Damares de Castro Monte

damares@cenargen.embrapa.br

EULAFF Workshop – Mangaratiba, RJ 2007

, “ Functional food development at Embrapa´s: genetic resources characterization, food

processing and genomics approach.”

Novel concepts:

Precision Medicine

Functional FoodNutraceuticals

Nutrigenomic food-(ex.: No gluten for celiacs)

New oportunitiesFor Brazilian Agribusiness

Functional Food Project:

Valorization of health promoting food cropsimportant to the Brazilian Agribusiness

Coordination: Embrapa Cenargen – Damares MonteEmbrapa CTAA – Sonia Couri

A partnership of Embrapa (12 centers) and 11 universities of Brazil

4 years period – starting October 2007

Initial budget from Macroprogram 1 of Embrapa: R$ 2.200.000.00about US$1.2 M

PC2 AntioxidantsEdy Brito de Sousa

PC3 – FibersPatricia Carvalho

PC 4 - Fatty AcidsMarco Aurélio D Bomfim

CoordinationPC 1

Damares Monte

General objective

• To characterize bioactive coumpounds and

functional properties in food crops and native

plants of Brazil, of present or potencial

importance to the Brazilian agribusiness and to

generate biotechnological tools to subsidize

functional food development, aiming at

aggregating value and diversification to

agroindustrial sector with the foccus on

consumers health.

Specific objectives

• 1. To characterize the nutritional composition of foods; to identifybioactive coumponds in food that are rich in carotenoids, flavonoids, poliphenols, vitamins and minerals and to determine their antioxidantactivities in vivo and in vitro; 2. To determine the fiber composition and to evaluate the effect of dieteticfibers on the digestion and absorption of some nutrients;

• 3. To determine the composition of mono and polyunsaturated fatty acids in food crops potentially rich on them;

• 4. To evaluate the effect of processing of the food in their potencial functionality; funcional;5. To generate biotechnological tools for the characterization anddevelopment of food enriched for their functional ingredients.

• 6. To create and maintain a Portal of the Project to make the data availablein a DataBank, with the results obtained in the project.

• To publish at least one book on functional food.

Centros Nacionaisde Temas Básicos9Centros Nacionaisde Produtos13Centros Ecorregionaisde Pesquisa Agroflorestalou Agropecuária

15

Serviços Especiais3Organizações Estaduaisde Pesquisa Agropecuária17

CentrosEcorregionais

AcreAmapáAmazônia OcidentalAmazônia OrientalCerradosClima TemperadoMeio NortePantanalRondôniaRoraimaTabuleiros CosteirosTrópico Semi-Árido

Centros deCommodity

AlgodãoArroz e FeijãoCaprinos e OvinosFlorestasGado de CorteGado de LeiteHortaliçasMandioca e Fruticultura TropicalMilho e SorgoPecuária SudestePecuária SulSuínos e AvesSojaTrigoUva e Vinho

CentrosTemáticos

AgrobiologiaInformática AgropecuáriaAgroindústria TropicalInstrumentação AgropecuáriaMeio AmbienteMonitoramento por SatéliteRecursos Genéticos e BiotecnologiaSolosTransferência de Tecnologia

Serviços Especiais

CaféInformação TecnológicaTransferência de Tecnologia

Unidades Estaduais

Labex Estados Unidose França

A Embrapa e o Sistema A Embrapa e o Sistema Nacional de Pesquisa Nacional de Pesquisa AgropecuAgropecuááriaria

Agroenergia

+ Embrapa África

Centros Nacionaisde Temas Básicos9Centros Nacionaisde Produtos13Centros Ecorregionaisde Pesquisa Agroflorestalou Agropecuária

15

Serviços Especiais3Organizações Estaduaisde Pesquisa Agropecuária17

Agenda de Agenda de integraintegraçção da ão da Embrapa na Embrapa na AmazôniaAmazônia

Fotos: Revista Nosso Pará -n-lineDesafios a enfrentarDesafios a enfrentar--espespéécies nativas cies nativas pouco cultivadaspouco cultivadas

