ESTUDO DA SOLUBILIDADE DAS PROTEÍNAS DE EXTRATOS HIDROSSOLÚVEIS DE SOJA EM PÓ 1

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1 ESTUDO DA SOLUBILIDADE DAS PROTEÍNAS DE EXTRATOS HIDROSSOLÚVEIS DE SOJA EM PÓ 1 SOLÓRZANO LEMOS 2 ; Judith Liliana; COSTA de MELLO 3, Marise & CHAVES CABRAL 4, Lair. RESUMO Foi estudado o efeito da homogeneização e da adição de sacarose, sulfito de sódio e lecitina na solubilidade das proteínas do extrato hidrossolúvel de soja em pó (EHSP).O calor aplicado durante o tratamento térmico do extrato hidrossolúvel de soja líquido (EHSL) a 90 ± 2 C por 15 minutos e a secagem afetaram drasticamente a solubilidade das proteínas, provocando uma diminuição no índice de solubilidade do nitrogênio (ISN), de 90,57 % no grão de soja descascado para 25,31 % no EHSP usado como controle. Porém, os valores de ISN para os EHSP que continham sacarose, sulfito de sódio e lecitina, assim como daquele que foi homogeneizado foram significativamente maiores do que o do EHSP (controle) que sofreu apenas tratamento térmico. Palavras-chave: extrato de soja em pó, solubilidade de proteínas, homogeneização, agente bloqueador de ligações

2 dissulfeto, tratamento térmico. SUMMARY PROTEIN SOLUBILITY STUDY OF WATER SOLUBLE SOYBEAN DRIED EXTRACTS. The effect of homogenization and addition of sodium sulphite, sucrose and lecithin was studied on the protein solubility of water soluble soybean extracts (WSSE). The heat treatment of the water soluble soybean liquid extracts at 90 ± 2 C for 15 minutes and drying had a large effect on the protein solubility, decreasing the nitrogen solubility index (NSI) from 90.57% in the dehulled soybean to 25.31% in WSSE used as control. However, the NSI values of the WSSE containing sucrose, sodium sulphite and lecithin as well as that one homogenized were significantly higher than the NSI of the WSSE (control) which recieved heat treatment only. Key words: dried soybean milk, protein solubility, homogenization, disulfite bond-spliting reagent, heat treatment. 1 INTRODUÇÃO Durante muitos séculos a soja tem sido uma importante fonte de alimentos para dieta humana, especialmente nos países

3 orientais (13, 15). O alto teor de proteína faz desta leguminosa matéria prima para obtenção de vários derivados protéicos, dentre os quais podem ser ressaltados a farinha (integral e desengordurada), os isolados e concentrados protéicos, a proteína vegetal texturizada e os extratos hidrossolúveis, líquido e em pó (1). O extrato hidrossolúvel, líquido ou em pó, é um dos derivados de soja com grande potencial de mercado, pois é um produto pronto para consumo, de alto valor nutritivo, de custo relativamente baixo e de fácil obtenção. A ausência de lactose, faz do extrato uma bebida alternativa para as pessoas intolerantes a esse carboidrato (11). No entanto, apesar de EHSP apresentar vantagens no manuseio, transporte e conservação em relação ao extrato líquido, o seu consumo têm sido prejudicado pela baixa solubilidade das suas proteínas, devido principalmente, a formação de agregados protéicos durante o seu processamento (16, 5). O presente trabalho tem como objetivo melhorar a solubilidade da proteína de EHSP através da aplicação de sulfito de sódio, sacarose, lecitina e homogeneização. 2.1 Matéria Prima 2 MATERIAIS E MÉTODOS Os extratos hidrossolúveis de soja foram elaborados com soja (Glycine max (L) Merril), cultivar IAS-5 proveniente de Ponta

