Proteínas e fração azotada

As proteínas do grão de trigo foram desde muito cedo objeto de investigação, sendo das primeiras proteínas a serem isoladas num estado relativamente puro (Beccari, 1728 citado por Wrigley et al., 2006).

Osborne (1907) estabeleceu a base da nomenclatura das proteínas dos cereais de acordo com as suas solubilidades, particularmente albuminas (solúveis em água), globulinas (solúveis em solução salina), gliadinas (solúveis em etanol a 70 %) e gluteninas (solúveis em solução ácida ou alcalina).

As albuminas e globulinas são proteínas citoplasmáticas com atividade enzimática, que estão essencialmente concentradas no embrião e na camada da aleurona. As gliadinas e gluteninas são proteínas de reserva localizadas no endosperma. Devido ao seu elevado teor em prolina e glutamina, estas duas classes de proteínas são genericamente designadas por prolaminas, constituindo cerca de 80 % das proteínas totais do grão (Lafiandra e Kasarda, 1985; Shewry et al., 1986).

Apesar da nomenclatura de Osborne ainda ser amplamente utilizada, atualmente considera-se mais correto classificar as proteínas de acordo com a sua função, nomeadamente proteínas de reserva, defesa, estruturais e metabólicas (Shewry e Halford, 2002).

As prolaminas (gluteninas e gliadinas) são fundamentais devido ao seu envolvimento na formação do glúten, embora do ponto de vista biológico não se lhes reconheça outra função além de proteínas de reserva (Shewry e Tatham, 1990), disponibilizando o azoto, carbono e enxofre necessários ao desenvolvimento da semente quando ocorre a germinação do embrião.

No grão do trigo, a proteína é acumulada lentamente nos tecidos do endosperma após a ântese. Nos primeiros 20 dias, 40 % da proteína é composta por gluteninas e gliadinas. Aos 45 dias o teor de proteína atinge o valor máximo (Clarke et al., 2001).

As interações moleculares condicionam as propriedades funcionais das proteínas do glúten. Neste contexto, as gluteninas são as principais responsáveis pela elasticidade e força da massa, enquanto as gliadinas conferem viscosidade (Shewry et al., 2006).

As gluteninas estão presentes no grão e posteriormente no glúten em polímeros de maior ou menor dimensão, estabilizados por diferentes tipos de ligações. A constituição dos polímeros deve-se fundamentalmente à formação de pontes bissulfeto. No entanto para além destas, existem outras forças agregativas, tais como as ligações de hidrogénio, as interações hidrófobas e as interações iónicas. As ligações de hidrogénio tornam-se importantes pela sua abundância, contribuindo de forma significativa para estabilizar os polímeros e conferir elasticidade (Belton, 1999). Quanto às interações hidrófobas a sua energia aumenta com o aumento da temperatura, o que pode eventualmente contribuir para uma estabilização adicional durante o desenvolvimento da massa (Wrigley et al., 2006).

As gliadinas representam aproximadamente 50 % das proteínas do glúten. Estas proteínas estabilizam-se fundamentalmente por interações hidrófobas, ligações de hidrogénio e pontes bissulfeto.

Diversos estudos têm demonstrado que as condições ambientais, em particular a temperatura durante a fase de enchimento do grão e a fertilização, afetam significativamente a qualidade do glúten. A temperatura influencia o tempo em que ocorrem determinados factos durante o desenvolvimento do grão (Altenbach et al., 2003). Quando associada a outros fatores pode provocar um incremento do teor proteico, devido a um efeito diferencial na deposição das proteínas e do amido, podendo conduzir a diferenças de composição proteica e qualidade (Dupont e Altenbach, 2003).

Corbellini et al. (1997) demonstraram que a ocorrência de temperaturas muito elevadas (35 - 40 ºC) durante o enchimento do grão afeta significativamente a acumulação de matéria seca e de proteína.

As condições de fertilização, nomeadamente a disponibilidade de azoto e enxofre, afetam significativamente as quantidades dos diferentes tipos de proteínas. Uma fertilização abundante em azoto contribui para um aumento do teor proteico, no entanto não tem um efeito diferencial nas frações de gluteninas e gliadinas (Luo et al., 2000; Triboi et al., 2000; Altenbach et al., 2002).

As proteínas são os componentes que mais influenciam a qualidade do trigo, quer pela sua quantidade (teor proteico), quer pelo tipo de proteínas (características das proteínas individuais). Estes aspetos constituem os principais determinantes da viscoelasticidade do glúten, pois condicionam o tamanho dos polímeros e as suas propriedades agregativas (Bagulho, 2008).

As gluteninas de baixa massa molecular (LMW-GS), mais concretamente as gluteninas controladas pelos genes do locus Glu-B3, são as que mais influenciam a força do glúten. Moreno (2011) estabeleceu inicialmente dois tipos de modelos de gluteninas LMW-GS (LMW-1 e LMW-2) em trigo duro. As gluteninas do tipo LMW-2 conferem um carácter mais forte ao glúten do que as gluteninas do tipo LMW-1 (Edwards et al., 2007).

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Quanto ao teor médio de proteínas no grão observou-se uma tendência crescente entre os diferentes tratamentos, tendo os mesmos oscilado entre 14,4 - 20,5 %, obtendo-se um valor máximo no tratamento 90 mL (Figura 3.55). Considerando que o teor médio de proteína no trigo duro usualmente oscila entre 12 - 16 % (INIAV, 2014), os nossos resultados encontram- se ligeiramente acima do intervalo estabelecido.

De acordo com um estudo realizado por Sapirstein et al. (2007), com utilização de onze genótipos de trigo duro cultivados sob condições ambientais idênticas, a determinação da proteína apresentou teores compreendidos entre 11,1 - 12,7 %. Estes autores demonstraram que as gluteninas de baixa massa molecular (LMW-GS) designadas LMW-1 e LMW-2 estão relacionadas, respetivamente, com uma inferior e superior qualidade de cozedura das massas. Adicionalmente Khan et al. (2013) sugeriram teores médios para a proteína em amostras de sêmola de trigo duro na ordem de 13,4 %.

Lidon et al. (2015) efetuaram um estudo com sementes de trigo mole, variedade Roxo para subsequente crescimento numa câmara de crescimento, em condições ambientais controladas. As sementes foram submetidas a diversos tratamentos de adubação com aplicação de uma solução nutritiva completa. Este ensaio de biofortificação realizou-se em condições bastante similares comparativamente com o nosso estudo. Estes autores reportaram um teor de proteína situado entre 11,0 - 17,3 %, encontrando-se os nossos resultados ligeiramente acima deste intervalo (Figura 3.55).

Figura 3.55 – Teor médio de proteínas no grão e respetivo erro padrão (n = 3),

para cada tratamento.

0 5 10 15 20 25 [15] [30] [60] [90] Te or p ro te ico (% pe so se co )