AVALIAÇÃO DA ESTABILIDADE TÉRMICA DAS PROTEÍNAS DAS AMÊNDOAS DA FAVELEIRA(Cnidosculus phyllacanthus (Mart) Pax. Et K. Hoffm)

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1 37 ISSN AVALIAÇÃO DA ESTABILIDADE TÉRMICA DAS PROTEÍNAS DAS AMÊNDOAS DA FAVELEIRA(Cnidosculus phyllacanthus (Mart) Pax. Et K. Hoffm) Mônica Tejo Cavalcanti 1, Pushkar Singh Bora 2, Isanna Menezes Florêncio 3, Eliane Rolim Florentino 4, Flávio Luiz Honorato da Silva 5 RESUMO A faveleira possui amêndoas com potencial em óleos e proteínas alimentares e é encontrada em todos os estados do Nordeste Brasileiro, principalmente nas regiões do sertão e caatinga. Objetivando a sua aplicação em formulações alimentícias foi estudada a estabilidade térmica das proteínas das amêndoas da faveleira, pois os tratamentos térmicos dos alimentos conduzem a perda da estrutura ou desnaturação das proteínas prejudicando sua funcionalidade. Foram determinadas a composição centesimal das amêndoas da faveleira e suas proteínas extraídas. As propriedades térmicas dos isolados protéicos em termos de temperatura de desnaturação (Td) e entalpia de desnaturação ( H), foram investigadas através da calorimetria exploratória diferencial (DSC). As amêndoas apresentaram conteúdo de proteína em torno de 30 % e depois de desengordurada, apresentou 57,55 % para a faveleira com espinhos e 63 % para a sem espinhos. Na obtenção dos isolados protéicos, os teores de proteínas solúveis nos isolados protéicos foram de 81,08 % para a variedade com espinhos e de 90,02 % para a variedade sem espinhos. As curvas DSC indicaram uma transição endotérmica atribuída à desnaturação da proteína, entre 60 e 80 ºC, com um único pico endotérmico com Td de 66,03 ºC e energia de transição de 0,72 kcal.g -1 para o isolado protéico da faveleira com espinhos e a sem espinhos com Td de 74,12 ºC e energia de transição de 1,11 kcal.g -1 para o isolado da sem espinhos. As curvas DSC indicaram uma transição endotérmica atribuída à desnaturação da proteína, entre 60 e 80 ºC, onde se mostrou ter uma boa estabilidade térmica. Palavras-chave: Cnidosculus phyllacanthus, caatinga, desnaturação proteica. EVALUATION OF THE PROTEIN THERMAL STABILITY OF FAVELEIRA ALMONDS (Cnidosculus phyllacanthus (Mart) Pax. Et K. Hoffm) ABSTRACT The faveleira tree (Cnidosculus phyllacanthus (Mart.) Pax. Et K. Hoffm) produces almonds rich in oils and proteins, and can be found in all Northeastern states of Brazil, mainly in the regions of the caatinga and sertão (Brazilian s northeast scrubland and backwoods). With the use of the faveleira s almonds for food recipes in mind,, the thermal stability of the almond proteins was studied, for the heat treatment of food leads to losses in protein structures, damaging their functionality. The centesimal composition of the faveleira almond, and its proteins were determined. The almond proteins were extracted, and their thermal properties isolated and investigated through the Differential Scanning Calorimetric (DSC) in terms of denaturing temperature (Dt) and the denaturing enthalpy ( H).. The almonds presented protein contents of around 30 %, and after degreased, they presented % for the faveleira with thorns, and 63 % for the faveleira without thorns. To obtain the protein isolates, the levels of soluble protein from protein isolates, were % for the variety with thorns, and % for the variety without thorns. The DSC curves indicated an endothermic transition attributed to the protein Protocolo de 12/08/ UFCG - Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Processos. Rua Clementino Siqueira, 635C. Bairro Jardim Tavares, Campina Grande, Paraíba. CEP: monicatejoc@yahoo.com.br 2 UFPB - Programa de Pós-Graduação em Ciências e Tecnologia de Alimentos. pradesh@uol.com.br 3 UFCG. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola. isannamenezes@hotmail.com 4 UEPB Departamento de Química. elianerf@yahoo.com.br 5 UFCG Coordenação do Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Processos. flavio@yahoo.com.br

