferação de
células do músculo liso, inibindo a síntese do colágeno e prevenindo, assim, a
agregação plaquetária e promovendo ainda a dilatação dos vasos sangüíneos. Os
flavonóides como quercetina, genisteína, isoliquirritigenina e apigenina podem, por
estas ações, se ligar a receptores de estrogênios do tipo II (MIKSICEK, 1993;
SCAMBIA, 1990).
1.3.2.4- Taninos
Os taninos podem ser classificados como hidrolisáveis e não hidrolisáveis
(proantocianidinas) (SINGLETON & KRATZER, 1973). Os taninos hidrolisáveis por
meio da hidrólise ácida liberam ácidos fenólicos: gálico, caféico, elágico e glicose
(SGARBIERI, 1996). O ácido tânico (figura 16) é um típico tanino hidrolisável, o qual
pode ser degradado por enzimas ou de forma espontânea (SINGLETON &
KRATZER, 1973).
30 | P á g i n a
Introdução
Figura 16: Ácido Tânico.
Os taninos não hidrolisáveis ou condensados (flavolanos) são polímeros dos
flavonóides (SGARBIERI, 1996), formados predominantemente por unidades de
flavan-3-ols (catequinas) e flavan-3,4-diols (leucoanto-cianidinas), presentes em
maior quantidade nos alimentos normalmente consumidos, como a cereja, o
chocolate e o feijão (SINGLETON & KRATZER, 1973; SALUNKE et al., 1982;
DESPHANDE et al., 1986; SALUNKE et al., 1990).
Na forma não oxidada, os taninos reagem com as proteínas através de pontes
de hidrogênio e/ou ligações hidrofóbicas. Quando oxidados os taninos se
transformam em quinonas, as quais formam ligações covalentes com alguns grupos
funcionais das proteínas, principalmente os grupos sulfidrilas da cisteína e ε-amino
da lisina (SGARBIERI, 1996).
31 | P á g i n a
Introdução
Os taninos são considerados como produto de excreção de muitas plantas,
porém estão, provavelmente, envolvidos em mecanismos de defesa contra parasitas
e predadores (TORSSEL, 1983).
Esses compostos são caracterizados pela sua capacidade de se combinar com
proteínas da pele animal (curtimento do couro) inibindo o processo de putrefação
(DESPHANDE et al., 1986). Também são considerados potentes inibidores de
enzimas, como a tripsina, a lipase e a α-amilase, devido a sua complexação com
proteínas enzimáticas (NACZK et al., 1994). Apresentam habilidade para interagir e
precipitar proteínas como a gelatina, e parecem ser responsáveis pela adstringência
de muitas plantas (STRUMEYER & MALIN, 1975).
A dieta do ser humano, de uma maneira geral, possui vários alimentos
contendo considerável quantidade de taninos, tais como feijões secos, ervilhas,
cereais, folhas, vegetais verdes, café, chá, cidra e alguns tipos de vinhos (REDDY et
al., 1985). Os efeitos de taninos em seres humanos são desconhecidos (PRICE et
al., 1980; CHANG et al., 1994). Em poucos exemplos, os efeitos nocivos em seres
humanos parecem ser o resultado do consumo anormal de fenóis de plantas
(SINGLETON, 1981), embora, substâncias que formam complexos com compostos
nitrogenados provavelmente devem influenciar a digestão e a absorção de nutrientes
(CHANG et al., 1994).
Os taninos condensados estão presentes na fração fibra alimentar de diferentes
alimentos e podem ser considerados indigeríveis ou pouco digeríveis (BARTOLOMÉ
et al., 1995). Em leguminosas e cereais, os taninos têm recebido considerável
atenção, devido aos seus efeitos adversos na cor, sabor e qualidade nutricional
(SALUNKE et al., 1982).
32 | P á g i n a
Introdução
Apesar da ação negativa do tanino no valor nutritivo de certos vegetais, em
particular a redução de digestibilidade protéica, a inibição da ação de enzimas
digestivas e de interferência na absorção de ferro, os efeitos do tanino na saúde
humana ainda são questionáveis devido à limitação de estudos nesta área. É
interessante considerar que o tanino também apresenta uma forte ação antioxidante
que provavelmente poderá ser mais explorada em relação aos estudos na área de
conservação de alimentos e ação no organismo humano.
1.4- Atividades biológicas
1.4.1- Mecanismos de ação
Os metabólitos secundários podem atuar de diversas formas na prevenção de
doenças crônicas não transmissíveis. Dois são os principais mecanismos
responsáveis pela atuação dessas substâncias: a atividade antioxidante e a inibição
da mutação no DNA.
1.4.1.1- Atividade antioxidante
As moléculas orgânicas e inorgânicas e os átomos que contêm um ou mais
elétrons não pareados, com existência independente, podem ser classificados como
radicais livres (FRANÇA et al., 2007). Essa configuração faz dos radicais livres
moléculas altamente instáveis, com meia-vida curtíssima e quimicamente muito
reativas. A presença dos radicais é crítica para a manutenção de muitas funções
fisiológicas normais (VALKO et al., 2006).
33 | P á g i n a
Introdução
A geração de radicais livres se faz em vários compartimentos celulares. Na
mitocôndria eles são gerados pela liberação de elétrons da cadeia respiratória com
redução das moléculas de oxigênio para radical superóxido. O superóxido é
transformado em peróxido de hidrogênio pela superóxido desmutase (SOD Mn e a
SOD CuZn). O peróxido de hidrogênio é menos reativo que o radical superóxido,
porém quando ele reage com metais de transição como o ferro e o cobre, forma-se o
radical hidroxila, o mais reativo de todos os radicais livres (reação de Fenton). Outro
local de geração de radicais livres é o retículo endoplasmático, via citocromo P-450,
onde são produzidos radicais superóxidos para metabolizar substâncias hidrofóbicas
para se proceder a desintoxicação de tais elementos. Outro importante local de
produção das espécies reativas de oxigênio (ERO) são os macrófagos e outros
fagócitos, os quais geram radical superóxido, peróxido de hidrogênio e radical
hidroxila para matar microrganismos e células cancerosas (LYKKESFELDT &
SVENDSEN, 2007).
A produção contínua de radicais livres durante os processos metabólicos levou
ao desenvolvimento de muitos mecanismos de defesa antioxidante para limitar os
níveis intracelulares e impedir a indução de danos (VALKO et al., 2006). Os
antioxidantes são agentes responsáveis pela inibição e redução das lesões
causadas pelos radicais livres nas células.
Uma ampla definição de antioxidante é "qualquer substância que, presente em
baixas concentrações quando comparada a do substrato oxidável, atrasa ou inibe a
oxidação deste substrato de maneira eficaz" (BUONOCORE & GROENENDAAL,
2007).
Os antioxidantes são classificados como endógenos ou exógenos dependendo
da origem das substâncias precursoras. Como exemplo de defesa endógena, têm-se
34 | P á g i n a
Introdução
as enzimas glutationa peroxidase e superóxido desmutase sintetizadas no
organismo de acordo com a presença de um estresse oxidativo. A defesa exógena
depende da ingestão dietética de substâncias como as próprias vitaminas (ácido
ascórbico, vitamina E) e minerais (selênio, zinco, cobre), além dos metabólitos
secundários como os flavonóides e os terpenóides presentes em diversos alimentos,
como frutas e hortaliças (SIDDHURAJU, 2007).
1.4.1.2- Mutação no DNA
O termo agente “antimutagênico” foi usado originalmente por Novick e Szilard
em 1952 para descrever os agentes que reduzem a freqüência de mutação
espontânea ou induzida, independentemente do mecanismo envolvido (THÉRIAULT
et al., 2006; GEETHA et al., 2004).
Os estudos com os agentes antimutagênicos foram iniciados nos anos
cinqüenta, porém recentemente diversos grupos de pesquisa, distribuídos por todo o
mundo, tem se interessado na identificação de agentes antimutagênicos,
principalmente os de origem natural. A identificação de agentes antimutagênicos
e/ou anticarcinogênicos em alimentos é indispensável e extremamente importante
na busca de estratégias para a prevenção do câncer, por meio de modificações do
hábito alimentar (WARGOVICH, 1997).
Os mecanismos de ação dos agentes antimutagênicos foram classificados em
dois processos maiores, denominados desmutagênese e bioantimutagênese. Na
desmutagênese, os agentes protetores, ou antimutagênicos, atuam diretamente
sobre os compostos que induzem mutações no DNA, inativando-os química ou
enzimaticamente,
inibindo
a
ativação
metabólica
de
pró-mutagênicos
ou
seqüestrando moléculas reativas. Na bio-antimutagênese, os antimutagênicos atuam
35 | P á g i n a
Introdução
sobre o processo que leva a indução de mutações, ou no reparo das lesões
causadas no DNA (KADA et al., 1978).
Muitos compostos antimutagênicos encontrados nos alimentos são agentes
antioxidantes e atuam seqüestrando os radicais livres de oxigênio, como por
exemplo os flavonóis e os isoflavonóides (KURODA et al., 2002; MANACH et al.,
2004; McCULLOUGH & GIOVANNUCCI, 2004; FERGUSON et al., 2004; CABRAL &
FERNANDES, 2007).
1.4.2- Prevenção de doenças
1.4.2.1- Doenças cardiovasculares
As enfermidades cardiovasculares incluem o infarto e a aterosclerose, que
podem causar problemas vasculares, como o derrame cerebral. A causa principal
destas enfermidades é a obstrução do fluxo de sangue nos vasos sangüíneos em
virtude da formação de placas gordurosas que, à medida que aumentam de
tamanho, reduzem o fluxo até que, em caso extremo, chegam a obstruí-lo por
completo (GRUNDY, 2003).
Um dos principais fatores que levam à ocorrência destas enfermidades é o
nível elevado de colesterol no sangue. A ocorrência de um perfil lipídico onde a LDL
(Lipoproteína de Baixa Densidade) encontra-se elevada e a HDL (Lipoproteína de
Alta Densidade) reduzida corresponde a um dos fatores precursores do
desenvolvimento de aterosclerose, uma vez que a LDL é altamente suscetível ao
estresse oxidativo que leva ao acúmulo de células fagocitárias e fatores de
coagulação no endotélio, originando, assim, a placa de ateroma (GRUNDY, 2003).
36 | P á g i n a
Introdução
O
consumo
de
soja
tem
sido
associado
à
redução
de
doenças
cardiovasculares, especialmente da aterosclerose em modelos animais. Em adição,
evidências epidemiológicas sugerem que populações que consomem dietas ricas
em soja e seus produtos apresentam uma menor taxa de mortalidade por doenças
coronarianas (MARK & BRANIN, 2007; KONDO et al., 2002). Apesar de estudos em
animais sugerirem que a proteína de soja reduz o colesterol sanguíneo, estudos
similares em humanos têm apresentado resultados menos consistentes. Dentre as
isoflavonas, principalmente a genisteína e a daidzeína apresentaram um potencial
efeito hipocolesterolemiante em animais e humanos (PATEL et al., 2001).
