OBTENÇÃO DE ISOLADOS PROTEICOS DE GENÓTIPOS DE FEIJÃO-CAUPI

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1 Área: Biotecnologia OBTENÇÃO DE ISOLADOS PROTEICOS DE GENÓTIPOS DE FEIJÃO-CAUPI Jackeline Lima de Medeiros 1 ; Renalison Farias Pereira 2 ; Ana Fontenele Urano Carvalho 3 1 Nutricinista, Mestre em Bioquímica, Universidade Federal do Ceará, Campos do Pici S/N,Fortaleza, CE. jackelinemedeiros@hotmail.com. 2 Mestrando em Bioquímica, Universidade Federal do Ceará, Campos do Pici S/N,Fortaleza, CE. 3 Doutora em Bioquímica, Professora, Universidade Federal do Ceará, Campos do Pici S/N,Fortaleza, CE. Resumo O feijão-caupi é um alimento que faz parte da dieta população na Ásia, América Central, América do Sul e em parte da África. A referida leguminosa se destaca por ser uma fonte de baixo custo de proteína e minerais, podendo ser incorporado em diferentes alimentos devido seu valor nutricional e funcional. O objetivo desse estudo foi obter o isolado proteico de dois genótipos de feijão-caupi (Vigna unguiculata), determinar o teor proteico e o rendimento. Constatou-se que os genótipos estudados apresentaram excelente concentração de proteína (acima de 90%) e bom rendimento (acima de 30%). Os resultados indicaram a possível utilização dos isolados para incrementar o teor proteico da dieta da população em países em desenvolvimento. Palavras-chave: Vigna unguiculata, concentrado, teor de proteína. Introdução O feijão é uma das culturas mais antigas conhecidas pelo homem, sendo cultivado em todo mundo, principalmente na forma de semente, mas também como vegetal (folhas verdes, vagens e ervilhas). A maior produção está na África, predominantemente na Nigéria e Niger, mas o Haiti, a Índia, o Brasil, os EUA e a Bósnia, apresentam produção significativa (QUINN, 1999; FREIRE FILHO et al. 2011). Esta leguminosa destaca-se por tolerar as secas, fixar o nitrogênio atmosférico e melhorar os solos pobres (INTERNATIONAL INSTITUTE OF TROPICAL AGRICULTURE, 2009). No Brasil, o feijão-caupi (Vigna unguiculata (L.) Walp.) é cultivado principalmente nas regiões Norte e Nordeste, tendo uma importância econômica e social significativa por ser um suprimento alimentar e gerar empregos para as populações rurais e urbanas (FREIRE FILHO et al., 2005). O feijão é uma leguminosa que desempenha um importante papel na dieta da população na Ásia, América Central, América do Sul e em parte da África. Esta leguminosa se destaca por ser uma fonte barata de proteína e minerais, podendo ser incorporado em diferentes alimentos devido ao seu valor nutricional (DARFOUR et al., 2012). O feijão-caupi é uma excelente fonte de proteína (23-25%) e apresenta aminoácidos essenciais, carboidratos, vitaminas e minerais, além de possuir grande quantidade de fibra dietética e baixo teor de gordura (2% em média) (EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA, 2003). Estudos revelam 1