2 38 Avaliação da estabilidade térmica das proteínas das amêndoas da faveleira Cavalcanti et al. denaturing, between 60 and 80 C with a single endothermic peak Td of C and transition energy of 0.72 kcal.g -1 of the protein isolates of the faveleira with thorns, and Td of C, transition energy of 1.11 kcal.g -1 of the faveleira without thorns. The DSC curves showed an endothermic transition given to the protein denaturing at between 60 and 80 C, which secures a good thermal stability. Keywords: Cnidosculus phyllacanthus, caatinga, protein denaturing the faveleira with thorns and 63 % for her without thorns. In obtaining the proteinics isolates, the levels of soluble protein, from proteinics isolates, was % for the variety with thorns and % for the variety without thorns. The DSC curves indicated a endothermic transition attributed to denaturation of the protein, between 60 and 80 C, with a single endothermic peak Td of C and transition energy of 0.72 kcal.g -1 for the proteinics isolates of faveleira with thorns, and Td of C, transition energy of 1.11 kcal.g -1 for the isolated without thorns. The DSC curves indicated an endothermic transition given to denaturation of the protein, between 60 and 80 C, which was to have a good thermal stability. Keywords: Cnidosculus phyllacanthus, caatinga, denaturation proteinic. INTRODUÇÃO A faveleira (Cnidosculus phyllacanthus (Mart.) Pax. et K. Hoffm.), é uma Euforbiácea xerófila arbórea que atinge cinco metros de altura e possui sementes ricas em proteínas e óleo comestível, o que lhe confere um potencial alimentício e forrageiro (Duque, 1980). É encontrada em todos os estados do Nordeste Brasileiro até o norte de Minas Gerais, principalmente nas regiões do sertão e caatinga (Lorenzi, 1998). Os abundantes espinhos da faveleira nativa são causticantes e constitui um enorme empecilho a sua exploração (Braga, 1960). Entretanto, são encontrados naturalmente, com uma menor freqüência, exemplares inermes (sem espinhos) em populações nativas (Moreira et al., 1974). Além desta variabilidade genética, o novo fenótipo encontrado também apresenta outras características que apresentam variações como folhas, frutos e flores (Figura 1). As proteínas vegetais devem ganhar bastante espaço em alimentos desde que apresentadas aos consumidores em formas mais atraentes com relação ao gosto, sabor, textura e outras qualidades desejadas. Para isso existe a necessidade do conhecimento de uma série de propriedades para sua aplicação em alimentos industrializados. O termo propriedade funcional é definido como toda propriedade não-nutricional que influi no comportamento durante o processamento, estocagem e preparação, controla sua conveniência como ingrediente alimentar e influencia na aceitação e no consumo do produto final (Ordonez et al., 2005). As proteínas convencionais quando substituídas por proteínas vegetais deverão manter ou melhorar a qualidade e aceitabilidade dos produtos aos quais foram incorporados (El Nasri & El Tinay, 2007). Figura 1 - Faveleira com espinhos (A) e Faveleira sem espinhos (B). Fonte: Autoria própria.