Estudos com animais demonstram que as isoflavonas parecem ser essenciais
no efeito de redução do colesterol sanguíneo. Isolados protéicos de soja os quais
tiveram as isoflavonas removidas quando administrados, resultaram em animais de
laboratório normo ou hipercolesterolêmicos. As concentrações plasmáticas de LDL
foram significativamente menores em macacos Rhesus tratados com isoflavonas de
soja quando comparados com macacos tratados com formulados de soja sem
isoflavonas. Estudos adicionais têm demonstrado que as isoflavonas não só
desempenham um papel importante na regulação de lipoproteínas, reduzindo LDL e
aumentando HDL, mas também protegem contra o desenvolvimento de placas de
ateroma (ANTHONY et al., 1996).
YUGARANI (2002) realizou uma pesquisa com animais experimentais durante
4, 7, 10 semanas, com hiperlipidemia induzida por colesterol a 2,5% e toucinho a
16,0%, misturadas à dieta contendo outros flavonóides como a quercetina, morina
ou o ácido tânico e mostraram reduções nos lipídeos plasmáticos. Na sétima
semana do experimento observou-se que a morina reduziu as concentrações dos
triacilgliceróis plasmáticos em 65,0%, reduzindo também a gordura do fígado, mas
37 | P á g i n a
Introdução
aumentando as concentrações de HDL em 47,0% na quarta semana. A morina
também foi ativa na décima semana do experimento, reduzindo o colesterol total em
30,9% e o LDL em 29,3%. Já a quercetina provocou a elevação plasmática de HDL
em 28,6% na sétima semana do experimento .
A quercetina está presente nas frutas e hortaliças principalmente na sua forma
glicosídica, por exemplo, como quercitrina. Wagner et al (2006) avaliaram que
ocorreu atuação positiva da quercitrina na inibição da peroxidação lipídica in vitro e
na inibição da reação de Fenton.
Estudos em humanos avaliaram que o consumo moderado (20 – 30g de álcool
por dia) de bebidas alcoólicas como o vinho leva a proteção contra a morte por
doenças cardiovasculares e também, em uma pequena escala, contra o câncer.
Esse fato se deve à presença de compostos fenólicos como o resveratrol nessa
bebida (RENAUD et al., 1998; BIANCHINI & VAINIO, 2003; PEDERSEN et al., 2004;
PETRI et al., 2004).
Outro exemplo é o suco de romã, pois contém uma grande variedade de
polifenóis com atividades antioxidantes que apresentam funções benéficas ao
organismo, destacando-se a prevenção de doenças cardiovasculares. Um estudo
envolvendo as substâncias presentes no suco de romã (taninos e antocianinas) e no
vinho tinto (quercetina e resveratrol) verificou uma significante redução da oxidação
da LDL pelo íon cobre e a preservação da atividade da enzima paraoxonase 1
(PON1), relacionada com níveis elevados da lipoproteína de alta densidade (HDL).
Isto sugere que o aumento da ingestão dietética destes antioxidantes por indivíduos
deficientes de apolipoproteína E, reduz o estresse oxidativo e aumenta a atividade
da PON1 (KAPLAN et al., 2001). Outro estudo demonstrou que o consumo de suco
de romã durante 2 semanas por indivíduos saudáveis aumentou os níveis séricos de
38 | P á g i n a
Introdução
PON 1 e a resistência ao estresse oxidativo provocado pelo íon cobre na LDL e HDL
(AVIRAM et al., 2004).
Outro estudo avaliou o efeito de carotenóides como o β-caroteno, a luteína e o
licopeno extraídos de fontes naturais (a alga Dunaliella salina para o β-caroteno, a
flor Tagetes erecta para a luteína e o tomate para o licopeno) na progressão das
doenças cardiovasculares. Como resultado, obteve a supressão do fator de
atividade tissular nas células endoteliais (p< 0.01) (LEE et al, 2006). Associado a
esse efeito positivo, outras pesquisas avaliaram que o licopeno apresenta eficiência
em suprimir a adesão celular pelos monócitos nas células endoteliais humanas
(MARTIN et al, 2000) e promove a inibição da oxidação de LDL (FUHRMAN et al,
2005), correspondendo a passos iniciais no desenvolvimento da aterosclerose e da
trombose.
1.4.2.2- Prevenção de doenças neurodegenerativas
O envelhecimento é caracterizado pela redução da função dos tecidos e pelo
acúmulo de mutações no DNA, particularmente no cérebro. Alguns pesquisadores
sugerem que o estresse oxidativo ocasionado por espécies reativas de oxigênio
(ERO) e pela inflamação esteja relacionado com o declínio da cognição e perda
neuronal em doenças neurodegenerativas como Alzheimer, Parkinson e Huntington
(MARKESBERY, 1997; JENNER, 1998).
O dano a proteínas causado pelo estresse oxidativo é considerado como um
dos maiores contribuintes do processo de envelhecimento e suas enfermidades.
Análises da patologia das doenças neurodegenerativas demonstram que há um
acúmulo de ferro nos sítios onde os neurônios morrem, assim, a construção de um
gradiente de ferro em conjunção com as EROs (superóxido, radical hidroxila e óxido
39 | P á g i n a
Introdução
nítrico) constitui o maior impulso para a toxicidade neural, comum em todas essas
doenças (MANDEL et al., 2005).
Os flavonóides estão sendo intensamente estudados devido ao seu papel na
proteção da neurodegeneração, pois possuem atividade antioxidante e antiinflamatória, além de funcionarem como quelantes de metais de transição (MANDEL
& YOUNDIM, 2004; JOSEPH et al., 2005; WEINREB et al.,2004).
Acredita-se que os flavanóides e terpenóides, além do ginkgolide B, um inibidor
da agregação plaquetária, presentes nos extratos de ginkgo biloba evidenciando as
propriedades antioxidantes e por conseqüência podem inibir a neurodegeneração
(BLUMENTHAL et al., 1998).
1.4.2.3- Neoplasias
O câncer é o crescimento incontrolado de células para formar um tumor que,
em alguns casos, pode invadir os tecidos adjacentes e se propagar, por processos
de metástases, formando tumores secundários em outras partes do organismo
(RAIMONDI et al, 2007).
O principal grupo de agentes inibidores da carcinogênese é representado por
antioxidantes, bloqueadores de radicais livres. Além destes, existem os indutores da
morte celular programada (apoptose), os inibidores das enzimas do citocromo P450
(responsável pelo metabolismo de drogas, cuja ativação leva à formação de radicais
livres carcinogênicos), outros inibidores enzimáticos, inibidores da angiogênese
(neoformação de vasos sanguíneos, necessária para a disseminação dos tumores
através das metástases), antagonistas de fatores de crescimento, hormônios e
agentes reparadores de lesões ao DNA (FERRARI & TORRES, 2002).
40 | P á g i n a
Introdução
As isoflavonas da soja, especificamente a genisteína e a daidzeína, e o
licopeno, dentre outros compostos bioativos, que apresentam efeito anticancerígeno, atuando na indução da apoptose de células tumorais. Estudos
epidemiológicos demonstram que nas populações que consomem dietas ricas em
soja e seus produtos, a incidência de determinados tipos de câncer (cólon, mama e
próstata, principalmente) é menor quando comparada com a incidência em
populações que não consomem esse tipo de dieta. Em adição, acredita-se que a
suplementação da dieta com certos produtos da soja, os quais têm mostrado
suprimir a carcinogênese em animais, poderia reduzir as taxas de mortalidade por
câncer. Os mecanismos relacionando câncer e isoflavonas ainda são alusivos. Tem
sido
demonstrado que
a
atividade
de
várias
enzimas,
principalmente
a
topoisomerase II e as tirosinas quinases, são inibidas pela genisteína e, em alguns
casos, por outras isoflavonas. Adicionalmente, outros estudos têm demonstrado
propriedades anti-carcinogênicas, anti-oxidativas, efeitos anti-estrogênicos e antiproliferativos das isoflavonas. Então, pode-se inferir que estas moléculas podem agir
de maneiras diferentes, promovendo a inibição das diversas fases da carcinogênese
(ESTEVES & MONTEIRO, 2001).
Muitos estudos têm mostrado a relação entre o consumo de vinho tinto e a
redução de doenças crônicas como o câncer e doenças cardiovasculares. Esse
efeito benéfico se deve a presença de compostos fenólicos como o resveratrol, o
qual apresenta como função proteger o DNA da oxidação, e possíveis mutações
geradas a partir desse dano, levando ao desenvolvimento de neoplasias (KAUR et
al., 2007; FENECH et al., 2005). Além disso, é descrita a atuação do resveratrol na
indução da apoptose e na redução da proliferação de células cancerosas (FERRARI
& TORRES, 2002).
41 | P á g i n a
Introdução
1.4.2.4- Doenças oculares
A luteína e a zeaxantina, carotenóides pertencentes ao sub-grupo xantofila,
apresentam como peculiaridade a sua presença em tecidos oculares. Estas
substâncias estão concentradas em grande escala na mácula, uma pequena área da
retina responsável pela visão central e acuidade visual (LANDRUM & BONE, 2001;
YEUM et al., 1999,1995).
A mácula, um tecido intensamente vascularizado, possui uma grande
quantidade de ácidos graxos poliinsaturados suscetíveis à oxidação (BEATTY et al.,
2001). A presença de metabólitos oxidados sugere que a luteína pode também
oferecer proteção às suas células, agindo como antioxidante (KHACHIK et al.,
1997a, 2002). Desse modo, alguns estudos com cultura de células da retina in vitro
mostraram que o tratamento com antioxidantes, como a luteína e a zeaxantina,
diminui expressivamente o estresse oxidativo induzido pela peroxidação lipídica e
apoptose (CAI et al., 2000; SUNDELIN & NILSSON, 2001; WRONA et al., 2004).
A degeneração macular relacionada à idade (AMD) é uma degradação da
porção central da retina, incluindo a mácula, e corresponde à principal causa de
cegueira entre as pessoas com idade igual ou superior a 65 anos (NEWCOMB et al.,
1992). A AMD pode ser classificada em duas categorias: precoce (ou AMD seca) e
tardia (ou AMD úmida). A primeira é caracterizada pela acumulação leve de material
extracelular causado pela oxidação foto-induzida e despigmentação do epitélio da
retina, a outra é causada pela neovascularização da mácula e da retina e
acumulação de tecido cicatrizante (BEATTY et al., 2000). Os riscos que mais
influenciam na gênese da AMD, incluindo a idade são a exposição aos raios solares
seguida do fumo e de uma alimentação inadequada (CAI et al., 2000; CHRISTEN,
2004).
