UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO ESCOLA DE ENGENHARIA DE LORENA
LAIS EMIKO WASSANO
Avaliação da qualidade do processamento de amostras comerciais de soja na desativação de fatores antinutricionais
Lorena-SP 2018
LAIS EMIKO WASSANO
Avaliação da qualidade do processamento de amostras comerciais de soja na desativação de fatores antinutricionais
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como requisito parcial para obtenção de Título de Engenheiro Químico da Escola de Engenharia de Lorena – Universidade de São Paulo.
Área de Concentração: Processos bioquímicos
Orientadora: Profa. Dra. Rita de Cássia Lacerda Brambilla Rodrigues
LORENA 2018
DEDICATÓRIA
A minha família que sempre acreditar no meu potencial e fizer de tudo para me dar boas oportunidades na vida.
AGRADECIMENTOS
Agradeço a minha família, em especial a minha mãe Cristina Severi Wassano, meu pai Maurilio Takashi Wassano, minhas irmãs Natalia Sayuri Wassano e Cristiane Izumi Wassano, pelo amor, carinho, apoio e suporte que sempre me deram em minha vida. Aos meus pais por me proporcionar a oportunidade de bons estudos que me abriram diversos caminhos na minha vida.
Agradeço minha orientadora Profa. Dra. Rita de Cássia Lacerda Brambilla Rodrigues pelo carinho e atenção nesse final de ciclo da faculdade. Por me proporcionar a oportunidade de aprendizagem com essa monografia.
Agradeço aos meus amigos que conheci em Lorena por me acompanharem nessa jornada de crescimento pessoal que obtive durante esse período de graduação.
Agradeço a todos os funcionários e docentes da EEL que tornaram possível a minha formação.
RESUMO
WASSANO, L. E. Avaliação da qualidade do processamento de amostras comerciais de soja na desativação de fatores antinutricionais. 2018. 38 p. Projeto de monografia (Trabalho de conclusão de curso) – Escola de Engenharia de Lorena, Universidade de São Paulo, Lorena, 2018.
A soja é umas das commodities agrícolas de extrema importância para a economia brasileira, sendo o Brasil o maior exportador de soja no mundo. A soja é utilizada como substituta na alimentação humana, devido ao seu alto valor nutricional. Além de possuir substâncias nutritivas essenciais para o desenvolvimento do organismo, também contém uma variedade de fatores antinutricionais, como inibidores de proteases, lecitinas, taninos, ácido fítico, e outros, que reduzem o valor nutricional do alimento e podem acarretar danos à saúde. Para obtenção de um produto de soja não prejudicial à saúde é importante avaliar o efeito de diferentes métodos de processamento térmico da soja na desativação desses fatores antinutricionais. A presença destes fatores em produtos de soja é determinada através das análises da enzima Urease e Proteína Solúvel em presença de Hidróxido de Potássio (KOH). A urease e os fatores antinutricionais estão correlacionados por serem termolábeis, os quais são destruídos pelo calor. Um aquecimento inadequado durante o processo de desativação da soja mantém os fatores antinutricionais, ao passo que o superaquecimento causa redução da digestibilidade dos aminoácidos. A proteína solúvel é aquela que o organismo poderá absorver, ou seja, quanto maior a quantidade de proteína solúvel melhor disponibilidade de proteína e aminoácidos para consumo. Assim, este trabalho, por meio de uma pesquisa exploratória descritiva, avaliou o efeito de diferentes métodos de processamento do grão de soja in natura na destruição dos fatores antinutricionais como tratamento térmico, irradiação, germinação e outros. Concomitantemente e em parceria com uma indústria na área alimentícia e nutrição animal realizou-se a determinação da atividade ureática em produtos comerciais de soja destinados a alimentação humana como farinha de soja, extrato de soja natural, proteína de soja miúda e proteína isolada de soja para avaliar a qualidade do processamento na desativação de fatores antinutricionais. Foi constatado que a atividade de urease apenas na amostra comercial de extrato hidrossolúvel estava dentro do valor estabelecido pela legislação federal (portaria nº7, de 09 de novembro de 1988). Nos outros produtos analisados observou-se valores inferiores ao recomendado para um produto de boa qualidade, indicando excesso de calor durante a etapa de tratamento térmico. Este fato indicou que o excesso de calor no tratamento térmico pode ter, além de desativar os fatores antinutricionais, contribuído para o favorecimento da desnaturação de outros nutrientes importantes à saúde humana presentes na soja in natura.
