Área: Biotecnologia
OBTENÇÃO DE ISOLADOS PROTEICOS DE GENÓTIPOS DE FEIJÃO-CAUPI
Jackeline Lima de Medeiros1; Renalison Farias Pereira2; Ana Fontenele Urano Carvalho3
1Nutricinista, Mestre em Bioquímica, Universidade Federal do Ceará, Campos do Pici S/N ,Fortaleza, CE. E-mail:
jackelinemedeiros@hotmail.com.
2Mestrando em Bioquímica, Universidade Federal do Ceará , Campos do Pici S/N ,Fortaleza, CE. 3Doutora 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
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 feijão-caupi, 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 pelaEmpresa 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 1mm2 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 10.000 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 10.000 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
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 23,20 ± 0,95 53,27 1,61 ± 0,09 4,17 ± 0,09 17,75 ± 0,86 Tumucumaque
Integral 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.
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: 2000.
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. 961-969, 1989.
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. 373-379. 2010.
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. 450-457, Apr. 2012.
EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA. Embrapa Meio-Norte. Cultivo de feijão-caupi, Sistema de produção, [Teresina], n. 2, jan. 2003, ISSN 1678-8818. Disponível em: <http://sistemasdeproducao.cnptia.embrapa.br/FontesHTML/Feijao/FeijaoCaupi/importancia.htm>. Acesso em: 13 jul. 2012.
FREIRE FILHO, F. R. et al. Feijão-caupi no Brasil: produção, melhoramento genético, avanços e desafios. Teresina: Embrapa Meio-Norte, 2011. 84 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. 2007. 136 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, 2007.
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. 235-240. Nov. 2008.
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. 2004.
INTERNATIONAL INSTITUTE OF TROPICAL AGRICULTURE. Cowpea. 2009. Disponível em:<http://old.iita.org/cms/details/cowpea_project_details.aspx?zoneid=63&articleid=269>. Acesso em: 09 jul. 2012.
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. 113-122. Jan. 2012
LATTIMER, J. M.; HAUB, M. D. Effects of dietary fiber and its components on metabolic health. Nutrients. v. 2, n. 12, p. 1266-1269, Dec. 2010. Disponível em <http://www.mdpi.com/2072-6643/2/12/1266/pdf>. Acesso em 09 jul. 2012.
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. 453-458, Mar. 2000.
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. 1561-1581. Feb. 2012
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. 1–7. Jul. 2002.
QUINN, J. Cowpea, a versatile legume for hot, dry conditions. Jefferson Institute, Columbia, MO, Mar. 1999. Disponível: <http://www.hort.purdue.edu/newcrop/articles/ji-cowpea.html>. Acesso em : 09 jul. 2012. VASCONCELOS, I. M. et al. Protein fractions, amino acid composition and antinutritional constituents of high-yielding cowpea cultivars. Journal of food composition and analysis. [S.l], v. 23, n. 1, p. 54-60. Feb. 2010.