42 | P á g i n a
Introdução
Supõe-se que a luteína e a zeaxantina realizam as mesmas funções em
homens e em plantas, atuando como potentes antioxidantes e efetivos filtradores da
luz azul, a luz de maior energia entre as luzes visíveis que induz o dano fotooxidativo pela geração de espécies reativas de oxigênio (KRINSKY, 2002).
Sendo o segundo carotenóide de maior prevalência no soro humano, a luteína
(KHACHIK et al., 1997b) está presente em abundância em vegetais folhosos verdeescuro, como o espinafre e a couve (KEUNEN et al., 2003). Sabendo da importância
deste composto para a saúde ocular, o seu consumo está inversamente relacionado
com problemas oculares como a degeneração macular (Eye Disease Case–Control
Study Group, 1993; MARES-PERLMAN et al., 2001; SEDDON et al., 1994) e
catarata (BROWN et al., 1999; CHASAN-TABER et al., 1999; GALE et al., 2001;
SERRACARBASSA, 2006).
1.4.2.5- Diabetes Mellitus
O diabetes mellitus é uma síndrome caracterizada por níveis elevados de
glicose sangüínea em situações de jejum, de forma crônica; além disso é
acompanhado por alterações no metabolismo de carboidratos, lipídios e proteínas,
sendo essas alterações uma conseqüência do déficit da secreção ou da ação da
insulina (LEE, 2006). A sobrevida dos pacientes diabéticos é acompanhada de
numerosas
complicações
tanto
metabólicas
(hiperglicemia,
hipoglicemia,
dislipidemia) quanto vasculares (nefropatias, retinopatias e neuropatias) (NESTEL,
2002). As formas clínicas consideradas clássicas do diabetes são: o diabetes
mellitus insulino dependente (DMID) e o diabetes mellitus não insulino dependente
(DMNID) que é a mais freqüente (LEE, 2006).
43 | P á g i n a
Introdução
A insulina é o principal hormônio que regula o metabolismo da glicose. Nas
células, a insulina ativa o transporte de glicose e aminoácidos, o metabolismo de
glicogênio e de lipídios, a síntese protéica e a transcrição de genes específicos
(NESTEL, 2002). As ações biológicas da insulina são iniciadas pela ligação deste
hormônio a receptores específicos localizados nas membranas plasmáticas das
células responsivas. O sinal inicial, promovido pela ligação da insulina ao receptor é
convertido aos efeitos finais deste hormônio no crescimento e metabolismo, como
esta sinalização é alterada em estados de resistência à insulina, tais como no
DMNID, acarreta alterações negativas em processos metabólicos importantes ao
organismo (LEE, 2006).
Devido a genisteína apresentar efeito inibitório como a proteína tirosina
quinase, e vem sendo estudada um composto regulador da secreção de insulina,
cuja liberação é controlada por mecanismos complexos de sinalização celular que
envolve a ação destes receptores (ANDERSON & GARNER, 1997). Os efeitos
benéficos que vêm sendo observados em estudos com animais e culturas de células
sugerem que a genisteína pode ser uma alternativa no tratamento do diabetes,
principalmente do tipo 2.
Os mecanismos pelos quais as isoflavonas, especialmente a genisteína,
exercem este efeito ainda não estão bem elucidados. Sabe-se que a genisteína é
um potente inibidor das proteínas tirosina quinases (receptores para insulina) e sua
ligação a estes receptores promove aumento da secreção de insulina. As pesquisas
vêm demonstrando que, na presença da genisteína ligada ao receptor, ocorre
acúmulo de AMPc e cálcio intracelulares, podendo inferir que um possível
mecanismo de ação destes compostos seria via ativação das proteínas quinases (A
e C). As proteínas quinases A e C ativam cascatas de fosforilações de proteínas que
44 | P á g i n a
Introdução
culminam com a transcrição de genes para a insulina, o que aumenta a secreção
deste hormônio. Em contraste, estas proteínas quinases, via de regra, são ativadas
por receptores de membrana ligados à proteína G (outra classe de receptores de
membrana) e não por receptores tirosina quinases. De alguma maneira, a inativação
dos receptores tirosina quinases pela genisteína, promoveria a ativação das
proteínas quinases A e C, via mecanismos dependentes de cálcio e AMPc. Em
adição, tem sido observado que a daidzeína promove um aumento na secreção de
insulina proporcional ao da genisteína e que a daidzeína não é um inibidor de
tirosina quinase, sugerindo mais uma vez, que o mecanismo que leva ao aumento
da secreção da insulina envolve muito mais do que a inativação dos receptores de
tirosina quinases (ASHCROFT, 1994; JEONG et al., 2005).
1.5- Banco de dados
Um banco de dados é a união dos dados propriamente ditos e dos programas
que atuam sobre eles. Os Sistemas Gerenciadores de Banco de Dados (SGDB) são
os programas de computador (softwares) que administram estes dados e, em
algumas versões, possuem a capacidade de ter procedimentos internos atuando
sobre estes dados, mantendo-os e assegurando-os sua integridade (HEUSER,
2004).
O principal objetivo dos SGDB é retirar da aplicação do cliente a
responsabilidade de gerenciar o acesso, manipulação e organização dos dados,
disponibilizando, assim, uma interface para que os seus clientes possam incluir,
alterar ou consultar dados. Em bancos de dados relacionais a interface é constituída
pelas APIs (application programming interface) ou drivers do SGBD, que executam
45 | P á g i n a
Introdução
comandos na linguagem SQL (Structured Query Language – Linguagem Estruturada
de Consulta) (HEUSER, 2004; MUTO, 2004).
Existem quatro modelos mais conhecidos de SGBD: o hierárquico, em rede,
relacional e orientado a objeto, sendo que o modelo utilizado neste projeto é o
relacional (HEUSER, 2004).
1.5.1- SQL (Structured Query Language)
Quando os bancos de dados relacionais estavam sendo desenvolvidos, foram
criadas linguagens destinadas à sua manipulação. Nos laboratórios de pesquisa da
IBM, na década de 70, foi desenvolvida a linguagem SQL (MUTO, 2004).
Em 1986, o America National Standard Institute (ANSI) publicou um padrão
SQL, tornando esta linguagem intensamente utilizada para bancos de dados
relacionais (MUTO, 2004; de OLIVEIRA, 2002).
A linguagem SQL corresponde a um conjunto de comandos de manipulação de
banco de dados utilizados para criar e manter a estrutura, além de incluir, excluir,
modificar e pesquisar informações nas tabelas dele. Esta linguagem não é
autônoma, pois depende de uma linguagem de programação tradicional (PHP, C,
Java, COBOL e etc.) para embutir comandos SQL para manipular os dados (MUTO,
2005).
Em um modelo relacional, como é o caso deste banco de dados, apenas um
tipo de estrutura existe: a tabela. Novas tabelas são criadas com a junção ou
combinação de outras tabelas. Desse modo, através da utilização dos comandos
SQL é possível manipulá-las conforme o desejado (de OLIVEIRA, 2002).
46 | P á g i n a
Introdução
1.5.1.1- MySQL (My- Structured Query Language)
MySQL é um servidor de banco de dados multi-usuário e multi-threaded e
consiste em uma implementação clinte-servidor que corresponde a um servidor e
diferentes programas clientes e bibliotecas, utilizando o padrão SQL (MUTO, 2005).
O servidor MySQL é rápido e flexível o suficiente para permitir armazenar logs
e figuras nele. Suas principais vantagens são: velocidade, robustez, facilidade de
uso e é um servidor gratuito.
1.5.2- PHP (Hypertext Preprocessing)
A linguagem PHP foi desenvolvida por Rasmus Lerdorf em 1994, sendo que as
primeiras versões não foram disponibilizadas. A primeira versão utilizada por outras
pessoas ficou disponível em 1995, conhecida como “Personal Home Pages Tools”
(ferramentas para página pessoal). É composta por um sistema simples que
interpretava macros e alguns utilitários: um livro de visita e um contador
(NIEDERAUER, 2004).
Em meados de 1995, o interpretador foi reescrito e ganhou o nome de PHP/FI,
o “FI” veio de um outro pacote escrito por Rasmus que interpretava dados de
formulários HTML (HyperText Markup Language). Ele combinou os scripts do pacote
Personal Home Pages Tools com o FI e adicionou suporte no mSQL, originando
assim o PHP/FI, que foi disponibilizado na Internet, de modo que as pessoas
pudessem contribuir, aprimorando os códigos e compartilhando-os na rede
(NIEDERAUER, 2004).
O lançamento do PHP 4 ocorreu em 2000, trazendo novidades como: suporte a
sessões que auxilia a identificar o cliente que solicitou determinadas informações e
47 | P á g i n a
Introdução
um otimizador denominado Zend, que permitiu a execução de scripts de forma mais
rápida.
O PHP é uma linguagem que permite a criação de páginas na internet (Web
sites) dinâmicos, possibilitando a interação com o usuário através de formulários,
parâmetros da URL e links (direcionamento automático). Existem outras linguagens
de uso semelhante, como o JavaScript, porém a diferença é que o PHP é executado
no servidor, sendo enviado ao cliente apenas o código HTML puro. Assim, é
possível interagir com aplicações de bancos de dados existentes no servidor, com a
vantagem de não expor o código-fonte para o cliente, oferecendo maior segurança
(NIEDERAUER, 2004).
1.5.3- Histórico de banco de dados em alimentos
Existem na literatura alguns bancos de dados, sendo que alguns estão na
forma de artigos científicos publicados e outros estão disponíveis na Internet. Os
grupos de pesquisa que estão desenvolvendo esses bancos de dados possuem
características distintas, pois há estudos baseados na coleta de artigos científicos e
outros desenvolvem as suas próprias análises em determinados alimentos.
Quanto ao conteúdo de macronutrientes, a Universidade de São Paulo (USP)
desenvolveu uma tabela de composição de alimentos disponível na Internet
(www.fcf.usp.br/tabela) através de análises desenvolvidas em alimentos brasileiros
na própria universidade e também através de pesquisa em artigos de revisão e de
análise e dissertações e teses (MENEZES et al., 2002). Este tipo de trabalho é
interessante, contudo os dados disponíveis são restritos à energia, proteínas,
lipídios, carboidratos, vitaminas A e fibra alimentar (GIUNTINI et al., 2003). Outros
trabalhos estão sendo realizados pela mesma instituição englobando metabólitos
48 | P á g i n a
Introdução
secundários (RABBI et al., 2004), embora ainda não tenham inseridos no seu banco
de dados.
Ainda há um outro banco de dados elaborado por países latino-americanos em
1994 nomeado SAMFOODS. Este aborda informações quantitativas a respeito de
proteína, carboidratos, lipídios, energia, fibras, vitaminas (carotenóides incluídos) e
minerais e esta disponível no sítio: http://www.rlc.fao.org/bases/alimento/) (de Pablo,
2000).