EmbrapaRoraima

EmbrapaAmazônia Ocidental

EmbrapaRondônia

EmbrapaAcre

EmbrapaAmapá

EmbrapaAmazôniaOriental

Convênio MA+Embrapa Meio Norte

Unitins

UEP

A Embrapa na Amazônia LegalA Embrapa na Amazônia Legal

CupuaCupuaçúçú

EmbrapaRoraima

EmbrapaAmazônia Ocidental

EmbrapaRondônia

EmbrapaAcre

EmbrapaAmapá

EmbrapaAmazôniaOriental

Convênio MA+Embrapa Meio Norte

Unitins

UEP

A Embrapa na Amazônia LegalA Embrapa na Amazônia Legal

AAççaaíí

EmbrapaRoraima

EmbrapaAmazônia Ocidental

EmbrapaRondônia

EmbrapaAcre

EmbrapaAmapá

EmbrapaAmazôniaOriental

Convênio MA+Embrapa Meio Norte

Unitins

UEP

A Embrapa na Amazônia LegalA Embrapa na Amazônia Legal

CastanhaCastanha--dodo--brasil brasil (da(da-- Amazônia)Amazônia)

EmbrapaRoraima

EmbrapaAmazônia Ocidental

EmbrapaRondônia

EmbrapaAcre

EmbrapaAmapá

EmbrapaAmazôniaOriental

Convênio MA+Embrapa Meio Norte

Unitins

UEP

A Embrapa na Amazônia LegalA Embrapa na Amazônia Legal

PupunhaPupunha

Agaricus sp./ Araticum

Pequi

Fontes de ômega-3 na alimentação

EPA e DHA:Peixes de águas frias:

Microalgas marinhas (como suplementos);

ALA:

linhaça canola vegetais de folhas verdes

soja

plantas

C. muelleri

sardinha Salmão

METODOLOGIAMETODOLOGIA

Material biolMaterial biolóógico:gico:

Cepas de Cepas de Thalassiosira Thalassiosira fluviatilisfluviatilis e e ChaetocerosChaetoceros muellerimuelleri cultivadas em cultivadas em meio F/2 de meio F/2 de GuillardGuillard, modificado (LCM, modificado (LCM--UFSC);UFSC);

Percentual individual relativo do total de ácidos graxos poliinsaturados obtidos na biomassa de Chaetocerosmuelleri eThalassiosira fluviatilis. Derner, 2005.

∆6-desaturase

LA ALA

STA

Ac. eicosatetraenóico

Ac. docosapentaenóico

EPA

DHA

Via biossintéticade ômega-6

Ω3-desaturase

∆5-desaturase

∆4-desaturase

elongase

elongase

Via biossintética de EPA e DHA – Enzimas em processo de clonagem

Proporção

LA:ALA

16:1

*

Great challenges

• IPR issues

• CGEN thigh rules

• Best practices and methodologies (BPL labs?)

(Interlaboratorial practices )

* Interaction with the private sector

* Interaction with other countries + LA + EU

* Finding extra funds

Nutrigenomic LaboratoryEmbrapa Genetic Resources and Biotechnology (Cenargen)

Brasilia, DF

carotenoids- vitamin C-Polyunsaturated fatty acids

- Poliphenols- Antioxidants (DPPH, ABTS)

Project:Banana Biofortification

-Genetic Resources characterization

-Biotechnology (Mol tools developmentand genetic engineering)

Why Bananas?

Bananas are fruits, already a good source of vitamins and minerals.

› Essential staple food for more than 400 millions people in tropical countries;

Grow in more than 120 countries, almost 10 milhões ha, annual production of 98 M tons;

› 4o. Major food in developing countries after rice, wheat and maize;

› About 90% of production by small producers for human consumption;

> In many countries it is the first solid food for babies.

O que é que a banana tem...

Bananas can be a good source of micronutrients

Carotenoids pró-vitamin A highly bioavailableBananas contêm

Bananas have resistant starch….

* Easy to grow and do not need to be replanted every year;

•Survive under broad environment conditions and produce all year long;

* Highly adequate for peri-urban areas, backyards, road sides, etc.

Recursos genéticos de bananaO que se sabe sobre variabilidade genética de micronutrientes...

