Health enhancing traditional foods in Brazil : an interdisciplinary approach to food and nutritional security

Abstract

The Brazilian nutritional profile is currently characterized by the so-called "nutrition transition process" i.e. the population presents nutritional status characteristics of both developing and developed countries. Therefore, malnutrition is present not only in the form of undernutrition but increasingly also presents as overweight and obesity. Some studies suggest that this is not only a particular problem of urban societies but also of rural communities. Recently, Brazil has impressively advanced on issues which address nutrition, agriculture and health within a sustainable framework. One of the recent initiatives encompasses the Brazilian Food and Nutrition Security Policy, which could be considered as the vanguard of this theme by covering different dimensions of nutritional issues, as defined hereunder: ?Food and Nutrition Security is the achievement of the right of all people to access food regularly and permanently, with quality and enough quantity, without compromising the access to other basic needs, based on food practices to promote health, with respect to cultural differences and being social, economic and environmentally sustainable?. Since the Brazilian Food and Nutritional Policy is characterized by a broad view on food and nutrition, different components related to food and nutrition have to be considered. Therefore, the health side of the food, in a pluralistic vision has to be taken into account. Thus, food and their consumers are unavoidably connected. Beyond classical nutrients, much attention has recently been focused on bioactive compounds and their preventive role on non-communicable diseases such as diabetes, cardiovascular diseases and cancer. Therefore researchers are increasingly interested to unfold the preventive biochemical processes of these compounds. Hence, the current research aimed to investigate health enhancing properties of traditional Brazilian fruits within the Food and Nutrition Security definition of the country. Given the interdisciplinary feature of the topic Food and Nutrition Security, the work was performed in two stages. The first one encompasses a nutritional survey with two rural communities in APA ? Cantão, Tocantins State, Brazil and the second part comprises experimental laboratory research. The outcome from the nutrition survey showed a high level of food insecurity among the families (84.2%). The nutritional profile of the study population expressed a high prevalence of overweight for the adults (53.7%). Regression analysis showed that the high Body Mass Index (BMI) is influenced by the consumption of an imbalanced diet and the physical activity level. Furthermore, women had a higher prevalence of overweight and obesity in comparison to men. Another observation is that rural communities have a monotonous diet with very low consumption of fruits and vegetables. Besides the negative effect on their body composition, this last result points to the risk of developing micronutrient deficiencies, i.e. hidden hunger. Based on the outcome and the demand presented by the participants in the nutrition survey, two fruits available in the region were chosen to investigate their possible biofunctional properties. Different assays were performed with Bacaba (Oenocarpus bacaba Mart.) and Jenipapo (Genipa americana L.) phenolic extracts. Extracts from both fruits showed antioxidant and antiproliferative capacities. Since bacaba displayed higher activities than Jenipapo, this fruit was chosen for a more detailed investigation of the biochemical mechanisms involved. The results showed that bacaba phenolic extracts induced apoptosis in MCF-7 breast cancer cells through the mitochondrial pathway. Caspase-6, -8 and -9 were activated when compared to the untreated control in a dose dependent manner (p<.05). However, caspase-9 showed the highest activation. Since MCF-7 cells do not express caspase-3 and based on additional investigations on PARP (Poly (ADP-ribose) polymerase) - cleavage, the experiments suggest that caspase-9 plays an important role in the observed apoptotic effect. The laboratory work thus emphasizes the potential healthy properties of traditional fruits from the Brazilian biodiversity with high antioxidant activities. Altogether, the results indicate the need of a better nutritional education with the involved communities in order to promote healthy eating practices and to increase the consumption of fruit and vegetables. Based on this, it is suggested for government and policy makers to take action in rural communities. Indeed, it is undeniable that the biodiversity available in Brazil is a huge treasure and source of novel ?superfruits?. Therefore, the current work reinforces the development of research in this area in order of identify health enhancing neglected traditional fruits and to promote their consumption, add value and generate income to small farmers and traditional communities with not only the improvement of their economic power, but also of their diets and health respecting their tradition and culture. Not to mention the contribution to biodiversity preservation since plants that were merely discarded could now have a multifactor value in line with the Brazilian Food and Nutritional Security policy.