Quanto aos compostos bioativos, Ridley e colaboradores (RIDLEY et al., 2004)
desenvolveram um banco de dados sobre os grãos de milho e soja para a
quantificação de aminoácidos, carboidratos, ácidos graxos, fibras, minerais,
vitaminas, substâncias bioativas (lectinas, ácido fítico, rafinose, estaquiose,
daidzeína, genisteína, gliciteína, total de isoflavonas e inibidores de tripsina) e outros
metabólitos (ácido ferúlico, furfural, inositol e ácido p-cumarínico). Esse banco de
dados está disponível no sítio: http://www.cropcomposition.org/.
O Instituto Nacional do Câncer e o Departamento de Agricultura dos Estados
Unidos (USDA) desenvolveram um banco de dados com 6 carotenóides a partir de
120 vegetais e frutas (USDA, 2001). A partir desses dados o USDA aprimorou o seu
banco de dados e o disponibiliza no sítio: http://www.nal.usda.gov/fnic/foodcomp/,
agregando aproximadamente 7146 alimentos, apresentando dados referentes a
energia, carboidratos, proteínas, lipídios, minerais, vitaminas e fitosteróis e cafeína,
teobromina, licopeno, luteína, zeaxantina e β-criptoxantina e α e β-caroteno (USDA,
2004).
Outro banco de dados foi desenvolvido pela USDA (USDA, 2003) englobando
apenas os flavonóides como os flavonóis, as flavonas, as flavononas, as catequinas,
as antocianidinas e as teaflavinas. Este projeto foi dividido em duas fases, onde a
49 | P á g i n a
Introdução
primeira consistia na pesquisa de artigos científicos e uma segunda fase
correspondeu à análise pelo próprio grupo de pesquisa de 60 frutas frescas, nozes e
vegetais.
Cabe ressaltar que todos esses bancos de dados relatados anteriormente não
costumam disponibilizar informações a respeito da atividade biológica referentes aos
metabólitos secundários, ou seja, eles priorizam informações quantitativas e não as
qualitativas. Desse modo, torna-se necessário a divulgação para a comunidade
científica e à população em geral de informações acerca da importância do consumo
de determinados alimentos, principalmente frutas e hortaliças, oferecendo benefícios
orgânicos visando a prevenção de doenças crônicas não transmissíveis.
2- JUSTIFICATIVA
Existe atualmente um grande conteúdo de informação disponível na mídia a
respeito de alimentos funcionais e seus constituintes químicos, muitas das quais
divergem em relação ao seu conteúdo tornando-se assim não confiáveis. A Internet,
por si só, veicula uma série de dados sobre alimentos e recomendações que, muitas
vezes, não são fidedignas, pois não informam as fontes primárias de informações,
mas que, de qualquer forma, atingem um grande número de usuários que têm
acesso à Grande Rede. Desse modo, a criação de um banco de dados disponível na
Internet objetiva organizar, atualizar e disponibilizar dados referentes aos alimentos
funcionais. Para o meio científico e para a população em geral, torna-se de grande
importância a oferta de informações baseadas em artigos científicos publicados em
periódicos de conteúdo sério e confiável, disponibilizando informações quanto à
prevenção de doenças crônicas não transmissíveis, proporcionando conhecimento a
respeito da promoção de saúde a população em geral.
50 | P á g i n a
Objetivos
3- OBJETIVOS
3.1- Objetivo Geral
Elaboração e manutenção de um banco de dados de acesso público e
gratuito na Internet, que permita, ao público em geral, a pesquisa sobre
alimentos funcionais, seus metabólitos secundários (através de nomes, classes
e sub-classes biossintético-estruturais e fórmulas moleculares e estruturais),
suas fontes alimentares (nome vulgar e nome botânico) e sobre suas
atividades biológicas “in vitro” e “in vivo”.
3.2- Objetivos Específicos
I. Elaborar e aprimorar a lógica de organização de dados nas tabelas,
para inclusão de novas informações;
II. Implementar interfaces (gráficas) de acesso ao conteúdo do banco
de dados que permitam a pesquisa com base em dados estruturais e
subestruturas, bem como a visualização de dados físico-químicos;
III. Manter e atualizar constantemente as informações das páginas Web
e do banco de dados para permitir sua fidedignidade e inovação;
IV. Inserir e ampliar dados, com inclusão de novos grupos de
metabólitos secundários, enfatizando o grupo dos flavonóides,
terpenos, cumarinas, quinonas e taninos, através de pesquisa crítica
da literatura;
V. Disponibilizar mecanismos de troca de informações com o usuário
para otimizar a atualização do mesmo.
51| P á g i n a
Metodologia
4- METODOLOGIA
4.1-Coleta de dados
A coleta de dados foi realizada utilizando-se os instrumentos de busca de
artigos científicos disponíveis na Web para o público em geral (Google Scholar1 e
PubMed2) ou exclusivamente para as Instituições de Ensino e Pesquisa (Web of
Sciences3, SciFinder Scholar4 e Periódicos Capes5). As buscas estão sendo
realizadas a partir de palavras-chaves isoladas em inglês, tais como “flavonoids”,
“quercetin”, “kaempferol”, “rutin”, “antocianidin”, “delfinidin”, “pelargonidine”,
“cianidin”, “petunidin”, “malvindin”, “luteolin”, “apigenin” “catechin”, “genistein”,
“daidzein”, “glycetein”, “terpenoids”, “lycopene”, “lutein”, “zeaxanthin”, “betacriptoxanthin”, “quinones”, “coumarins” e “tannins”, bem como contendo mais de
uma palavra-chave tais como as relativas às substâncias desejadas (“terpenoids”,
“flavonoids”, “quinones”, “coumarins” e “tannins”), à atividade antioxidante
(“antioxidant”) e à prevenção de doenças apropriadas (“cardiovascular diseases”,
“cancer”, “neurodegenerative disease”, “diabetes”, “eye disease”). Além disso,
pretende-se utilizar livros-texto que abordem o assunto. A pesquisa de dados foi
realizada a partir do ano de 1990, inclusive; tendo sido iniciada em janeiro de
2006 e concluída em dezembro de 2007.
1
http://scholar.google.com.br/.
2
http://www.pubmed.com.br/.
3
http://portal.isiknowledge.com/.
4
American Chemical Society; SciFinder Scholar; Chemical Abstracts Service, Estados Unidos, 2006.
5
http://www.periodicos.capes.gov.br/.
52| P á g i n a
Metodologia
4.2- Estrutura das Páginas Web
As páginas foram e continuarão a ser construídas utilizando-se as
metalinguagens HTML (Hypertext Markup Language), XML (eXtensible Markup
Language) e sua variante XHTML, e as linguagens de script PHP (MUTO, 2004;
MUTO, 2005; NIEDERAUER, 2004; WELLING e THOMSON, 2005) e JavaScript
(FLANAGAN, 2004) e formatadas com folhas de estilo CSS (Cascading Style
Sheets; CARVALHO, 2004). Dessa forma, objetiva-se a construção de páginas
dinâmicas e interativas que sejam compatíveis com os padrões estabelecidos pelo
Consórcio W3 (W3C)6.
4.3- Estrutura do banco de dados
A construção de um banco de dados que não apresente redundâncias nem
acúmulo de informações desnecessárias depende diretamente da elaboração de um
projeto inicial adequado, no qual deve-se analisar o que se pretende disponibilizar e
qual o perfil dos usuários.
No caso deste projeto, as seguintes informações foram levadas em
consideração para o planejamento:
Alimento funcional: nome vulgar e nome botânico
Compostos bioativos (metabólitos secundários)
Atividade biológica
Referências bibliográficas
Posteriormente, define-se as tabelas necessárias, construindo-as de forma
adequada, por meio do DE-R (Diagrama de Entidade-Relacionamento), que
6
www.w3schools.com/.
53| P á g i n a
Metodologia
corresponde
à
representação
gráfica
definida
pelo
Modelo
Entidade
–
Relacionamento (de OLIVEIRA, 2002).
O modelo Entidade–Relacionamento baseia-se na percepção do mundo real e
consiste em objetos, chamados de entidades e seus relacionamentos. Assim,
sempre
que
duas
entidades
apresentarem
interdependência
indica-se
um
relacionamento entre elas (de OLIVEIRA, 2002; MUTO, 2004, 2005).
Este primeiro modelo permite uma menor organização dos dados para evitar
redundâncias de informações o que pode prejudicar o dinamismo do banco de
dados.
Entretanto, para uma melhor disposição das informações, agregando uma
forma mais “científica” de realizar o trabalho, deve-se utilizar o modelo de
normalização de dados, que consiste em 5 regras (de OLIVEIRA, 2002):
Primeira Forma Normal (1FN): Consiste em evitar a repetição de atributos, ou
seja, os atributos devem estar indivisíveis e possuírem apenas um valor por célula.
Segunda Forma Normal (2FN): Consiste em definir os atributos dependentes de
uma determinada chave, ou seja, agrupar informações semelhantes em uma tabela.
Terceira Forma Normal (3FN): Corresponde à organização de atributos não
chave para que dependam unicamente do atributo-chave, ou seja, a tabela deve ter
apenas uma chave e todos os seus atributos devem se relacionar exclusivamente
com ela, e nunca entre si.
Quarta
Forma
Normal
(4FN):
Denominada
também
de
dependência
multivalorada (relacionada a vários atributos), tem como característica evitar a
repetição de atributos não chave para evitar redundância desnecessária ao modelo.
54| P á g i n a
Metodologia
Quinta Forma Normal (5FN): Consiste em definir se uma tabela na 4FN pode
ser subdividida em duas ou mais tabelas para evitar redundância.
Cabe ressaltar que após organizar as tabelas de acordo com os critérios
anteriores também se deve realizar uma nova análise, para avaliar se determinados
dados devem se repetir, para atingir o objetivo do banco de dados, aplicando assim
o método de “desnormalização” dos dados.
Propõem-se a seguinte estrutura de banco de dados:
* Alim- Alimento; Alim_vulgar- Nome vulgar do alimento; MS- Metabólito Secundário; AB- Atividade
Biológico; ref- referência; id-atributo de identificação chave
Figura 17: Estrutura do banco de dados.
55| P á g i n a
Metodologia
4.4- Pesquisa de Opinião e contador de acesso
A página Web relativa ao banco de dados apresenta um formulário de
pesquisa de opinião que objetiva obter informações a respeito do perfil do usuário
que o acessa a página. Além disso, é importante saber se o banco de dados atende
as expectativas do público em geral e também permitir que ele possa interagir com o
desenvolvimento do projeto através de críticas.