3 Avaliação da estabilidade térmica das proteínas das amêndoas da faveleira Cavalcanti et al. 39 Os tratamentos térmicos dos alimentos conduzem freqüentemente à desnaturação ou ao desdobramento da estrutura nativa das proteínas do alimento. A perda da estrutura ou desnaturação nativa é crítica à funcionalidade da proteína (Kinsella, 1976). Quando ocorre a desnaturação protéica, os grupos hidrofóbicos das proteínas são expostos e se atraem mutuamente formando ligações cruzadas, do tipo dissulfeto, que promovem a formação de estruturas tridimensionais capazes de reter água e produzir modificações originando o ponto de gel, este ponto ocorre após a proteína atingir a temperatura de desnaturação (Ellepola & Ma, 2006). A técnica denominada calorimetria exploratória diferencial (DSC) pode ser usada para estudar mudanças nas proteínas em função da temperatura. Sob circunstâncias controladas de taxa de aquecimento e da concentração da proteína, a estabilidade térmica de uma proteína pode ser monitorada pela temperatura de desnaturação ou temperatura do pico (Td) (Ellepola & Ma, 2006). A fim de contribuir para a preservação de espécies vegetais nativas da região do Semiárido do Nordeste Brasileiro, nesse trabalho foi avaliado a estabilidade térmica das proteínas das amêndoas da faveleira, estabelecendo seu potencial de utilização como ingrediente funcional de produtos alimentícios para viabilizar seu aproveitamento na indústria de alimentos. Matéria-prima MATERIAL E METODOS As amêndoas da faveleira (Cnidoscolus phyllacanthus (Mart.) Pax et K. Hoffm.) utilizadas na obtenção dos isolados protéicos foram colhidas no município de Santa Luzia, estado da Paraíba, Brasil. As sementes foram quebradas e suas amêndoas moídas em liquidificador doméstico. A farinha obtida foi peneirada em malha de 40 mesh e desengordurada com hexano em aparelho de soxhlet. Componentes centesimais A composição centesimal (umidade, cinzas, lipídios, proteínas) da farinha das amêndoas in natura da faveleira foi determinada conforme os procedimentos analíticos da AOAC (2000) e o conteúdo de carboidratos totais, incluindo fibras, foram calculados por diferença de 100 com a soma dos percentuais dos demais componentes da composição centesimal. Obtenção do isolado protéico O isolado protéico da amêndoa da faveleira foi adquirido a partir da farinha desengordurada, onde se adicionou água destilada na proporção de 1:20, agitou-se por 2 horas e seu ph foi ajustado a 10,5 com hidróxido de sódio 1,0M. O extrato obtido foi centrifugado por 30 minutos a x G em centrifuga refrigerada e o resíduo extraído por mais duas vezes nas mesmas condições (McWatters e Holmes, 1979). Os sobrenadantes foram combinados, medindo-se o volume total e a concentração de proteína solúveis pelo método do biureto (Gornall et al. 1949) e em seguida ajustou-se o ph a 4,5 com ácido clorídrico 1,0M. Após precipitação, o extrato total foi centrifugado sob refrigeração a x G por 30 minutos. As proteínas precipitadas isoeletricamente foram liofilizadas e então armazenadas em vidro sob refrigeração a 5ºC. Análise térmica das proteínas As propriedades térmicas dos isolados protéicos da Faveleira em termos de temperatura de desnaturação (Td) e entalpia de desnaturação ( H), foram investigadas através da Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) de acordo com a metodologia descrita por Li- Chan & Ma (2002). As curvas calorimétricas (DSC) foram obtidas em um calorímetro exploratório diferencial TA Instruments, DSC 2920, Modulated DSC em um intervalo de temperatura de 25 a 130 º C, na razão de aquecimento de 5 º C.min -1, atmosfera de nitrogênio, vazão de 50 ml.min -1, cadinho de alumínio, massa de 8,0 ± 0,5 mg, com 25 µl de água destilada. As análises das temperaturas de desnaturação (Td) e transições entálpicas ( H) durante o aquecimento foram realizadas pelo software Universal Analysis Program, versão 3.0 G (TA instruments) instalado no computador de controle do calorímetro. Análise estatística