4 Grossa (PR) safra 1989/ Processamento dos extratos hidrossolúveis de soja em pó A seleção dos grãos utilizados no processamento dos extratos foi feita em peneira com furos retangulares de 20,0 x 5,0 mm. O descascamento da soja foi efetuado em instalação piloto para arroz, marca Schneider, de acordo com Cornejo et al. (4). A maceração dos grãos foi realizada em temperatura ambiente na proporção de 1:5 (soja:água), por um período de 3,5 horas. O tempo de maceração foi determinado de acordo com o método de Uebersax e Bedford (16), e estabelecido a partir do primeiro ponto de uma curva de maceração que não apresentou absorção significativa de água. Os dados da curva foram obtidos ao longo de 15 horas de experimento. A extração do material hidrossolúvel foi efetuada em desintegrador tipo Ritz, adicionando simultaneamente soja e água a 90 ± 1 C na proporção de um para oito. A suspensão assim obtida, foi colocada novamente no desintegrador com a finalidade de aumentar a extração de sólidos solúveis. O cálculo da água adicionada para extração foi feito da seguinte forma: AE = (PS STM) 8 AAM AE: água adicionada na etapa de extração; PS: peso da soja inicial; STM: peso dos sólidos totais perdidos na água de maceração; AAM: água absorvida durante a maceração.

5 Foi adicionado 0,05% de bicarbonato de sódio à água utilizada na extração, com o propósito de elevar o ph da suspensão de 6,7 para aproximadamente 7. A separação do extrato hidrossolúvel de soja do seu resíduo foi efetuada em centrífuga decantadora Super D-Canter Sharpless P-660. O extrato líquido obtido recebeu tratamento térmico a 90 ± 2 C durante 15 minutos. Nesta etapa, no entanto, os tratamentos foram diferenciados pela adição de 3 concentrações diferentes de sulfito de sódio, lecitina ou açúcar, adicionados antes de iniciado o tratamento térmico. Nos extratos denominados controle e homogeneização não foi adicionado qualquer aditivo. Para obtenção dos extratos concentrados, com aproximadamente 15% de sólidos totais, foi utilizado um concentrador centrífugo Alfa Laval tipo Centri-Therm, modelo CT As condições de trabalho, apresentadas a seguir, foram mantidas constantes para todos os extratos. As leituras das concentrações de sólidos totais dos extratos concentrados foram feitas em refratômetro manual ATAG N1. A homogeneização do extrato concentrado (15% de sólidos totais), utilizado para avaliar a influência da homogeneização na solubilidade das proteínas, foi realizada a 30ºC ± 2 em homogeneizador piloto Manton Gaulin modelo 15M, do tipo

6 pistão, com dois estágios, aplicando 5000 psi no primeiro estágio e 500 no segundo. Os extratos hidrossolúveis concentrados foram secos em "spray dryer" marca Niro Atomaizer, cujas dimensões e características de operação são as seguintes: Todas as amostras experimentais foram elaboradas com três repetições. 2.3 Análises Químicas As determinações de umidade e nitrogênio total foram realizadas de acordo com a AOAC (2) e utilizadas no cálculo do ISN, segundo a metodologia da AOCS (3). O teor de grupos SH livres foi avaliado utilizando o método de Ellman (5). 2.4 Análise Estatística Para avaliação estastística foram feitas análises de variância e respectivos testes T-Student, a nível de 5% de probabilidade. 3 RESULTADOS E DISCUSSÃO

7 As comparações das médias dos valores de ISN e SH livre dos diferentes tratamentos foram feitas dois a dois, como podem ser observadas na Tabela 1. Os respectivos teores de proteína e umidade, utilizados no cálculo de ISN, encontram-se na mesma tabela.