O contador de acesso também foi adicionado com o objetivo de analisar o
impacto do sítio na Internet.
56| P á g i n a
Discussão
6- DISCUSSÃO
6.1- Análise dos dados
As frutas e hortaliças possuem benefícios à saúde e são boas fontes de
compostos fenólicos como os flavonóides e os carotenóides (CIESLIK et al.,
2006; QIAN et al., 2004; SASS-KISS et al., 2005; TRAPPEY et al., 2005).
Presume-se que quanto mais coloridas forem, maior será o seu conteúdo de
fenóis, especialmente flavonóides. Entretanto, a quantidade de determinado
composto varia intensamente entre os alimentos e depende das técnicas de
cultivo, do solo, de variações climáticas, dentre outros fatores. Assim, os
estudos apresentam variações significantes ao avaliar o teor de determinado
composto bioativo em alimento (LIN & TANG, 2007).
Os alimentos encontrados na literatura contendo propriedades funcionais
incluíram um grupo variado de hortaliças e frutas, entretanto, algumas bebidas,
como o chá preto e verde e o vinho tinto também foram encontrados em uma
variedade de estudos. Essas bebidas apresentam um conteúdo elevado de
compostos bioativos, como a quercetina e o resveratrol, com funções
importantes na prevenção de doenças crônicas não transmissíveis (YAO et al.,
2006; YAMADA & WATANABE, 2007; KATIYAR et al., 2007; NIKFARJAM et
al., 2006).
Com relação às atividades biológicas, a atividade antioxidante é
intensamente abordada em trabalhos devido a sua importância na prevenção
inicial do desenvolvimento de uma série de patologias, como as neoplasias,
doenças cardiovasculares e neuropatias. (TANG et al., 2002; CUEVAS et al.,
1999; HANNUM, 2004 ).
63 | P á g i n a
Discussão
Sabe-se que organismo está sujeito a reações de desequilíbrio que levam
a formação de radicais livres, que por sua vez podem provocar vários danos
celulares como a degeneração de membranas lipídicas (NEPOMUCENO et al.,
1999). Para impedir ou equilibrar esse tipo de dano celular, o organismo possui
um mecanismo de proteção via enzimas endógenas (como superóxido
desmutase, glutationa peroxidase, catalase, entre outras) capazes de catalisar
reações para inativação de radicais livres.
Muitas vezes ocorre grande desequilíbrio entre a produção e a inativação
de radicais livres, seja pela queda na capacidade do sistema enzimático ou
pelo excesso de produção de radicais. Nesses casos, o organismo encontra-se
em situação de estresse oxidativo (HALLIWELL, 2000). O estresse oxidativo
está envolvido na incidência de doenças como câncer, aterosclerose,
reumatismo, artrite, e de doenças degenerativas como Parkinson e Ahlzeimer
que surgem com a idade (ARUOMA, 1998).
Desse modo, as propriedades biológicas dos compostos bioativos muitas
vezes estão relacionadas com a atividade antioxidante que, por sua vez,
depende de sua estrutura química, podendo ser determinada pela ação da
molécula como agente redutor (velocidade de inativação do radical livre,
reatividade com outros antioxidantes e potencial de quelação de metais).
Os compostos bioativos mais estudados quanto à atividade antioxidante
são o grupo dos taninos, das cumarinas, das quinonas e dos flavonóides (KIM
et al., 2007; TULAYAKUL et al., 2007; RAMÍREZ-MARES & MEJÍA, 2003).
A prevenção de doenças oculares, como a degeneração macular e
catarata, está relacionada aos tetraterpenos luteína e zeaxantina, como
verificado em uma série de publicações. A presença marcante destes
64 | P á g i n a
Discussão
tetraterpenos na mácula pode ser uma das explicações para esse fato.
Contudo, a atuação exata dessas substâncias ainda é especulada em estudos,
como por exemplo, naqueles que indicam que estes compostos são potentes
antioxidantes e efetivos filtradores da luz azul danosa à mácula (CAI et al.,
2000; SUNDELIN & NILSSON, 2001; WRONA et al., 2004).
Na prevenção de doenças cardiovasculares, a oxidação do LDL
corresponde a um evento precursor da aterosclerose. Entretanto, as partículas
de LDL contém antioxidantes como α e γ-tocoferóis e β-caroteno que previnem
esta oxidação. Porém o aumento da ingestão dietética de compostos fenólicos
aumenta a capacidade de prevenção desta oxidação, uma vez que estes são
potentes antioxidantes (GAZIANO & HENNEKENS, 1993).
Alguns estudos reportaram a relação inversa entre a ingestão de
flavonóides oriunda dos alimentos e uma menor mortalidade por doenças
cardiovasculares. Isso se deve à capacidade dessas substâncias em inibir a
oxidação de LDL, atuando como antioxidantes (TANG et al., 2002; HERTOG et
al., 1993). Outra atuação dos flavonóides seria através da inibição da
agregação plaquetária, prevenindo a formação de trombos, pois atuam na
inibição
das
enzimas
ciclooxigenase
e
lipooxigenase
envolvidas
no
metabolismo do ácido araquidônico, além disso antagonizam a formação de
tromboxano e de seus receptores. Um dos principais mecanismos pelo qual os
flavonóides reduzem a agregação plaquetária corresponde ao aumento de
AMPc pela estimulação de adenilato ciclase ou inibição da atividade de AMPc
fosfodiesterase (DUARTE et al., 1993; KUPPUSAMY & DAS, 1992).
65 | P á g i n a
Discussão
6.2- Bancos de dados da literatura
As linguagens utilizadas para a elaboração de bancos de dados
disponíveis na Internet são variadas. A tabela de composição de alimentos da
USP utilizou a linguagem de programação PHP (Hypertext Preprocessor) e o
XML (eXtended Markup Language) (MENEZES et al., 2002). O International
Life Sciences Institute (ILSI)(RIDLEY et al., 2004) desenvolveu seu banco de
dados com Perl e CGI utilizando um servidor Oracle. O Departamento de
Agricultura dos Estados Unidos (USDA, 2001) utilizou ASP, XML e o programa
Access do pacote Office da Microsoft.
Entretanto, é importante salientar que as linguagens livres (XML, SQL,
PHP dentre outros) disponíveis oferecem, adequadamente, as ferramentas
necessárias ao desenvolvimento de bancos de dados. A introdução,
organização e atualização de informações podem ser perfeitamente realizadas
através da linguagem utilizada neste trabalho, SQL. A introdução de
mecanismos de buscas diversos, como a pesquisa através de fórmulas
moleculares e o desenvolvimento de contadores de acesso pôde ser
apropriadamente adicionado através da linguagem PHP.
A disponibilização de dados na Internet tem alguns enfoques específicos
de acordo com o banco de dados. Por exemplo, o Crop Composition Database
(ILSI) tem o objetivo de atender, principalmente, os agricultores e indústrias de
alimentos, uma vez que disponibiliza dados a respeito da colheita, meio
ambiente e características das sementes (RIDLEY et al., 2004). A USDA tem
como enfoque disponibilizar informações para a população e profissionais de
saúde a respeito de fontes alimentares de isoflavonas e carotenóides (USDA,
2001, 2003).
66 | P á g i n a
Discussão
Cabe ressaltar que todos esses bancos de dados relatados anteriormente
não costumam disponibilizar informações a respeito da atividade biológica
referentes aos metabólitos secundários, ou seja, eles priorizam informações
quantitativas e não as qualitativas. Além disso, informações mais detalhadas a
respeito dos compostos bioativos, como a classificação química e a fórmula
molecular, não são abordadas nestes bancos de dados.
No presente trabalho, a introdução de mecanismos de busca baseado na
fórmula molecular confere maior abrangência de conteúdo, demonstrando a
preocupação com o caráter científico. Dentre as soluções encontradas para a
introdução da fórmula molecular de forma correta, isto é, com seus números na
forma subscrita1. Utilizou-se uma função PHP denominada Função mol(), a
qual divide os caracteres da fórmula molecular em um grupo (array) e analisa
cada um deles, inserindo a forma subscrita aos números.
A pesquisa através de fórmulas moleculares foi então, inserida nos
critérios de busca referentes aos metabólitos secundários. Além disso, em
qualquer opção de busca realizada pelo usuário, como por alimento ou
atividade biológica, o resultado reproduz as fórmulas moleculares das
substâncias.
Adicionalmente, torna-se necessário a divulgação para a comunidade
científica e à população em geral de informações acerca da importância do
consumo de determinados alimentos para a garantia de efeitos benéficos à
saúde.
Neste sentido, o conjunto de páginas associadas ao banco de dados
constitui um alicerce ao trabalho, uma vez que aprofundam as questões
1
http://www.listsearch.com/filemaker/message/index.lasso?122542 e
http://www.listsearch.com/filemaker/message/index.lasso?122539 acessadas em novembro de 2007;
67 | P á g i n a
Discussão
abordadas no banco de dados. Disponibiliza-se, inclusive, dados atuais de
recomendações de consumo alimentar priorizando fontes naturais como as
frutas e hortaliças.
68 | P á g i n a
Resultados
5- RESULTADOS
5.1- Coleta de dados
A tabela 1 apresenta a quantidade de referências coletadas para cada
substância incluída no banco de dados.
Os exemplos de fontes alimentares e atividades biológicas de cada
substância podem ser visualizados na tabela 2.
Tabela 1: Número de referências coletadas de cada grupo biossintético e suas
respectivas substâncias.
Grupo biossintético
Flavonóides
Substância
Referências
antocianidina
5
apigenina
1
catequina
10 a
cianidina
2
campferol
10 a
daidzeína
13 a
delfinidina
2
genisteína
15 a
gliciteína
5a
luteolina
5
malvindina
3
pelargonidina
3
petunidina
5
quercetina
20 a
rutina
5
57 | P á g i n a
Resultados
Grupo biossintético
Terpenos
a
Substância
Referências
licopeno
20 a
luteína
8a
zeaxantina
12 a
ß-criptoxantina
5a
Taninos
35
Cumarina
3
Quinona
2
Algumas referências agregam mais de uma substância.
58 | P á g i n a
Resultados
Tabela 2: Exemplo de fontes alimentares e atividades biológicas por substância
ou grupo biossintético.
