O ora-pro-nobis é uma hortaliça não convencional de fácil cultivo e fonte complementar para o combate às carências nutricionais e doenças crônicas não transmissíveis, pela rica composição proteica e bioativa. Entretanto, como outros vegetais folhosos, a constituição antinutricional deve ser conhecida e, sempre que possível, reduzida para o alcance de seu pleno potencial nutritivo e funcional ao organismo humano. A caracterização físico-química das folhas de duas espécies comestíveis de ora-pro-nobis, em particular a determinação de ácidos orgânicos predominantes e de aminoácidos, por métodos cromatográficos e o escore químico proteico, bem como a estabilidade dos compostos bioativos frente a meios e tempos diferentes de cocção foram investigadas e os resultados avaliados por meio de técnicas estatísticas uni e multivariadas. As folhas das espécies Pereskia grandifolia Haworth e Pereskia aculeata Miller foram coletadas no Horto Medicinal, na Universidade Federal de Lavras, Lavras, Minas Gerais, durante o mês de setembro de 2014 e submetidas às análises centesimal, de clorofila e vitamina C, mineral, fibras alimentar total e frações, fenólicos totais, atividade antioxidante total, avaliada por métodos espectrofotométricos específicos para soluções aquosas e oleosas, bem como de antinutricionais (ácido oxálico, taninos, nitratos e inibidores de tripsina). As amostras de ora-pro-nobis apresentaram alto teor de proteínas, fibras, predominantemente insolúveis, e minerais como ferro e cálcio. As duas espécies apresentaram comportamento químico diferenciado sob tratamento térmico e, por meio das técnicas de análise de componentes principais e escalonamento multidimensional, foram bem discriminadas. O processo de cocção não foi impactante na redução dos íons metálicos ferro e cálcio, enquanto o restante dos minerais, bem como a vitamina C, foram pouco retidos nas folhas, principalmente naquelas mantidas sob calor por maior tempo. Em termos de aumento da ação antioxidante, a cocção foi benéfica para a espécie P. aculeata, que apresentou maior retenção de fenólicos nas folhas e ação antioxidante pelos métodos de captura do radical livre DPPH e sistema de co-oxidação do β-caroteno. Dentre os fatores antinutricionais analisados, independente do valor inicial de nitrato observado em folhas cruas, o tratamento térmico foi capaz de reduzir o conteúdo do referido composto, sendo a retenção foliar final semelhante em ambas as espécies. A inibição da enzima tripsina foi significativamente reduzida após 1 minuto de cocção, embora a manutenção da atividade inibitória mantenha o caráter antinutricional dos extratos foliares. A análise de superfície de resposta sugeriu que os antinutricionais complexantes de minerais, taninos e ácido oxálico, apresentaram grande retenção nas folhas coccionadas de ambas as espécies, devido à interação com minerias cujo teor é alto nestas folhosas, o zinco, em P. grandifolia, e ferro, em P. aculeata. A melhor forma de preparo da hortaliça e os benefícios no consumo variam conforme a espécie de ora-pro-nobis avaliada e os resultados obtidos permitem afirmar que as mudanças, principalmente no teor antinutricional dessas hortaliças, bem como de outras folhosas com composição química semelhante, se submetidas às mesmas condições de preparo, precisam ser mais investigadas para uma indicação segura da melhor forma de preparo para o consumo humano.