8 As menores médias de ISN foram obtidas no extrato denominado controle, seguido dos tratamentos com lecitina e homogeneização; enquanto que as mais significativas foram alcançadas com os tratamentos em que foram adicionados sulfito de sódio e sacarose. Todos os tratamentos apresentaram diferenças significativas entre si, com exceção dos adicionados de 1,5 % de sacarose e 4,6 mm de sulfito de sódio. No caso do EHSP, usado como controle do processo, o valor de ISN foi reduzido de 90,57 % no grão descascado para 25,31 % no "leite", em função da insolubilização de proteínas, devido ao calor aplicado durante a sua elaboração. A redução percentual no valor de ISN do produto processado está de acordo com o resultado do trabalho realizado por Van Buren et al. (15), que observaram grande insolubilização de proteínas durante a etapa de secagem, quando utilizados extratos líquidos, nos quais foi aplicado tratamento térmico antes da desidratação. A aplicação de homogeneização em dois estágios (5000 psi no primeiro e 500 psi no segundo), depois da concentração do EHSL, resultou no aumento do ISN de 25,31 % no controle para 38,32 % na amostra homogeneizada. Esse aumento de solubilidade também foi observado por Aminlari et al. (1), que sugeriram que a diminuição do tamanho das partículas

9 protéicas facilitaria sua suspensão no produto concentrado. O uso de sulfito de sódio nas proporções de 1,5; 3,1 e 4,6 mm proporcionaram aumento significativo na solubilidade da proteína, elevando os valores de ISN dos extratos para 71,94; 83,53 e 79,44 %, respectivamente. O aumento da solubilidade pela aplicação de agente redutor durante o processo de obtenção de EHSP, foi também observado por Fukushima e Van Buren (8). O efeito do sulfito de sódio está relacionado à inibição das ligações dissulfídicas na formação de agregados insolúveis, uma vez que o ataque do sulfito de sódio às cistinas, libera um s-tiossulfato e uma cisteína através de um mecanismo bimolecular de deslocamento, onde o excesso de carga positiva do dissulfeto provoca o ataque por parte do ion SO 3 = às cistinas. A adição de 1,5; 3,0 e 4,5 % de sacarose promoveu um aumento nos valores de ISN de 78,96; 88,63 e 92,32 %, respectivamente. Segundo Sugimoto e Van Buren (14), esses aumentos podem ser explicados como uma falta de oportunidade de contato entre as moléculas protéicas, devido a uma simples separação física, que evita a polimerização S-S (enxofre-enxofre) durante a secagem. Como pode ser observado na Tabela 1, as adições de 0,02, 0,04 e 0,06 % de lecitina forneceram extratos com valores de ISN iguais a 27,10; 30,78 e 32,70 %, respectivamente. Este pequeno aumento, embora significativo em relação ao controle, se deve segundo Kanamoto et al. (10) a menor afinidade das proteínas, solúveis em água, pelos fosfolipídios, uma vez que existem poucas interações hidrofóbicas e

10 hidrofílicas entre estas proteínas e a lecitina. No que tange aos grupos SH livres, os EHSP contendo sulfito de sódio foram os que apresentaram valores significativamente maiores em relação aos demais tratamentos. Também pode-se perceber que, mesmo entre as amostras contendo sulfito de sódio houve diferenças significativas entre si. O extrato homogeneizado e os que continham lecitina apresentaram médias ligeiramente superiores às do controle, porém não significativas. Entre os tratamentos com sacarose, o extrato contendo 4,5 % foi o que apresentou a menor média de todos, porém, sem diferir significativamente do controle. 4 CONCLUSÃO O calor aplicado durante o processamento do EHSP afetou sensivelmente a solubilidade das proteínas. Por outro lado, as adições de sacarose, sulfito de sódio e lecitina e a aplicação de homogeneização promoveram aumentos nos valores do ISN em relação ao extrato usado como controle. A sacarose foi a que melhor contribuiu para evitar a insolubilização das proteínas, além de melhorar o "flavor", favorecendo a aceitação dos mesmos em relação aos demais extratos. Quanto ao resultado das análises de SH livre, concluimos que quanto maior o valor de SH livre, maior o valor de ISN. Isto pode ser melhor evidenciado nas amostras em que