Substância
antocianidina
fontes alimentares
atividades biológicas
uva
antioxidante
apigenina
alface
PN
catequina
cebola, chá verde
PC
cianidina
batata-doce
antiinflamatório
campferol
morango, goiaba
IPL
daidzeína
soja
PCV
delfinidina
feijões
antioxidante
genisteína
soja
PCM
gliciteína
soja
PCP
luteolina
maçã, tomate
inibe a oxidação de LDL
uva
antioxidante
morango
neuroprotetor
petunidina
uva, feijões
antioxidante
quercetina
maçã, laranja, cebola
antioxidante, IPL
soja, feijões
IPC
tomate
antioxidante
espinafre, couve-flor
PDM
Zeaxantina
Couve
prevenção de catarata
ß-criptoxantina
brócolis
PDO
Taninos
cacao, cereja
antimicrobiano, PN
Cumarin
chá verde
anticoagulante
malvindina
pelargonidina
rutina
Licopeno
Luteína
59 | P á g i n a
Resultados
Substância
fontes alimentares
Quinona
alface
atividades biológicas
antioxidante, antibacteriano
IPL- Inibe a Peroxidação Lipídica; IPC- Inibe a Proliferação Celular; PC-Prevenção de
Cardiopatias; PCM- Prevenção de Câncer de Mama; PCV- Prevenção de Câncer de Cólon;
PCP- Prevenção de Câncer de Próstata; PDM- Prevenção da Degeneração Macular; PDOPrevenção de Doenças Oculares; PN-Prevenção de Neoplasias
5.2- Estrutura das Páginas Web
O conjunto de páginas associadas ao banco de dados podem ser
acessadas através do endereço eletrônico: http://acd.ufrj.br/~tbocl/tboclalimentos.php.
Neste sítio, está disponível ao usuário um menu que leva a informações a
respeito dos compostos bioativos, como os flavonóides e os terpenos,
classificação química, atuação na prevenção de enfermidades, fontes
alimentares e referências bibliográficas.
Uma página está disponível para oferecer informações práticas a respeito
de recomendações e algumas divergências quanto à suplementação
desnecessária
e
sem
comprovação
(http://acd.ufrj.br/~tbocl/recomendacao.php).
científica
Todas
dessas
substâncias
as
informações
apresentadas estão em lingua portuguesa.
5.3- Estrutura do Banco de Dados
O banco de dados pode ser acessado através do endereço eletrônico:
http://acd.ufrj.br/~tbocl/tbocl-bdalimento.php. O usuário pode efetuar a pesquisa
60 | P á g i n a
Resultados
através do alimento (nome vulgar ou científico), atividade biológica, composto
bioativo (substância e/ou sub-grupo e/ou grupo e/ou fórmula molecular) e
referências bibliográficas. O layout (apresentação) do banco de dados pode ser
visualizado na figura 18.
A página que será apresentada:
Figura 18: Banco de dados.
61 | P á g i n a
Resultados
5.4- Pesquisa de opinião
Esta
pesquisa
está
acessível
através
do
endereço:
http://acd.ufrj.br/~tbocl/tbocl-teste-enquete.php. O usuário ao acessar este site
é convidado a responder às seguintes questões, como apresentado na figura
19.
Continuação da barra de rolagem ...
Figura 19: Pesquisa de opinião.
62 | P á g i n a
Conclusão
7- CONCLUSÃO
Os alimentos funcionais e seus compostos bioativos estudados devido a
suas propriedades benéficas à saúde humana foram organizados, neste
trabalho, de forma lógica e didática permitindo a sua apresentação adequada
na grande rede (internet).
As linguagens livres (freeware) como o SQL e o PHP apresentam um
suporte apropriado para a elaboração de um banco de dados disponível na
Internet, permitindo a criação de sítios dinâmicos e de fácil manipulação.
A lógica de utilização do modelo relacional utilizando o mecanismo de
organização através dos métodos Entidade-Relacionamento e normalização
permitiu evitar redundâncias e auxiliou na elaboração do projeto de banco de
dados. Além disso, todos os mecanismos de busca desejados foram realizados
com sucesso, inclusive a pesquisa através de fórmulas moleculares. Permitindo
que o público em geral acesse às informações pesquisadas, cria-se uma
relação de colaboração positiva para o desenvolvimento do projeto,
possibilitando atualizações constantes através da troca de informação e
auxiliando na construção de um sítio de fácil navegação.
8- PROPOSTAS FUTURAS
Como extensão desse projeto, pretende-se implementar as seguintes
propostas:
Remodelagem da interface gráfica (página Web);
Atualizar as informações no conjunto de páginas relacionados ao
banco de dados.
69 | P á g i n a
Conclusão
Permitir que o usuário obtenha as informações desejadas no
formato PDF.
Adicionar mecanismo de busca de dados físico-químicos a partir de
fórmulas químicas estruturais e subestruturais.
Introdução de dados obtidos a partir de análises efetuadas pelo
nosso grupo de pesquisa.
70 | P á g i n a
Functional foods database on bioactive compounds in plant foods
Ana Carla Moreira da Silvaa,b, Eliane Fialhoa, Mauro B. de Amorimb
a
Instituto de Nutrição Josué de Castro, UFRJ, Av. Carlos Chagas Filho, 373. Edifício do
Centro de Ciências da Saúde -Bloco K- 1° andar, sala 38, Cidade Universitária, Ilha do
Fundão, 21.941-902, Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
b
Núcleo de Pesquisas de Produtos Naturais, UFRJ, Av. Carlos Chagas Filho, 373.
Edifício do Centro de Ciências da Saúde -Bloco H- 1º andar, Cidade Universitária, Ilha do
Fundão, 21.941-902, Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Functional foods database on bioactive compounds in plant foods
Abstract
Is relatively old the knowledge that food plants, apart from their nutritional value, can
also play a role in the promotion of human health and in prevention of chronic and
degenerative diseases. Recently has been a growing interest in studying and characterizing
these foods, called functional foods, as well as the bioactive compounds that are responsible
for their biological properties. Hence, we report the elaboration of a free access Web
relational database of plant foods, which contains data related to functional foods, their
bioactive compounds and biological activities. This work is being accomplished through data
search in scientific literature and by use of free software and programming languages
(MySQL, PHPMyAdmin, PHP, JavaScript, HTML, XHTML, CSS and XML). This database
can be accessed at http://acd.ufrj.br/~tbocl/tbocl-bdalimento.php. There are bibliographycal
references corresponding to the year of 1990 up to 2007, referring to flavonoids, terpenes,
tannins, coumarins and quinones biosynthetic groups. The prominence of these plant foods
for the promotion of human health justifies our efforts to construct a database and make these
data free accessible to the public in general, including health’s professionals.
Keywords: database, functional foods, bioactive compounds, flavonoids, terpenes,
tannins, coumarins.
Introduction
Functional food can be defined as similar appearance to the conventional food,
consumed as part of a normal diet, capable to produce desirable metabolic or physiological
effect in the maintenance of the health. Additionally to its nutritionals functions as substratum
and energetic plant source to the cell formation and tissue, this food possess, in its
composition, one or more substances capable to act in the direction of modulating the
metabolic processes, improving the health conditions and preventing the precocious
appearance of degenerative illnesses, that lead to longevity reduction (American Dietetic
Association, 2004).
In view of the responsabilities for the functional properties of these foods are the calls
“bioactive compounds”, that consists of the chemical substances endowed with important
biological activities to the health human being. These substances also namely secondary
metabolites due vegetables or some animals production in accordance to determined
environment situations. In doing so, these metabolites are not essential to the life of the
organisms that produce it, however can confer greater longevity and better propagation of the
species (Kris-Etherton et al., 2002).
Fruits and vegetables have been highly recommended (de Lange, 2007; Ramassamy,
2006) due to their content of phenolic substances. These substances can major act as an
antioxidants, exerting protective action against the evolution of degenerative processes that
lead to illnesses and the precocious aging. Some examples of functional foods are soybean,
apple, wine and green and dark tea that are sources of isoflavones, quercetin, resveratrol and
catechin (McCue and Shetty, 2004; Holzer et al., 2007; Hwang et al.2006; Cabral and
Fernandes, 2007; Yao et al., 2006; Yamada and Watanabe, 2007; Katiyar et al., 2007;
Nikfarjam et al., 2006).
All these informations promotes a great interest on functional foods, so a lots of
websites approaches this subject, trying to attend public desires. However, most of them
aren´t based on trustworth sources and have comercial purposes.
Although some institutions and/or scientific research groups are developing databases in
internet aproaching functional foods, they are prioritizing quantitative data instead of
qualitative ones (Ridley et al., 2004; U.S.D.A., 2006).
This paper is aimed at constructing a free access relational database, available in the
internet, containing information of functional foods, its chemical constituents and associated
biological activities, as well as of a set of pages in the Web with additional information about
these functional foods.
2- Material and methods
2.1- Data search
Data enclosed in the database is being carried through using the instruments of available
scientific article search in the Web for the public in general (Google Scholar1 and PubMed2)
or exclusively for the Institutions of Education and Research (Web of Sciences3, SciFinder
Scholar4 and Periódicos Capes5). The keywords used were: “flavonoids” (“quercetin”,
“kaempferol”, “rutin”, “delfinidin”, “pelargonidine”, “cianidin”, “petunidin”, “malvidin”,
“luteolin”, “apigenin” “catechin”, “genistein”, “daidzein”, “glycitein”), “terpenoids”
(“lycopene”, “lutein”, “zeaxanthin”, “beta- cryptoxanthin”), “tannin”, “coumarin”, “quinone”
1
http://scholar.google.com.br/.
2
http://www.pubmed.com.br/.
3
http://portal.isiknowledge.com/.
4
American Chemical Society; SciFinder Scholar; Chemical Abstracts Service, Estados Unidos, 2006.
5
http://www.periodicos.capes.gov.br/.
and
prevention
of
the
following
illnesses
(“cardiovascular
diseases”,
“cancer”,
“neurodegenerative disease”, “diabetes”, “eye disease”). Reviews and research articles were
collected. Moreover, it is intended to use textbook that approaches this subject. The research
of data will be carried through from the year of 1990, also. This search is being effected since
January of 2006 and it will always be update to attend the purpose of a valid scientific
database.
2.2- Structure of the database
This database used the relational model (Heuser, 2004) and as a system of management
of database (SGBD) the MySQL package (de Oliveira, 2002; Rangel, 2004) linked to PHP
language (Muto, 2004 and 2005; Niederauer, 2004; Welling & Thomson, 2005). The
following information had been taken in consideration for the planning of the database:
1. Vulgar and scientific name of foods
2. Biological Activity
3. Bioactive compounds: the search can be done with the name of the substance
and/or sub-group structure and/or biosynthetic group and/or molecular formula.
In data modeling was used the ERD (Entity-Relationship Diagram), that corresponds to
the definite graphical representation for the Entity – Relationship Model. Beyond this model,
one also applied the criteria of data normalization (Muto, 2005; de Oliveira, 2002).
In accordance with the previous criteria, an another method called “desnormalization”
was applied. This method consist in evaluate if definitive data must be repeated to reach the
objective of the database.
The Figure 1 shows the database structure of this study, including 13 tables for data
insertion.
3- Results and discussion
3.1- Data stored
In this database the substances were divided in polyphenol and non-polyphenol
compounds. The first group are represented by flavonoid, tannin, coumarin and quinone
groups, and the second are represented by terpene group as can be seen in figure 2.