Derzeit ist das brazilianische Ernährungsprofil vom so genannten ?nutrition transition process? geprägt, das heißt, die Landbevölkerung weist Ernährungscharakteristika von Industrie- und Entwicklungsländern auf. Deshalb ist Fehlernährung in Brazilien nicht nur als Unterernährung vorzufinden, sondern auch in Form von Übergewicht und Adipositas. Manche Studien belegen, dass dies nicht nur ein Problem in Städten sondern auch inländlichen Gebieten ist. In letzter Zeit hat sich Brasilien in eindrucksvoller Weise auf verschiedenen Gebieten wie z.B. Ernährung, Landwirtschaft und Gesundheit weiterentwickelt und diese in ein Nachhaltigkeitskonzept integriert. Eine der neuesten Initiativen ist die brasilianische Nahrungs- und Ernährungssicherheitsstrategie. Die Grundidee der Initiative ist Vorreiter in diesem Themengebiet, indem sie verschiedene Dimensionen von Ernährungsfragen verbindet und sind wie folgt definiert: ?Die Nahrungs- und Ernährungssicherheit ist das Erreichen des Rechts aller Menschen, regelmäßigen und permanenten Zugang zu qualitativ hochwertiger Nahrung in ausreichender Menge zu haben, ohne Gefährdung anderer grundlegender menschlicher Bedürfnisse, basierend auf Ernährungsweisen, die unter Einbeziehung kultureller Hintergründe und unter Berücksichtigung sozialer, ökonomischer und ökologischer Faktoren die Gesundheit fördern?. Die brasilianische Nahrungs- und Ernährungsinitiative beinhaltet eine holistische Betrachtung von Lebensmittel und Ernährung. Aus diesem Grund müssen verschiedene Aspekte, die mit Lebensmitteln und Ernährung zu tun haben, ganzheitlich gesehen werden. Daraus folgt, dass Nahrung und ihre Konsumenten unvermeidbar miteinander verbunden sind. In der Wissenschaft wird derzeit bioaktiven Substanzen und ihrer präventiven Rolle bei nicht übertragbaren Krankheiten, wie z.B. Diabetes, Herz-Kreislauferkrankungen und Krebserkrankungen, viel Aufmerksamkeit geschenkt. Deshalb steigt das Interesse der Wissenschaftler, diesen Vorgang auf biochemischer Ebene zu entschlüsseln. Aus diesem Grund war es Ziel der vorliegenden Arbeit, die gesundheitsfördernden Eigenschaften von traditionellen brasilianischen Früchten auf Basis der Nahrungs- und Ernährungssicherheitsinitiative Brasiliens zu untersuchen. Da dieses Konzept interdisziplinäre Aspekte aufweist, wurde die Studie in zwei Abschnitten durchgeführt. Im ersten Teil wurde in zwei ländlichen Gebieten des APA-Cantão, Tocantins State, Brasilien, eine Ernährungserhebung durchgeführt. Der zweite Teil beinhalte die Untersuchung von traditionellen brasilianischen Früchten im Labor. Die Fragebögen zur Ernährungssituation zeigten, dass bei den 84,2% der Familien eine große Ernährungsunsicherheit herrscht. Der Ernährungsstatus der befragten Bevölkerungsgruppe weist darauf hin, dass es eine sehr hohe Prävalenz (53,7%) von Übergewicht bei den Erwachsenen existiert. Des Weiteren bestätigte die Regressionsanalyse, dass ein hoher Body Mass Index (BMI) von Faktoren wie z.B. einer unausgewogenen Ernährung und dem Grad der körperlichen Aktivität beeinflusst wird. Darüber hinaus zeigten die Frauen im Vergleich zu den Männern eine höhere Prävalenz für Übergewicht und Adipositas. Zusätzlich wurde beobachtet, dass im ländlichen Gebiet die Bevölkerung eine recht einseitige Ernährungsweise aufweist und Früchte sowie auch Gemüse sehr wenig konsumiert werden. Neben den Einflüssen auf den Körperbau zeigt dieses Ergebnis eine hohe Gefahr des Risikos für Mikronährstoffmangel (versteckter Hunger), auf. Auf Grundlage der Ergebnisse und Wunsch der Teilnehmer der Studie wurden zwei Früchte aus der Region ausgewählt, um sie auf potentiell biofunktionelle Eigenschaften hin zu untersuchen. Verschiedene biochemische Assays wurden mit phenolischen Extrakten aus Bacaba (Oenocarpus bacaba Mart.) und Jenipapo (Genipa americana L.) durchgeführt. Beide Fruchtextrakte zeigten sehr hohe antioxidative und antiproliferative Eigenschaften. Da Bacaba eine höhere Aktivität aufwies als Jenipapo, wurde es für die weiteren Experimente ausgewählt. Die antioxidative Aktivität vom Bacaba-Extrakt wurde an der MCF-7 Brustkrebs-Zelllinie untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass der phenolischen Extrakt aus Bacaba eine pro-apoptotische Wirkung aufwies, die durch eine Aktivierung des mitochondrialen Signalweges zu erklären ist. Im Gegensatz zur Kontrollprobe hatte Bacaba eine dosis-abhängige Wirkung auf die Aktivierung von den Caspasen -6, -8, und -9. Caspase-9 zeigte dabei die höchste Aktivierung. Die Tatsache, dass MCF-7 Zellen nicht Caspase-3 exprimieren und die Ergebnisse weiterer Untersuchungen an der PARP (poly(ADP-ribose)-Polymerase ) -Spaltung deuten darauf hin, dass Caspase-9 eine wichtige Rolle bei der Apoptose spielt. Insgesamt unterstreichen die Laborergebnisse die potentiellen gesundheitsfördernden Eigenschaften und hohen antioxidativen Wirkungen der traditionellen Früchte aus Brasilien. Zusammenfassend deuten die Ergebnisse darauf hin, dass es wichtig ist, den beteiligten Dörfern Ernährungsbildung anzubieten, um gesunde Ernährungsweisen und einen höheren Konsum von Früchten und Gemüse zu fördern. Darauf basierend sollten die Regierung und die Gesetzgeber neue Inititativen zur Förderung einer gesunden Ernährung in den ländlichen Gebieten initiieren. Es ist unbestreitbar, dass die verfügbare Artenvielfalt eine der größte Schätze Brasiliens ist und eine Quelle vieler neuer ?Superfrüchte?. In dieser Arbeit wurde gezeigt, wie wichtig es ist, die Forschung in diesem Bereich mit dem Ziel zu intensivieren, um vernachlässigte Früchte mit gesundheitsfördernden Eigenschaften zu identifizieren und ihren Verzehr zu fördern. Dies würde neben der Möglichkeit für Kleinbauern und traditionelle Gemeinschaften, zusätzliches Einkommen zu erzielen, auch unter Berücksichtigung der Tradition und Kultur die Ernährungsweise und Gesundheit fördern. Doch nicht nur der wirtschaftliche Vorteil, sondern auch der Erhalt der biologischen Vielfalt im brasilianischen Regenwald wäre gewährleistet, womit diese Früchte, gemäß der neuen brasilianischen Nahrungs- und Ernährungssicherheitsinitiative, einen multifaktoriellen Wert für die Menschen dieser Gebiete aufweisen würden.