Desenvolvimento e caracterização de microencapsulados de extrato de jabuticaba (Plinia spp.) e avaliação dos efeitos de diferentes formas de processamento do fruto sobre a saúde intestinal de camundongos alimentados com dieta hiperlipídica e rica em frutose

Abstract

A obesidade é uma condição que possui diversas repercussões patológicas, principalmente relacionadas à saúde intestinal. A disbiose é comum em indivíduos obesos, e contribui para a ocorrência de desfechos como inflamação e resistência à insulina. Portanto, promover a saúde intestinal e manter o equilíbrio da microbiota é fundamental no manejo da obesidade. Nesse contexto, a jabuticaba (Plinia cauliflora), uma fruta brasileira rica em antocianinas, representa uma opção promissora para promover a saúde intestinal, uma vez que esses compostos modulam positivamente a microbiota e preservam a integridade da barreira epitelial. O objetivo deste estudo foi desenvolver e caracterizar extratos microencapsulados da casca de jabuticaba, e avaliar os efeitos de diferentes formas de processamento do fruto sobre a saúde intestinal de camundongos alimentados com dieta hiperlipídica rica em frutose (HFHF). Um extrato foi obtido da casca da jabuticaba e submetido à secagem por spray dryer, utilizando como agentes encapsulantes: maltodextrina, inulina, proteína do soro do leite (WPC) e lactose. A composição centesimal, o teor de antocianinas e capacidade antioxidante foram determinados. Foram realizadas análises tecnológicas de atividade de água, distribuição do tamanho de partícula, microscopia de varredura e colorimétrica. Os efeitos biológicos dos microencapsulados foram avaliados em células de macrófagos, analisando a citotoxicidade e a citoproteção sob estresse oxidativo. Para o ensaio biológico, foram utilizados 45 camundongos machos C57BL/6. O grupo controle (G1, n=9), recebeu a dieta padrão AIN-93 ao longo de todo o experimento; os demais animais passaram por uma fase de indução de alterações metabólicas por meio do consumo de HFHF durante um período de 6 semanas. Após essa fase, os animais alimentados com HFHF foram randomizados em quatros grupos (n=9/grupo): para receberem, por mais 6 semanas as seguintes dietas: G2) dieta HFHF; G3) dieta HFHF + jabuticaba liofilizada; G4) dieta HFHF + casca de jabuticaba liofilizada; e G5) Dieta HFHF + extrato da casca de jabuticaba microencapsulado. Após 12 semanas, os animais foram eutanasiados. Tecido intestinal e conteúdo cecal foram coletados para condução de análises de estresse oxidativo, histomorfométricas, ácidos graxos de cadeia curta, e da diversidade e composição da microbiota intestinal. O material de parede influenciou significativamente as propriedades físico- químicas, bioativas e biológicas dos pós obtidos. A maltodextrina apresentou maior retenção de antocianinas e compostos fenólicos, maior atividade antioxidante e efeito citoprotetor. A inulina produziu partículas menores e mais homogêneas, a lactose apresentou menor higroscopicidade e o WPC resultou em menor estabilidade das antocianinas. No ensaio biológico, os tratamentos com jabuticaba atenuaram alterações metabólicas induzidas pela dieta HFHF. Todos os produtos derivados da jabuticaba reduziram o ganho de peso corporal, a circunferência abdominal e o índice de Lee. A casca de jabuticaba promoveu maior produção de ácidos graxos de cadeia curta e adaptações favoráveis na musculatura do cólon, enquanto a jabuticaba (fruto inteiro) proporcionou maior efeito antioxidante. O extrato microencapsulado aumentou a atividade da glutationa S-transferase e reduziu a oxidação de proteínas. Além disso, os grupos tratados com jabuticaba apresentaram maior riqueza da microbiota intestinal (Chao1), modulação da estrutura da comunidade microbiana (-diversidade), melhora do estado antioxidante do cólon. A jabuticaba, sua casca e seu extrato microencapsulado constituem estratégias promissoras para a promoção da saúde intestinal e atenuação das alterações metabólicas induzidas pela obesidade. Além disso, os resultados demonstram que a matriz alimentar influencia significativamente os efeitos biológicos dos compostos bioativos da jabuticaba, evidenciando que diferentes formas de processamento e consumo promovem respostas fisiológicas distintas. Palavras-chave: microencapsulação; obesidade; microbiota intestinal; compostos bioativos; polifenois; antocianinas