2 variedades de genótipos de feijão-caupi com percentagens de proteínas variando de 19 a 26%, podendo chegar a 40% (MAIA, 2000; ONWULIRI; OBU, 2002). O isolamento das proteínas tem sido utilizado para aumentar o valor nutricional das sementes de leguminosas, sendo bastante empregada como ingredientes em sistemas alimentares (HORAX et al., 2004). Em função de ser uma proteína de destaque, dentre as de origem vegetal, objetivou-se isolar as proteínas do feijãocaupi, determinar o teor proteico, bem como o rendimento. Material e Métodos Foram utilizados os genótipos Cauamé e Tumucumaque de feijão-caupi (Vigna unguiculata (L.) Walp.), fornecido pela Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA) Meio- Norte, Teresina, Piauí. As sementes foram moídas em moinho elétrico para grãos de café (Cadence, Caxias do Sul, Brasil). Em seguida a farinha foi peneirada em malha de 1mm 2 e posta em estufa (FANEM, Modelo 002 CB, São Paulo, Brasil) a 45 C, por 24 horas para a obtenção de material homogêneo e livre de umidade. As farinhas foram acondicionadas a 4 C, em potes plásticos hermeticamente fechados, até a realização das análises. Inicialmente, foi realizada a composição proximal dos genótipos. Lipídeos e cinzas foram determinados de acordo com (AOAC INTERNATIONAL, 2000). O nitrogênio (N) foi determinado pelo método Microkjeldahl, utilizando um aparelho de digestão combinado com o método fotocolorimétrico, descrito por Baethgen e Alley (1989), para obter o conteúdo de proteína bruta (N x 6,25). Fibra dietética foi determinada pelo método Prosky (AOAC INTERNATIONAL, 2000), utilizando o kit de ensaio de fibra dietética total (Sigma- Aldrich Co., St. Louis, MO, EUA). Todas as determinações foram executadas em triplicata. O percentual de carboidratos digeríveis foi calculado pela diferença dos demais constituintes analisados. O isolado proteico de feijão-caupi foi determinado por método convencional de solubilização alcalina e precipitação isoelétrica de proteínas, seguindo a extração com solvente (FROTA et al., 2008). Inicialmente, a farinha delipidada a frio foi alcalinizada com o tampão Tris-HCl, ph 8,5, na proporção 1:10, permanecendo em agitação durante 2 horas. Filtrou-se com uma gaze, separando o resíduo do sobrenadante. O resíduo foi separado para posterior re-extração e o sobrenadante foi centrifugado a g, por 20 minutos, a 4 C. Após a centrifugação separou-se o sobrenadante para posterior ajuste de ph e realizou-se uma re-extração com o resíduo e o precipitado formada na centrifugação. Na re-extração, após a centrifugação, descarta-se o precipitado, e o sobrenadante de ambas as extrações foram ajustados a ph 4,5 com HCl 1 M. Posteriormente, permaneceu 12 horas a 8 C para floculação. Após esse período, foi centrifugado a g, por 20 minutos, a 4 C; sendo descartado o sobrenadante e o precipitado congelado e liofilizado. Resultados e Discussão Os resultados referentes à composição proximal (Tabela 1) apresentaram valores compatíveis com a literatura (VASCONCELOS et al., 2010). O teor proteico dos genótipos Cauamé (23,20%) e Tumucumaque (24,02%) tiveram valores próximos ao encontrado por Kahalid et al. (2012) em sementes integrais (22,30%) e delipidadas (26,73%) de feijão-caupi. Outro macronutriente de grande importância encontrado no feijão é o teor de fibra dietética. O referido estudo apresentou uma variação de 17 a 19%, de fibra dietética, resultado 2

3 semelhante ao encontrado por Frota et al. (2008) em estudo realizado com feijão-caupi integral e proteína isolada. A ingestão de fibra na dieta é de grande relevância, visto que estudos clínicos e epidemiológicos demonstraram que o consumo de fibra dietética está inversamente relacionada com a obesidade, diabetes tipo 2, alguns tipos de câncer e doenças cardiovasculares (HAUD; LATTIMER, 2010). Tabela 1. Composição proximal (%) de sementes de genótipos de feijão-caupi (Vigna unguiculata). Genótipos % Proteína % Carboidratos % Lipídeo % Cinzas % Fibras Cauamé Integral Tumucumaque Integral 23,20 ± 0,95 53,27 1,61 ± 0,09 4,17 ± 0,09 17,75 ± 0,86 24,02 ± 0,83 50,21 1,67 ± 0,03 4,32 ± 0,04 19,78 ± 0,44 A obtenção de isolado proteico através de precipitação isoelétrica com re-extração apresentou concentração de proteínas acima de 90% (Tabela 2). Valor superior ao encontrado por Khalid et al. (2012), de 75%, obtido também através de precipitação isoelétrica. Em relação ao rendimento, o referido estudo apresentou valores inferiores ao obtido por Frota (2007), tanto em ph de extração 8,5 (41,8%), 9,5 (48,5%), 10,5 (49,2%) e 11,5 (50,0%), apresentando melhor rendimento apenas em ph de extração 12,5 (36,9%). A obtenção de isolados proteicos é de grande relevância, visto que e a ingestão de proteína diária em média é menor do que a necessária em países em desenvolvimento, sendo a desnutrição apontada como um dos principais problemas nutricionais. Em criança, a deficiência proteica resulta em marasmo e kwashiorkor, enquanto em adultos, verificam-se problemas de saúde e capacidade de trabalho reduzida. A alternativa encontrada para melhorar a ingestão de proteína tem sido a suplementação, que pode ser tanto com fontes de origem animal como de vegetal. Devido ao elevado custo das proteínas de origem animal, o consumo de proteínas de origem vegetal, tem-se aumentado consideravelmente. As leguminosas são fontes, de baixo custo, de proteína e de elevado perfil nutricional, tendo teor proteico elevado (17 a 40%), bem superior aos cereais (7-13%), sendo comparável a carne (18 25%) (BUTT; BATOOL, 2010; MAO; HUA, 2012). Tabela 2. Teor proteico e rendimento de isolados proteicos de genótipos de feijão-caupi (Vigna unguiculata). Genótipos dos Isolados % Proteína Rendimento Cauamé 95,73±1,75 35,66% Tumucumaque 92,80±2,51 38,22% Conclusões O protocolo para obtenção dos isolados proteicos, onde se utilizou semente delipidada e extração com tampão Tris-HCl na proporção 1:10, seguida de re-extração do resíduo foi eficaz para produzir rendimento aproximado de 40% e alto teor proteico (>90%). Os isolados proteicos podem ser utilizados como ingredientes de produtos alimentícios, contribuindo com o aumento do valor nutricional dos alimentos e agregando valor aos genótipos melhorados do feijão-caupi. 3

