Fracionamento das Proteínas do Soro de Leite

O fracionamento de macromoléculas, especialmente proteínas, por ultrafiltração, vem ganhando importância sendo que as principais vantagens são uma produção elevada e um fácil scale-up. Na maioria das vezes, essa separação é difícil de ser realizada, uma vez que os solutos possuem tamanhos semelhantes (WAN et al.,2002; METSAMUURONEN e

NYSTRON, 2006); apesar desta dificuldade, o fracionamento de macromoléculas por UF

tem atraído atenção em áreas diversificadas como a biotecnologia, biomedicina, na indústria alimentar e farmacêutica.

Devido às propriedades específicas de cada uma das proteínas do soro de leite, há um crescente interesse no fracionamento destas proteínas, pois muitas vezes estas características não se fazem notar nos concentrados proteicos do soro (CPS) devido às interações de outros componentes (BRAMAUD et al., 1997 e ZYDNEY, 1998).

As duas principais proteínas do soro, α-La e β-Lg, são produzidas comercialmente como frações de proteínas isoladas de pureza relativamente alta utilizando diversos procedimentos patenteados ou registrados, baseados, por exemplo, em métodos cromatográficos ou eletroforéticos. A Tabela 2.10 mostra a composição de frações industriais de α-La e β-Lg.

Tabela 2.10: Composição proteica de frações industriais de α-La e β-Lg.

Proteína bruta (%)

Proteína Produto rico em α-La Produto rico em β-Lg

α-La 70,6 13,8

β-Lg 13,2 74,8

BSA + Ig 10,4 4,6

Outras proteínas 5,8 6,8

Fonte: RICHARDS (2002).

Estes produtos proteicos são utilizados como ingredientes alimentícios, tanto pela utilidade tecnológica como nutritiva, e são vendidos a preços elevados em lojas especializadas em produtos para dietas especiais (RICHARDS, 2002).

A α-La apresenta uma alta capacidade de renaturação e, em consequência, tem uma alta resistência ao tratamento térmico, o que provavelmente se deve à capacidade que esta proteína tem para fixar cálcio. Os alimentos que contêm α-La suficientemente pura e em quantidade elevada não se coagulam por aquecimento, propriedade que é importante

para o desenvolvimento de novos produtos com altas concentrações de proteínas do soro que sofram tratamento térmico (RICHARDS, 2002).

Alimentos infantis, utilizados como substitutos de leite materno humano fabricados a partir de leite bovino, são formulados para imitar a relação soro- proteínas:caseína do leite humano (70:30), enquanto o leite de bovinos tem proporção de 20:80. Quando o soro de bovinos é adicionado nas fórmulas infantis, os resultados são elevadas concentrações de β-Lg, que é a proteína mais abundante entre as proteínas presentes no soro do leite de bovinos (50%), como ela não está presente no leite humano, pode se tornar uma substância alergênica em potencial. Em alimentos infantis, a adição de α-La que naturalmente está presente no leite de humanos, tem sido defendida como forma de “humanizar” estes produtos. Além do mais, a α-La é indicada para ser utilizada em produtos direcionados às pessoas que podem ingerir quantidades limitadas de proteínas. Assim, está crescendo o interesse de fabricar alimentos com níveis reduzidos de β-Lg (OUTINEN et al., 1996).

Por outro lado, a fração enriquecida de β-Lg poderia ter aplicações em larga escala na indústria de alimentos, devido a algumas excelentes propriedades funcionais, como: a gelificação e a capacidade de formar espuma (OUTINEN et al., 1996; ZYDNEY, 1998). A

cadeia de β-Lg possui vários pontos de ligação para minerais, vitaminas lipossolúveis e lipídios. Esses pontos de ligação podem ser usados para incorporar compostos lipofílicos desejáveis como tocoferol e retinol (vitamina A) em produtos com baixo teor de gordura. A β-Lg tem a capacidade de ligar-se ao cálcio e ao zinco e apresenta homologia sequencial parcial com determinadas proteínas capazes de se ligar ao retinol (FOX e

MCSWEENEY,1998).

Técnicas para isolar proteínas de soro individuais em escala laboratorial, por troca iônica e/ou cristalização, estão disponíveis há cerca de 40 anos. Porém, apenas alguns deles têm aplicação em escala industrial (ZYDNEY, 1998). Estes produtos funcionais são

fabricados mediante diversos processos, incluindo: a precipitação por ácidos ou bases, a troca iônica, e as técnicas de separação por membranas. Os produtos finais têm diferentes propriedades segundo o procedimento utilizado (RICHARDS, 2002; GRANDISON e LEWIS, 1996).

Os métodos relatados para isolar as proteínas são baseados na precipitação da α-La, na cromatografia de troca iônica e na UF ou, ainda, na combinação desses métodos. Usando a precipitação e a UF, GESAN-GUIZIOU et al. (1999) apud BRANS et al. (2004),

relatam uma purificação de 50-80% para α-La e 85-95% para a β-Lg.

Na precipitação seletiva, parâmetros como o pH, a temperatura e a concentração salina podem ser manipulados de forma a se obter diferentes frações proteicas (ZYDNEY, 1998). Uma estratégia para eliminar a β-Lg do soro é utilizar a baixa solubilidade da β-Lg em valores de pH próximos do seu ponto isoelétrico. O soro sofre um pré-tratamento que inclui ultrafiltração, desmineralização por eletrodiálise e ajuste do pH, de forma a precipitar a β-Lg, ficando um sobrenadante rico em α-La em conjunto com outras proteínas (GRANDISON eLEWIS, 1996).

Alguns métodos para o fracionamento da proteína do soro foram desenvolvidos baseando-se na baixa solubilidade da α-La entre os pH de 3,5 a 4,5, faixa na qual a β-Lg permanece solúvel. Outros métodos baseiam-se em precipitação pelo calor onde a β-Lg é recuperada facilmente por UF, mas a recuperação do precipitado de α-La é difícil devido à sua baixa massa específica. Além disso, em soros ácidos ocorre uma desnaturação significativa da α-La (OUTINEN et al., 1996).

BRAMAUD et al. (1997) mostraram que é possível isolar a α-La e a β-Lg de uma

solução de soro através de ajuste de temperatura e pH (pH 3,9; 55 °C por 30 min), associada à centrifugação (4000 g, 30 min, 20 °C). Na fase solúvel permanece parte da β- Lg, lactose e minerais e na fase precipitada α-La, BSA, Ig e β-Lg. Na fase solúvel a β-Lg é purificada através de UF associada a diafiltração, e a α-La é purificada por centrifugação e ressolubilização em NaCl ou CaCl2 obtendo um grau de pureza de β-Lg e de α-La próximos a 55 e 80%, respectivamente.

A precipitação de α-La por acidificação de soro e proteína de soro concentrada foi estudado por LUCENA et al. (2007). Três ácidos diferentes (HCl, ácido cítrico e ácido

láctico) foram considerados para a precipitação, sendo que os dois ácidos orgânicos foram capazes de complexar os íons de Ca2+, enquanto que quando o ácido clorídrico foi usado, a precipitação ocorreu devido à desnaturação irreversível das proteínas. Quando o processo de precipitação foi levado para um valor de pH próximo ao ponto isoelétrico da α-La, e foi combinado com complexação dos íons cálcio, a α-La precipitou juntamente

com BSA e Ig; a β-Lg, por sua vez, permaneceu em solução devido à estabilização desta proteína em baixas concentrações de Ca2+.