Until the moment, 180 bibliographycal references were collected corresponding to the
year of 1990 up to 2007, referring the flavonoids (95), terpenes (45), tannins (35), coumarins
(3) and quinones (2) biosynthetic group (table 1).
Table 2 shows intrinsic characteristics activities of bioactive compounds described in
most of the papers. Many studies investigated the relationship between a variety of substances
and antioxidant activities (Tang et al., 2002; Cuevas et al., 1999; Hannum, 2004). It is known
that body suffer imbalance reactions that lead to free radicals release, which may cause more
damage as the degeneration of cellular lipid membranes (Nepomuceno et al., 1999). To
prevent this kind of balance or cellular damage, the body has the protection of endogenous
enzymes (such as superoxide dismutase, glutathione peroxidase, catalase, among others) able
to catalyze reactions to free radicals inactivation.
Often, occurs an imbalance between free radicals production and inactivation, due botth
by a collapse in the ability of the enzyme system or by an over-production of radicals species.
In such cases, the body is in oxidative stress (Halliwell, 2000), and this process is involved in
the incidence of diseases such as cancer, atherosclerosis, rheumatism, arthritis, and
degenerative diseases such as Parkinson and Alzheimer that arise with age (Aruoma, 1998).
Thus, the antioxidant activity is the most studied biological property of bioactive
compounds. This activity depends on its chemical structure and can be determined by the
action of the molecule as a reducing agent, rate of free radicals inactivation, reactivity with
other antioxidants, and the metal chelation potential. Some substances, like quercetin, are
being intensely studied due to it´s antioxidant property (Heo et al., 2007).
The LDL oxidation is a precursor of atherosclerosis event, however the LDL particles
contains endogenous antioxidants such as α and γ - tocopherols and β - carotene to prevent
this oxidation. But the increase in the intake of dietary bioactive compounds enhances the
ability to prevent this oxidation, as they are potent antioxidants (Gaziano and Hennekens,
1993).
Flavonoids is being intensely studied in neurodegeneration, cardiovascular disease and
cancer prevention, therefore they possess antioxidant and anti-inflammatory activity (Mandel
and Youndim, 2004; Joseph et al., 2005; Weinreb et al., 2004).
In terpene group it was verified that its functional properties are being intensely studied
(table 2) in the tetraterpene sub-group, being more specifically in the group of carotenoids
that include β-carotene, lutein, zeaxanthin, cryptoxanthin and lycopene. Prevention of
macular degeneration by lutein and zeaxanthin was the major biological activity described in
the literature (Schalch et al., 2007; Landrum and Bone, 2001). Lycopene, lutein and ßcarotene have been investigated due to their action on cardiovascular disease and cancer
prevention (Fuhrman et al., 2005; Lee et al., 2006).
Tannin, coumarins and quinones groups still present a scarce amount of information in
literature regarding its functional properties, although their great antioxidant potencial (Kim
et al., 2007; Tulayakul et al., 2007; Ramírez-Mares and Mejía, 2003).
The foods found in literature containing functional properties that included a variety
source of fruits and vegetables, however, some drinks, as the black and green tea and red
wine had been also found in a great variety of studies. In this database 86 foods and
beverages were added and most of natural sources have the bioactive compounds (table 2).
It is assumed that the more colorful food are the greater source of phenols, especially
flavonoids. Meanwhile, the quantity of a particular compound varies intensely between food
and depends on the techniques of cultivation, soil, climate variations and others situations.
Thus, the studies suffer significant variations to assess the content of a particular compound
in the food (Lin and Tang, 2007).
3.2- Data output
The database can be accessed through the website: http://acd.ufrj.br/~tbocl /tbocl bdalimento.php.
From the required information insertion, in all search modes, the page would release the
following related information:
1. Functional food (vulgar and scientific name)
2. Bioactive compounds (substance name, biosynthetic sub-groups, groups and
molecular formula)
3. Biological Activity
4. References
From data search the user can access the set of pages that supports database
(http://acd.ufrj.br/~tbocl/tbocl-alimentos.php). In this set of pages there are informations
about functional foods, polyphenols, non-polyphenols, food sources and recommendations.
Other databases are already available on internet, they display macro and micronutriens
datas (Menezes et al., 2002) and bioactive compounds datas (Ridley et al., 2004; U.S.D.A.,
2006). They used differents programation languages, but the freeware ones like SQL and
PHP, were perfectly adequate to a relational database.
4. Conclusions
Functional foods and their bioactive compounds studied due to it´s biological activities
in human health were organized, in this work, in logical and dynamic form, allowing an
adequate internet display.
The freeware languages used, such as SQL and PHP, are adequate for database building
and easy manipulation on internet and for webstite creation. The database structure based on a
relational model, using the Normalization and Entity – Relationship Models prevented
redundancy.
All the information release to public can clarify about functional foods and bioactive
compounds to healthier choices supported by literature.
This database is an initial project and has the proposal to built an quality structure data
insertion to, in the future, addict data from our research group to public access.
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Figure captions
Figure 1: Database structure
Figure 2. Polyphenol and non-polyphenol substances added on database.
BASE DE DADOS DE ALIMENTOS FUNCIONAIS E SEUS COMPOSTOS
BIOATIVOS
Ana Carla Moreira da Silvaa,b, Eliane Fialhoa, Mauro B. de Amorimb
a
Instituto de Nutrição Josué de Castro, UFRJ, Av. Carlos Chagas Filho, 373.
Edifício do Centro de Ciências da Saúde -Bloco K- 1° andar, sala 38, Cidade
Universitária, Ilha do Fundão, 21.941-902, Rio de Janeiro, RJ, Brasil,
b
Núcleo de Pesquisas de Produtos Naturais, UFRJ, Av. Carlos Chagas Filho, 373.
Edifício do Centro de Ciências da Saúde -Bloco H- 1º andar, Cidade Universitária, Ilha
do Fundão, 21.941-902, Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
DATABASE OF FUNCTIONAL FOODS AND BIOACTIVE COMPOUNDS
Abstract
There are a growing body of scientific evidence that some kind of foods, known as
functional foods, besides their basic nutritional functions, play an effective role in health
promotion and chronic disease prevention, due to the presence of bioactive compounds as
flavonoids and terpenes. Hence, in order to organize this growing body of information in a
proper way to permit general public access, we have accomplished a relational database on
functional foods, their secondary metabolites and related biological activities using free
software and programming languages (MySQL, PHPMyAdmin, PHP, JavaScript, XHTML,
CSS). It can be freely accessed at http://acd.ufrj.br/~tbocl/tbocl-bdalimento.php.
Keywords: database, functional foods, bioactive compounds.
INTRODUÇÃO
É relativamente antigo o reconhecimento do efeito de alimentos, principalmente, mas
não exclusivamente, os de origem vegetal, na promoção da saúde e na prevenção de
doenças crônicas e degenerativas.1 Tais alimentos, ditos funcionais, que devem ser seguros
para consumo sem supervisão médica,2 apresentam essas funções benéficas à saúde, além
da nutrição básica3 em virtude da presença dos denominados compostos bioativos ou
metabólitos secundários.
Dentre os metabólitos secundários presentes em frutas e hortaliças comumente
consumidas pela população destacam-se, pelas propriedades biológicas e abundância na
dieta, o grupo dos flavonóides,4-7 dos terpenos8-10 dos taninos5 e das isocumarinas11 (figura
1).
Em virtude do grande número de informações presentes na literatura a respeito de
alimentos e sua composição, alguns grupos de pesquisa estão reunindo-as em forma de
bancos de dados visando sua organização e facilidade de consulta. Neste contexto, estão
disponíveis na Internet bancos de dados de composição de macro e micronutrientes12-14,
sendo que alguns acrescentam dados de metabólitos secundários.15-17 Outros restringem a
sua base de dados apenas ao conteúdo de compostos bioativos, como os flavonóides18,19 e
os fitoestrógenos.20
Cabe ressaltar que todos esses bancos de dados relatados anteriormente não
disponibilizam informações a respeito da atividade biológica referentes aos metabólitos
secundários, priorizando os dados quantitativos sobre a composição desses alimentos. Além
disso, nenhum deles permite pesquisa baseada em fórmulas moleculares dos componentes
bioativos. Desse modo, nos parece ainda importante e apropriada uma divulgação mais
ampla e cientificamente confiável, que atinja também a população em geral, de informações
não só sobre a composição química quantitativas dos alimentos funcionais, mas também a
respeito da importância do seu consumo para a garantia de efeitos benéficos à saúde.
Neste contexto, o presente trabalho vem relatar a elaboração de um banco de dados
sobre a ocorrência de compostos bioativos em alimentos, bem como sobre as propriedades
terapêuticas
a
eles
associadas,
para
divulgação
e
livre
acesso
na
Internet
(http://acd.ufrj.br/~tbocl/tbocl-bdalimento.php), uma vez que ainda se encontra escasso um
conjunto isento e cientificamente confiável de informações a esse respeito disponível na
Web, particularmente em língua portuguesa.
METODOLOGIA
Coleta de dados
A coleta de informações a serem incluídas na base de dados está sendo realizada
utilizando-se os instrumentos de busca de artigos científicos disponíveis na Web para o
público em geral (Google Scholar21 e PubMed22) ou exclusivamente para as Instituições de
Ensino e Pesquisa (Web of Sciences,23 SciFinder Scholar24 e Periódicos Capes25). As
buscas estão sendo realizadas a partir de palavras-chaves que englobam os grupos
biossintéticos: “flavonoids” “terpenoids”, “tannins”, “coumarin”, “quinone”. Um outro
mecanismo de busca foi o da pesquisa através de enfermidades (ex.: “cardiovascular
diseases”, “cancer”, “neurodegenerative disease”) relacionadas a esses metabólitos
secundários. A pesquisa de dados foi realizada a partir do ano de 1990, inclusive, e está
sendo efetuada desde janeiro de 2005.
Estrutura do banco de dados
Somente linguagens de programação e programas livres foram usados na construção
do banco de dados. O modelo de banco de dados escolhido foi o relacional26 e, como
sistema de gerenciamento de banco de dados (SGBD), utilizou-se o pacote MySQL.27-29
Como interface entre o banco de dados e a sua apresentação na internet, utilizou-se a
linguagem PHP.30-32
Para o planejamento do banco de dados seguintes informações foram levadas em
consideração:
•
Compostos bioativos (metabólitos secundários e suas fórmulas moleculares): a
pesquisa pode ser realizada através do nome (comum) da substância, do grupo ou
sub-grupo estrutural e da fórmula molecular.