Obesity is a condition associated with several pathological repercussions, mainly related to intestinal health. Dysbiosis is common in obese individuals and contributes to the development of outcomes such as inflammation and insulin resistance. Therefore, promoting intestinal health and maintaining microbiota balance are essential for the management of obesity. In this context, jabuticaba (Plinia cauliflora), a Brazilian fruit rich in anthocyanins, represents a promising option for promoting intestinal health, since these compounds positively modulate the microbiota and preserve the integrity of the epithelial barrier. The objective of this study was to develop and characterize microencapsulated jabuticaba peel extracts and evaluate the effects of different forms of fruit processing on the intestinal health of mice fed a high-fat, high-fructose (HFHF) diet. An extract was obtained from jabuticaba peel and subjected to spray drying using maltodextrin, inulin, whey protein concentrate (WPC), and lactose as encapsulating agents. Proximate composition, anthocyanin content, and antioxidant capacity were determined. Technological analyses of water activity, particle size distribution, scanning electron microscopy, and colorimetric analysis were also performed. The biological effects of the microencapsulated extracts were evaluated in macrophage cells by analyzing cytotoxicity and cytoprotection under oxidative stress. For the biological assay, 45 male C57BL/6 mice were used. The control group (G1, n = 9) received the standard AIN-93 diet throughout the experiment, whereas the remaining animals underwent a phase of metabolic alteration induction through the consumption of an HFHF diet for a period of 6 weeks. After this phase, the HFHF-fed animals were randomized into four groups (n = 9/group) to receive, for an additional 6 weeks, the following diets: G2) HFHF diet; G3) HFHF diet + freeze-dried jabuticaba; G4) HFHF diet + freeze-dried jabuticaba peel; and G5) HFHF diet + microencapsulated jabuticaba peel extract. After 12 weeks, the animals were euthanized. Intestinal tissue and cecal contents were collected for oxidative stress, histomorphometric, short-chain fatty acid, and intestinal microbiota diversity and composition analyses. The wall material significantly influenced the physicochemical, bioactive, and biological properties of the powders obtained. Maltodextrin showed greater retention of anthocyanins and phenolic compounds, higher antioxidant activity, and a greater cytoprotective effect. Inulin produced smaller and more homogeneous particles, lactose showed lower hygroscopicity, and WPC resulted in lower anthocyanin stability. In the biological assay, jabuticaba treatments attenuated the metabolic alterations induced by the HFHF diet. All jabuticaba-derived products reduced body weight gain, abdominal circumference, and Lee index. Jabuticaba peel promoted greater production of short-chain fatty acids and favorable adaptations in the colonic musculature, whereas jabuticaba (whole fruit) provided a greater antioxidant effect. The microencapsulated extract increased glutathione S-transferase activity and reduced protein oxidation. Furthermore, the jabuticaba-treated groups showed greater intestinal microbiota richness (Chao1), modulation of microbial community structure (-diversity), and improvement of the antioxidant status of the colon. Jabuticaba, its peel, and its microencapsulated extract constitute promising strategies for promoting intestinal health and attenuating obesity-induced metabolic alterations. Furthermore, the results demonstrate that the food matrix significantly influences the biological effects of jabuticaba bioactive compounds, demonstrating that different forms of processing and consumption promote distinct physiological responses. Keywords: microencapsulation; obesity; gut microbiota; bioactive compounds; polyphenols; anthocyanins