11 adicionamos agente bloqueador de ligações S-S. Pois, quanto maior o número de grupamentos de enxofre livres, menor o número de polimerizações envolvendo ligações dissulfídicas. Resta ainda investigar até que ponto o aumento no valor do ISN, obtidos através dos tratamentos realizados, favorecerá a reconstituição dos extratos. 5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS (1) AMINLARI, M.; FERRIER, L. K. & NELSON, I. Protein dispersibility of spray-dried whole soybean milk base: effect of processing variables. J. Food Sci., Chicago, v. 42, p , (2) AOAC (ASSOCIATION OF OFFICIAL ANALYTICAL CHEMISTS). Official Methods of Analysis, 40th ed. Washington, D. C., (3) AOCS (AMERICAN OIL CHEMISTS SOCIETY). Official and Tentative Methods of Analysis, 3 rd. ed. Champain, (4) CORNEJO, F. E.; CABRAL, L. C. MOURA, E. Descascador mecânico para grãos. Patente INPI n , Rio de Janeiro, (5) ELLMAN, G. L. A colorimetric method for determining low concentrations of mercaptans. Arch. Bbiochem. Biophys., New York, v. 74, p , 1985.

12 (6) FORSTER, L.L. & FERRIER, L.K.Viscometric characteristics of whole soybean milk. J. Food Sci., Chicago, v. 44, p , 590, (7) FUKUSHIMA, D. Deteriorative changes of proteins during soybean food processing and their use in food. Chemical deterioration of proteins. ACS Symposium Series, Washington, D. C., v. 123, p , (8) FUKUSHIMA, D. & VAN BUREN, J. P. Effect of physical and chemical processing factors on de redispersibility of dried soymilk proteins. Cereal Chem., St. Paul, v. 47, p , (9) HACKLER, L. R.; VAN BUREN, J. P.; STEINKRAUS, K. H.; EL-RAWI, I. & HAND, D. B. Effect of heat treatment on nutritive value of soy milk protein fed to wealing rats. J. Food Sci., Chicago, v. 30, p , (10) KANAMOTO, R.; OHTSURU, M. & KITO, M. Diversity of the soybean protein-phosphatidylcholine complex. Agric. Biol. Chem., Tokyo, v. 41, p , (11) KINSELLA, J. E. Milk proteins:physicochemical and functional properties. CRC Critical Rev. Food Sci. Nutr., New York, v. 21, p , (12) LO, W. T.; STEINKRAUS, K. H. & HAND, D. B. Concentration of soymilk. Food Technol., Chicago, v. 22, p , (13) MUSTAKAS, G. C.; ALBRECHT, W. J.;

13 BOOKWALTER, V. E.; SOHNS, A. & GRIFFIN, E. L.New process for low-cost, high-protein beverage base. Food Technol., Chicago, v. 25, p , 86, (14) SUGIMOTO, H. & VAN BUREN, J. P. Evaluation of monosaccharides, disaccharides and corn syrups as dispersants for heat-processed dries soy milk proteins. J Food Sci., Chicago, v. 36, p , (15) VAN BUREN, J. P.; STEINKRAUS, K. H.; HACKLER, L. R.; EL-RAWI, I. & HAND, D. B. Indices of protein quality in fried soymilks. J. Agric. Food Chem., Washington, D.C., v. 12, p , (16) UEBERSAX, M. A. & BEDFORD, L. L. Navy bean processing: effect of storage and soaking methods on quality canned beans. Agricultural experiment station east lansing. Michigan State University, v. 410, p. 2-12, AGRADECIMENTOS E CRÉDITOS Parte da dissertação de mestrado apresentada pela primeira autora no Departamento de Tecnologia de Alimentos da Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro em Apoio financeiro: CAPES. 1 Recebido para publicação em 24/01/96. Aceito para

14 publicação em 12/12/97. 2 UFRJ Escola de Química, Centro de Tecnologia, Bloco E, Ilha do Fundão 21910, Rio de Janeiro RJ, Brasil. 3 UNICAMP Departamento de Ciência de Alimentos, Faculdade de Engenharia de Alimentos, Caixa Postal 6121, CEP , Campinas SP, Brasil 4 Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA- CTAA). Av. das Américas 29501, Guaratiba, RJ.