Caru Roxo

São Thomé

Prata Baby

P. Kermain

Prata

Terra

Caru Roxo

Andreíse

Sá

P Kermain

Ouro

Banana Abóbora

Englberger, L. Carotenoid-rich bananas in Micronesia. InfoMusa Vol 2 no.2 2004

Variation pro-vitamin A in 14 Micronesian banana cultivars:

From 40 to 4960 of ß-carotene eq (µg / 100 g fruit)From 17 to 2067 (µg RE per 250 g eaten/day)

FAO/WHO, 2002500 RE for non-pregnant, non-lactating females (19-65 years)400 RE for children 1-3 years old

Cromatogramas de carotenóides de banana

Luteína

α-carotene β-carotene

Terra

Maçã

1-Maçã 2-Prata 3-Nanica 4-Marmelo 5-Ouro 6-Terra

Carotenóides em bananas comerciais

0

200

400

600

800

1000

1200

1 2 3 4 5 6

Variedades comerciais

ug

po

r 10

0 g

fru

to

Luteína

beta caroteno eq

Análise funcional dos genes clonados

Cultivo de células em suspensão e transformaçãogenética de banana cv. Nanicão

Determinação de Vitamina C - Método de TillmanExperimento 2 - Camu-camu

2288 2223,46 2266,67 2426,49

3258,62 3063,4 3000,55 3133,33

100015002000250030003500

1 2 3 4

Estágios de maturação

Vitam

ina

C

(mg/1

00g)

Polpa Casca

1917Total de singlets

2374Total de clusters

4291Total de gupos

3196Total de aceitos

4896Total de Sequenciassubmetidas

Tabela VITC 6: Relação de possíveis genes identificados na biblioteca de ESTs de camu-camu com similaridade a proteínas relacionadas ao metabolismo do ácido asc

73,025224E-121841687

7Arabidopsis thalianaVITAMIN C DEFECTIVE 2 -VTC2CL293

70,070535E-811841687

7Arabidopsis thalianaVITAMIN C DEFECTIVE 2 -VTC2 CL136

68,629612E-281841687

7Arabidopsis thalianaVITAMIN C DEFECTIVE 2 -VTC2MDI15B02

76,556842E-861476453

2Brassica rapa subsp. pekinensis

monodehydroascorbatereductaseCL86

58,037511e-202493321Nicotiana tabacumL-ascorbate oxidase precursor (Ascorbase)MDI21G04

81,352032E-822754860Fragaria x ananassacytosolic ascorbate peroxidaseCL118

81,555221E-842754860Fragaria x ananassacytosolic ascorbate peroxidaseCL210

67,033919E-174526843

9Vigna unguiculatachloroplast stromal ascorbateperoxidaseMDI29A05

78,867844E-971524194

5Arabidopsis thalianaGDP-mannose-3,5-epimerase/ catalytic CL69

80,1-14E-183069201

1Arabidopsis thalianaGDP-mannose-3,5-epimerase/ catalytic MDI15F06

81,6-13E-455465050

5Oryza sativaGDP-mannose-3'',5''-epimerase GME-1MDI25C09

72,550415e-615092046

7Oryza sativaGDP-mannose pyrophosphorylase, putativeMDI35B05

67,943814E-496061730

3Cyamopsistetragonolobaphosphomannose isomeraseMDI05A05

71,023614E-333489550

2Oryza sativamannose-6-phosphate isomerase, putativeMDI27C03

Identidade %

ORF (pb)

No. ESTs

e-valueGIOrganismoDefiniçãoCódigo

*GI = Gene Identification number; ORF = Open Reading Frame

AAççaaíí

Kelly CohenCPATU

CaracterizaCaracterizaçção Fão Fíísicosico--ququíímicamica

Teor de Antocianinas TotaisTeor de Antocianinas Totais

Bibliotecas de Bibliotecas de cDNAcDNA

ThalassiosiraThalassiosira fluviatilisfluviatilis

Chaetocerus muelleri

∆6-desaturase

LA ALA

STA

Ac. eicosatetraenóico

Ac. docosapentaenóico

EPA

DHA

Via biossintéticade ômega-6

Ω3-desaturase

∆5-desaturase

∆4-desaturase

elongase

elongase

Via biossintética de EPA e DHA – Enzimas em processo de clonagem

Proporção

LA:ALA

16:1

Genômica e equidade global

Capital Econômico – Capital gerado pelo homem

Capital SocialCapital Humano

Capital ambientalSustentabilidade Ecológica

Prosperidade

Pessoas Planeta

Alimentos (FRUTAS)saudáveis

Damares Monte

A caracterização e agregação de valor à nossa biodiversidade é um caminho seguro para o desenvolvimento de alimentos mais saudáveis e para o aumento da renda do produtor rural e

qualidade de vida do consumidor. Damares Monte

Do quintaldo Sr. Sebastião

Rica em pró-vitamina Ae antioxidantes

Ao quintal de populações carentes

e quem sabe

À mesa do consumidor