4 Agradecimentos Empresa Brasileira de Pesquisa Agro-Pecuária (Embrapa) Meio-Norte, por meio de parceria no projeto Desenvolvimento de cultivares para o agronegócio do feijão-caupi no Brasil. Fundação Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico (FUNCAP), por financiar projeto intitulado Inclusão de novos genótipos de feijão-caupi e de outras leguminosas de elevado valor nutricional e funcional na alimentação da população do semi-árido ; Laboratório de Bioprospecção de Recursos Regionais (Bioprospec) do Departamento de Biologia da Universidade Federal do Ceará, onde o trabalho foi desenvolvido. Referências AOAC INTERNATIONAL. Official methods of analysis of AOAC International. 17th ed. Washington, DC: BAETHGEN, W. E.; ALLEY, M. M. A manual colorimetric procedure for measuring ammonium nitrogen in soil and plant Kjeldahl digests. Communications in Soil Science and Plant Analysis, [New York], v. 20, n. 9-10, p , BUTT, M. S.; BATOOL, R. Nutritional and functional properties of some promising legumes protein isolates. Pakistan Journal of Nutrition, [Faisalabad], v. 9, n. 4, p DARFOUR, B. et al. Physical, proximate, functional and pasting properties of flour produced from gamma irradiated cowpea (Vigna unguiculata, L. Walp). Radiation Physics and Chemistry, [S.l.] v. 81, n. 4, p , Apr EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA. Embrapa Meio-Norte. Cultivo de feijão-caupi, Sistema de produção, [Teresina], n. 2, jan. 2003, ISSN Disponível em: < Acesso em: 13 jul FREIRE FILHO, F. R. et al. Feijão-caupi no Brasil: produção, melhoramento genético, avanços e desafios. Teresina: Embrapa Meio-Norte, p. FREIRE FILHO, F. R. et al. Feijão-caupi: 30 anos do Programa de Pesquisa e Desenvolvimento. Teresina: Embrapa Meio-Norte, 2005, Folder. FROTA, K. M. G. Efeito do feijão caupi (Vigna unguiculata L. Walp) e da proteína isolada no metabolismo lipídico em hamsters hipercolesterolemizados p. Dissertação (Mestrado em Nutrição Humana Aplicada) - Faculdade de Ciências Farmacêuticas. Faculdade de Economia, Administração e Contabilidade. Faculdade de Saúde Pública. Curso Interunidades em Nutrição Humana Aplicada, Universidade de São Paulo, São Paulo, FROTA, K. M. G. et al. Cholesterol-lowering properties of whole cowpea seed and its protein isolate in hansters. Journal of Food Science, [S.l.], v. 73, n. 9, p Nov HORAX, R. et al. Functional properties of protein isolate from cowpea (Vigna unguiculata L. Walp). Food chemistry and toxicology, [S.l.] v. 69, n. 2, Mar

5 INTERNATIONAL INSTITUTE OF TROPICAL AGRICULTURE. Cowpea Disponível em:< Acesso em: 09 jul KHALID, I. I.; ELHARDALLOW, S. B.; ELKHALIFA, E. A. Composition and functional properties of cowpea (Vigna unguiculata L. walp) flour and protein isolates. American Journal of Food Technology. [S.l.], v. 7, p Jan LATTIMER, J. M.; HAUB, M. D. Effects of dietary fiber and its components on metabolic health. Nutrients. v. 2, n. 12, p , Dec Disponível em < Acesso em 09 jul MAIA, F. M. M. et al. Proximate composition, amino acid content and haemagglutinating and trypsin-inhibiting activities of some Brazilian Vigna unguiculata (L) Walp cultivars. Journal of the Science of Food and Agriculture, [S.l.], v. 80, n. 4, p , Mar MAO, X.; HUA, Y. Composition, structure and functional properties of protein concentrates and isolates produced from walnut (Juglans regia L.). International Journal of Molecular Science, [S.l.], v. 13, n. 2, p Feb ONWULIRI, V. A.; OBU, J. A. Lipids and other constituents of Vigna unguiculata and Phaseolus vulgaris grown in northern Nigeria. Food Chemistry, [S.l.], v. 78, n. 1, p Jul QUINN, J. Cowpea, a versatile legume for hot, dry conditions. Jefferson Institute, Columbia, MO, Mar Disponível: < Acesso em : 09 jul VASCONCELOS, I. M. et al. Protein fractions, amino acid composition and antinutritional constituents of highyielding cowpea cultivars. Journal of food composition and analysis. [S.l], v. 23, n. 1, p Feb