4 40 Avaliação da estabilidade térmica das proteínas das amêndoas da faveleira Cavalcanti et al. Os resultados da composição centesimal foram submetidos à análise estatística denominada t de Student. Considerou-se o nível de probabilidade de erro (p) menor que 5% para determinar a significância, os quais foram efetuados através do programa SPSS for Windows 11.0 (SPSS. INC, 2001). RESULTADOS E DISCUSSÃO Composição centesimal A riqueza em lipídios e proteínas é a razão maior das sementes oleaginosas terem vasta aplicação em sistemas alimentícios manufaturados ou de serem utilizadas diretamente na alimentação humana e animal. A Tabela 1 mostra a composição centesimal das amêndoas da faveleira com e sem espinhos. Tabela 1 - Composição centesimal das amêndoas da faveleira com e sem espinhos. Componentes Centesimais (%) Faveleira com espinhos Amostras Faveleira sem espinhos Umidade 4,27±0,07 a 4,36±0,19 a Proteína (N x 6,25) 33,00±0,74 a 35,77±0,63 b Lipídio 40,56±0,80 a 40,21±0,56 a Cinza 5,45±0,24 a 6,08±0,29 b Carboidrato* 16,72 13,58 * Carboidratos por diferença (100 menos o somatório dos outros componentes). Resultados das análises com média de seis repetições (± desvio padrão). Letras diferentes (na mesma linha) apresentaram diferença significativa (p<0,05) pelo teste de t- student. As amêndoas da faveleira não apresentaram significância entre as duas variedades para a umidade e lipídio, porém para os demais componentes centesimais como proteína e cinza houve diferença significativa. O óleo extraído das amêndoas da faveleira com e sem espinhos apresentou melhor rendimento que outras oleaginosas como o chichá (22,5%) (Oliveira et al., 2000) e a soja (21,12%) (Barcelos et al., 2002). Rendimento do isolado protéico O teor de proteínas (N x 6,25) na farinha desengordurada da faveleira com e sem espinhos foi de, respectivamente, 57,55% e 63,00%. O teor de proteínas extraídas no sobrenadante total da torta desengordurada foi de 83,51% para a variedade com espinho e de 80,57% para a variedade sem espinhos, mostrando assim, maior rendimento da variedade da faveleira com espinho. O percentual de proteína não extraída na faveleira sem espinhos foi de 24,92%. Os teores de proteínas solúveis nos isolados protéicos foram de 81,08%±1,24 para a variedade com espinhos e de 90,02%±1,07 para a variedade sem espinhos. O teor de proteínas solúveis foi utilizado para o cálculo da quantidade de isolado de faveleira com espinho e sem espinho a ser usado na determinação das propriedades funcionais. Estabilidade Os parâmetros temperatura de desnaturação (Td) e entalpia de desnaturação ( H) foram examinados para avaliar a estabilidade térmica das proteínas da faveleira com e sem espinhos, quanto à desnaturação, levando-se em consideração os isolados protéicos das amêndoas das sementes. A Figura 2 representa as curvas DSC da estabilidade térmica dos isolados protéicos da faveleira com e sem espinhos, respectivamente.

5 Avaliação da estabilidade térmica das proteínas das amêndoas da faveleira Cavalcanti et al 41 Figura 2 - Curva DSC da estabilidade térmica dos isolados protéicos da faveleira com (FCE), em verde e sem (FSE) espinhos em vermelho As curvas indicaram uma transição endotérmica atribuída à desnaturação da proteína, entre 60 e 80 ºC, onde ocorre uma quebra das ligações do hidrogênio, expondo grupos hidrofóbicos, que posteriormente vão se atrair formando ligações cruzadas do tipo dissulfeto, formando redes capazes de reter a água e formar o ponto de gel. As temperaturas e entalpias das transições estão expostas na Tabela 2. Tabela 2 - Parâmetros de avaliação dos isolados protéicos de amêndoas da faveleira com e sem espinhos. Parâmetros Amostras Isolado Protéico FCE Isolado Protéico FSE 1 1 Intervalo Temperatura (ºC) Temperatura de pico (Td) (ºC) 66,03 74,12 H (Kcal.g -1 ) 0,72 1,11 Os isolados analisados apresentaram um único pico endotérmico com Td de 66,03 ºC para o isolado protéico da faveleira com espinhos e 74,12 ºC para o isolado protéico da faveleira sem espinhos. O isolado protéico da faveleira sem espinho apresentou maior energia de transição (1,11 kcal.g -1 ) em relação à com espinhos (0,72 kcal.g -1 ). Esse resultado indica provavelmente que a proteína das amêndoas da faveleira sem espinhos possui uma temperatura de desnaturação menor que a proteína da faveleira com espinhos. As mudanças endotérmicas estão associadas com a quebra de pontes de hidrogênio, expondo os grupos hidrofóbicos da proteína, que é refletida pela área do pico endotérmico, representado pela mudança da entalpia ( H) (Li-Chan & Wa, 2002) e correlacionado com a extensão da estrutura requisitada de uma proteína (Koshiyama et al., A desnaturação das proteínas, processo irreversível produzido em geral em intervalos de temperatura de 40 C a 100 C, não terá grande influência sobre a propriedade