Palavras-chaves: grãos de soja, produtos de soja, fatores antinutricionais, urease, tratamento térmico.
LISTA DE TABELAS
Tabela 1- Produção de soja no mundo em milhões de toneladas...14
Tabela 2- Exportação de soja no mundo em milhões de toneladas...15
Tabela 3- Oferta e demanda da soja no Brasil...15
Tabela 4- Composição química do leite de vaca e do extrato solúvel de soja, ambos em pó...16
Tabela 5- Valor nutricional dos alimentos ricos em proteínas...17
Tabela 6- Composição nutricional das farinhas de soja 100g...21
Tabela 7- Tabela nutricional do extrato de soja...24
Tabela 8- Tabela nutricional da proteína texturizada de soja...25
Tabela 9- Tabela nutricional do isolado de soja...27
Tabela 10- Padrão de atividade de urease da soja e do farelo...28
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Estrutura do inibidor Kunitz, onde em amarelo mostra as ponde de
dissulfeto...18
Figura 2 - Estrutura do inibidor Bowman-Birk, onde em amarelo mostra as pontes de dissulfeto...18
Figura 3 - Estrutura do ácido fítico...20
Figura 4 – Processamento do grão de soja e seus subprodutos...20
Figura 5 - Processamento para obtenção da farinha de soja desengordurado...22
Figura 6- Fluxograma do processo de obtenção do extrato hidrossolúvel de soja...24
Figura 7- Fluxograma do processo de obtenção da proteína texturizada de soja...25
SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ... 8 2 JUSTIFICATIVA ... 10 3 OBJETIVO ... 11 4 METODOLOGIA... 12 5 DESENVOLVIMENTO... 13
5.1 Descrição da importância da soja na economia brasileira e influência de seus fatores antinutricionais na alimentação humana. ... 13
5.1.1 Origem da soja ... 13
5.1.2 O mercado da soja no Brasil ... 14
5.1.3 A soja como fonte de alimento ... 15
5.1.4 Os antinutrientes da soja ... 17
5.2 Descrição dos métodos de processamento da soja e suas influências na desativação de seus fatores anti-nutricioanais... 20
5.2.1 Processamento da soja ... 20
5.2.1.1 Farinha de soja ... 21
5.2.1.2 Extrato hidrossolúvel de soja ... 23
5.2.1.3 Proteína texturizada ... 24
5.2.1.4 Isolado de Soja ... 26
5.2.2 Métodos para inibição de antinutrientes da soja... 27
5.2.2.1 Tratamento térmico ... 27
5.2.2.2 Germinação ... 29
5.2.2.3 Irradiação... 29
5.2.2.4 Outros métodos ... 29
5.3 Avaliação da qualidade do processamento de amostras de produtos comerciais de soja destinado a alimentação humana por meio da determinação de sua atividade ureática ... 30
1 INTRODUÇÃO
A soja (Glycine max L.) é consumida pela população da Ásia oriental há mais de 2000 anos, com um importante papel nutricional como fonte de proteína (ROSA et al., 2009). Sendo introduzida no Brasil em 1882, foi testada na Bahia, porém obteve melhores resultados na região sul e sudeste onde espalhou-se com facilidade por toda região devido ao aproveitamento da infraestrutura da lavoura de trigo. Atualmente, a soja é comercializada como fonte de óleo vegetal e para alimentação humana e animal (EMBRAPA, 2004).