•
Alimento funcional: através do nome vulgar e nome científico
•
Atividade biológica
•
Referências bibliográficas
Desse modo, essas informações foram organizadas na forma de tabelas, construindoas de forma adequada, por meio do Diagrama de Entidade-Relacionamento (DE-R), que
corresponde à representação gráfica definida pelo Modelo Entidade – Relacionamento.
Além desse modelo, também foram aplicados os critérios de normalização de dados.27,30
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Coleta de dados
Foram coletadas, até o momento, 180 referências bibliográficas, correspondendo ao
ano de 1990 até 2007, referentes aos flavonóides (52,7%), terpenos (25%), taninos (19,4%),
cumarinas (1,6 %) e quinonas (1,1%).
Verificou-se um número elevado de estudos sobre os flavonóides devido à grande
variedade de substâncias e atividades biológicas presentes. Destacam-se, entretanto, a
quercetina que apresenta o maior número de trabalhos (11,1%), com ênfase na sua
propriedade antioxidante,33 a catequina (5,5%) na prevenção de doenças cardiovasculares,34
a genisteína (8,33%) na prevenção de doenças cardiovasculares35 e na ação hormonal.36
No grupo dos terpenos, verifica-se que as propriedades funcionais mais relatadas
estão no sub-grupo dos tetraterpenos, mais especificamente no grupo dos carotenóides, que
incluem o licopeno (11,1%), a luteína (4,4%), a zeaxantina (6,6%) e a β-criptoxantina
(2,7%). A prevenção da degeneração macular, pela luteína e zeaxantina foi a atividade mais
descrita na literatura.37
Os grupos dos taninos, das cumarinas (1,6%) e das quinonas (1,1%) apresentam uma
quantidade mais escassa de informações na literatura a respeito das suas propriedades
funcionais nos alimentos. Desse modo, ainda não há ainda uma clara definição das suas
propriedades mais características, o que deve exigir um maior número de estudos.
Entre os alimentos contendo propriedades funcionais, foi encontrado na literatura um
grupo variado de hortaliças e frutas (58%). Entretanto, além dos alimentos, também foram
muito relatadas algumas bebidas (30 %), como o chá preto e verde e o vinho tinto.
Estrutura do Banco de Dados
De acordo com a linguagem SQL, um banco de dados deve apresentar o mínimo de
repetições de suas informações. Para tanto, os mecanismos de Entidade-Relacionamento e
normalização devem ser adequadamente empregados.27-29
Como podemos observar na Figura 2, os dados referentes a alimentos (nome botânico
e vulgar), metabólitos secundários (nome comum, do subgrupo e do grupo), atividades
biológicas e referências bibliográficas foram introduzidos separadamente em tabelas,
denominadas entidades (respectivamente, Alim, Alim_vulgar, MS, MS_sub_grupo, Grupo,
AB, referencia).
Para conferir lógica ao projeto, foram adicionadas entidades com função específica de
relacionar as informações. Neste sentido, a entidade MS_AB relaciona os metabólitos
secundários com as suas respectivas atividades biológicas, a entidade Alim_MS relaciona
os metabólitos secundários aos alimentos nos quais estão presentes, e assim
sucessivamente.
A repetição de atributos foi evitada em todo o projeto, podendo citar como exemplo o
desmembramento da classificação química dos metabólitos secundários em sub-grupo e
grupos biossintéticos em tabelas diversas denominadas MS, MS_sub_grupo e Grupo. Se os
dados de substâncias fossem introduzidos em uma mesma entidade haveria a repetição dos
mesmos, exemplificado pela tabela 1, o que renderia maior consumo de espaço armazenado
e retardamento do processamento do banco de dados em comparação ao modelo proposto
na figura 3.
Tabela 1: Exemplo da tabela substância com ausência da aplicação dos mecanismos
de relacionamento e normalização.
MS
MS_sub_grupo
Grupo
Quercetina
flavonol
flavonóide
Caempferol
flavonol
flavonóide
Catequina
flavonol
flavonóide
Cabe ressaltar que após organizar as tabelas de acordo com os critérios anteriores
também se deve realizar uma análise posterior, para avaliar se determinados dados devem
se repetir, para atingir o objetivo do banco de dados, aplicando assim o método de
“desnormalização” dos dados.27 Desse modo, os atributos id_MS, id_sub_grupo e id_grupo
repetem-se em várias tabelas devido a necessidade de relacioná-los separadamente. Como
exemplo, tem-se a tabela MS_AB onde a atividade biológica pode se referir à substância,
ao sub_grupo ou ao grupo especificadamente. Na tabela MS_ref esses atributos repetem-se
também em virtude da existência de referências que relatem apenas as substâncias ou os
sub_grupos ou os grupos.
Inserção das fórmulas moleculares no banco de dados
Para a introdução das fórmulas moleculares foi necessário criar duas tabelas no banco
de dados: molecula e MS_molecula.
A tabela molecula (Tabela 2) apresenta todas as fórmulas moleculares das substâncias
e a tabela MS_molecula (Tabela 3) relaciona as fórmulas moleculares com as substâncias,
proporcionado uma lógica adequada de conexão das informações.
Tabela 2: molecula*1
Id
molecula
1
C15H10O5
3
C15H10O7
4
C40H56
5
C15H10O6
*1
Esta é um protótipo reduzido da tabela elementos que se encontra no banco de
dados.
Tabela 3: MS_molecula*1
*1
id_molecula
id_MS
1*2
31*2
5*3
9*3
3*4
8*4
19*5
1*5
Esta é um protótipo reduzido da tabela elementos que se encontra no
banco de dados; *2 referente à substância apigenina armazenada na chave 31
da tabela MS; *3 referente à substância campferol armazenada na chave 9 da
tabela MS; *4 referente à substância quercetina armazenada na chave 8 da
tabela MS; *5 referente à substância catequina armazenada na chave 1 da
tabela MS.
Contudo, ao introduzir a fórmula completa em uma linha da entidade, ela
apresentava-se com seus números na forma não subscrita, incorreta para os padrões
químicos. Algumas soluções possíveis foram encontradas, tais como utilização da
linguagem XML38 ou a utilização de programas como o FileMaker Pro, 39 mas nenhuma se
mostrou adequada. Optamos, portanto, em formular uma nova função PHP, denominada de
Mol (Figura 4), como proposta de correção deste problema.
A pesquisa através de fórmulas moleculares foi, então, inserida nos critérios de busca
referentes aos metabólitos secundários. Além disso, em qualquer opção de busca realizada
pelo usuário, como por alimento ou atividade biológica, o resultado reproduz as fórmulas
moleculares das substâncias.
O banco de dados pode ser acessado através do endereço eletrônico.
http://acd.ufrj.br/~tbocl/tbocl-bdalimento.php.
CONCLUSÕES
Os alimentos funcionais e seus compostos bioativos estudados devido a suas
propriedades benéficas à saúde humana foram organizados, neste trabalho, de forma lógica
e didática permitindo a sua apresentação adequada na grande rede (internet).
A aplicação do modelo relacional utilizando o mecanismo de organização através dos
métodos Entidade-Relacionamento e normalização em um projeto de banco de dados evita
a presença de redundâncias desnecessárias e confere lógica ao mesmo, tornando o banco de
dados dinâmico e de fácil manipulação.
As linguagens livres (freeware), como o SQL e o PHP, apresentam um suporte
adequado para a elaboração de um banco de dados disponível na Internet, permitindo a
criação de sítios dinâmicos e de fácil manipulação. Adicionalmente, essas linguagens
oferecem, apropriadamente, uma base para a elaboração de funções dinâmicas, como a
citada “função Mol”, que permite a introdução de fórmulas moleculares nos mecanismo de
busca.
Ao permitir que o público em geral acesse as informações pesquisadas, cria-se uma
relação de colaboração positiva para o desenvolvimento do projeto, permitindo atualizações
constantes através da troca de informação e auxiliando na construção de um sítio de fácil
navegação.
Como extensão desse projeto, pretende-se adicionar informações sobre dados
espectrais e características físico-químicas (espectros UV, ressonância e etc) das
substâncias pesquisadas, objetivando adequar este trabalho às necessidades do público
científico.
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100 | P á g i n a
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101 | P á g i n a
Figura 1. Exemplos de compostos bioativos
Figura 2. Estrutura do banco de dados
* Alim- Alimento; Alim_vulgar- Nome vulgar do alimento; MS- Metabólito
Secundário; AB- Atividade Biológica; ref- referência
Figura 3. Exemplo da aplicação dos mecanismos de relacionamento e normalização.
Figura 4. Inserção dos números das fórmulas na forma subscrita através da função
Mol.
Table 1
Number of references of each biosynthetic group
Biosynthetic group
Substance
antocianidin
Flavonoids
apigenin
catechin
cianidin
daidzein
delfinidin
genistein
glycitein
kaempferol
luteolin
malvindin
pelargonidine
petunidin
quercetin
rutin
Terpenes
ß-cryptoxanthin
lutein
lycopene
zeaxanthin
References
5
1
10 a
2
13 a
2
15 a
5a
10 a
5
3
3
5
20 a
5
5a
8a
20 a
12 a
Tannins
35
Coumarins
3
Quinones
2
a
Some references aggregates more than one substance.
Table 2
Food and biological activity examples for substances or biossynthetic group
Biosynthetic
group
Flavonoids
Terpenes
Tannins
Coumarin
Quinone
Substance
Food examples
Biological activities
antocianidin
apigenin
catechin
cianidin
daidzein
delfinidin
genistein
glycitein
kaempferol
luteolin
malvindin
pelargonidine
petunidin
quercetin
rutin
ß-cryptoxanthin
lutein
lycopene
zeaxanthin
grape
lettuce
onion, green tea
sweet potato
soybean
beans
soybean
soybean
strawberry guava
apple, tomato
grape
strawberry
grape, beans
apple, orange
soybean, beans
cauliflower
spinach, broccoli
tomato
brussels sprouts
Cocoa, cherry
green tea
lettuce
antioxidant
cancer prevention
CDP
antinflammatory
colon cancer prevention
antioxidant
breast cancer prevention
prostate cancer prevention
IPA
ILP
antioxidant
neuroprotection
antioxidant
antioxidant, ILP
ICP
eye diseases prevention
macular degeneration prevention
antioxidant
catarat prevention
antimicrobial, cancer prevention
anticoagulant
Antioxidant, antibacterial
ILP- Inhibit Lipid Peroxidation, IPA- Inhibit Platelet Aggregation, ICP- Inhibit Cell
Proliferation, CDP- Cardiovascular Disease Prevention
ANEXO I
Manuscrito
foods
intitulado
database
on
Functional
bioactive
compounds in plant foods, em
fase final de preparação, a ser
submetido para revista Journal of
Food Composition and Analysis.
102
ANEXO II
Manuscrito
intitulado
Base
de
dados de Alimentos Funcionais e
Compostos Bioativos, em fase
final de preparação, a ser submetido
para revista Química Nova.
113