6 42 Avaliação da estabilidade térmica das proteínas das amêndoas da faveleira Cavalcanti et al. nutricional, mas interferem no sabor, estabilidade e solubilidade do produto. Alguns pesquisadores confirmam esse perfil, como Chavan et al. (1999) que observou em três variedades de ervilha um pico endotérmico com Td de 64,5 ºC para a ervilha do mar, 72,0 ºC para a ervilha verde e 71,0 ºC para a ervilha grass. A entalpia das variedades foi de respectivamente 1,6 cal.g -1, 1,2 cal.g -1 e 1,4 cal.g -1. Martinez e Añón (1996) constataram a presença de dois picos endotérmicos nos isolados protéicos de amaranto caruru. O primeiro, com Td de 70 ºC, inferior ao Td do pico do isolado da FSE e superior ao isolado da FCE e apresentou um segundo pico, com Td de 96 ºC. Com isso, a melhor estabilidade térmica e a menor proporção de proteínas desnaturadas credenciam o isolado protéico para ser usado em produtos industrializados que irão depender de suas qualidades nutricionais e funcionais relacionadas com a solubilidade. CONCLUSÕES A composição centesimal apresentou maior rendimento de lipídios e proteínas, caracterizando a faveleira como uma oleaginosa típica. O teor de proteínas extraídas no sobrenadante total da torta desengordurada foi em torno de 80 % e os teores de proteínas solúveis nos isolados protéicos foram de 81,08 % para a variedade com espinhos e de 90,02 % para a variedade sem espinhos, o que mostra seu potencial protéico para uso industrial. As curvas DSC indicaram uma transição endotérmica atribuída à desnaturação da proteína, entre 60 e 80 ºC, onde o isolado protéico da faveleira com espinhos foi de 66,03ºC e o da sem espinhos 74,12 ºC, valores estes que credenciam o isolado protéico para ser usado em produtos industrializados sem influenciar nas propriedades nutricionais das proteínas, mas interferem no sabor, estabilidade e solubilidade do produto. AGRADECIMENTOS Ao CNPq pela bolsa concedida ao primeiro autor. REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS Association of Official Analytical Chemists.- AOAC. Official Methods of Analysis. Washington, p. Barcelos, M. F. P.; Vilas Boas, E. V. B.; Lima, M. A. C. Aspectos nutricionais de brotos de soja e de milho combinados. Ciências agrotécnicas, Lavras, v.26, n.4, p , Braga, R. Plantas do Nordeste, especialmente do Ceará. 2.ª Ed. Imprensa Oficial do Ceará. 1960, v. VIII, 540 p. Chavan, U. D.; Shahidi, F.; Bal, A. K.; McKenzie, D.B. Physico-chemical properties and nutrient composition of beach pea (Lathyrus maritimus L.). Food Chemistry, v. 66, p.43-50, Duque, J. G. O Nordeste e as lavouras xerófilas. 3 a ed., Mossoró- RN: ESAM Fundação Guimarães Duque,, v. 143, p. Ellepola, S. W.; Ma, C. Y. Thermal properties of globulin from rice (Oryza sativa) seeds. Food Research International, v.39, p , El Nasri, N. A.; El Tinay, A. H. Functional properties of fenugreek (Trigonella foenum graecum) protein concentrate. Food Chemistry, v.103, p , Gornall, A. G.; Bordawill, C. S.; David, M. M. The determination of protein by the biuret reaction. Journal Biology Chemistry, v. 177, p , Kinsella, J. E. Functional properties of proteins in food: a survey. CRC Critical Review Food Science Nutrition, v.7, n.3, p , Koshiyama, I.; Hamano, M.; Fukushima, D. A heat denaturation study of the 11S globulin in soybean seeds. Food Chemistry, v.6, p , Li-Chan, E. C. Y.; Ma, C. Y. Thermal analysis of flaxseed (Linum usitatissimum) proteins by differential scanning calorimetry. Food Chemistry, v.77, p , Lorenzi, H. Arvores brasileiras: Manual de identificação e cultivo de plantas arbóreas nativas do Brasil. 2. ed. Nova Odessa: Editora Plantarum, p. Martinez, E. N.; Añón, M. C. Composition and structural characterization of amaranth protein isolates. An electrophoretic and calorimetric study. Journal of Agricultural and Food Chemistry, v.44, n.9, p , McWatters, K. H.; Holmes, M. R. Influence of moist heat on solubility and emulsification

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