Atualmente, a produção de soja é considerada uma das mais importantes para economia brasileira. O Brasil é o maior exportador de soja no mundo e o segundo maior produtor (CONAB, 2018). O PIB do setor agropecuário representa 21,58% do total brasileiro, e a soja representa 19,4% desse PIB (CEPEA; CNA, 2017).
O crescimento na procura por substitutos mais saudáveis na alimentação impulsiona as indústrias alimentícias à investirem cada vez mais na pesquisa de desenvolvimento de novos produtos com melhores valores nutricionais (BEHRENS et al., 2001). A soja por possuir um alto valor proteico, e a presença de componentes como antioxidantes, aminoácidos essenciais, vitaminas e minerais fazem com que ela contribua para uma melhor qualidade de vida quando adicionada na dieta alimentar (MANDARINO,2002; SOUZA et al., 2000). A partir da soja são produzidos a proteína texturizada, extrato hidrossolúvel e alguns produtos fermentados (SANNI et al., 1992). A proteína texturizada, também conhecida como carne de soja, é uma excelente substituta para a carne de origem animal (CASTELLANOS, 1977). E o extrato hidrossolúvel é visto com um substituto para o leite de vaca, principalmente para os intolerantes a lactose (THYPPESWANY e MULIMANI, 2002).
Entretanto, apesar do excelente valor nutricional da soja, ela apresenta fatores antinutricionais, que dificultam a absorção dos nutrientes. Os antinutrientes presentes na soja são os inibidores de proteases, lecitinas, taninos, ácido fítico, e outros (BELLAVER E SNIZEK, 1999). Os inibidores de proteases são proteínas com capacidade de inibir as enzimas digestivas, tripsina, quimotripsina e amilolítica, sendo estas produzidas no pâncreas (SILVA E SILVA, 2000). A lecitina é uma molécula com propriedades de formar
complexos com compostos glicídios, podendo interagir com as glicoproteínas da superfície das hemácias, gerando aglutinação entre tais estruturas (CHEFTEL et al., 1989).
Os taninos são considerados antinutrientes devido ao seu efeito na digestibilidade da proteína, carboidratos e minerais. Possuem atividade anti-tripsina e anti-amilase, por se ligarem a enzimas digestivas ou diretamente às proteínas (FIGUEIREDO, 2010). O ácido fítico forma quelantes com íons divalentes, como cálcio e magnésio, formando complexos solúveis resistentes à ação do trato intestinal, diminuindo a disponibilidade desses minerais. Também interagem com resíduos da proteína inibindo as enzimas digestivas como a amilase, pancreatina e pepsina (MARIA et al., 2011).
O tratamento térmico é um dos métodos mais utilizados para a inativação dos antinutrientes. Este método consiste na aplicação de calor durante um tempo determinado (TAFFAREL BERGAMIN et al., 2013). Entretanto, essa aplicação de calor deve ser bem controlada, pois se a quantidade de calor for insuficiente não haverá eliminação adequada dos fatores antinutricionais, e se houver superaquecimento poderá resultar na destruição de alguns aminoácidos (BRITO et al., 2006). Os métodos analíticos empregados no controle de qualidade dos produtos de soja são índice de atividade de urease e a solubilidade da proteína em KOH 0,2% (BRITO et al.,2006).
Este trabalho, por meio de uma pesquisa exploratória descritiva, avaliou o efeito de diferentes métodos de processamento do grão de soja in natura na destruição dos fatores antinutricionais como tratamento térmico, irradiação, germinação e outros. Concomitantemente e em parceria com uma indústria na área alimentícia e nutrição animal realizou-se a determinação da atividade ureática em produtos comerciais de soja destinados a alimentação humana como farinha de soja, extrato de soja natural, proteína de soja miúda e proteína isolada de soja para avaliar a qualidade do processamento na desativação de fatores antinutricionais.
2 JUSTIFICATIVA
A produção de soja é o agronegócio mais importante para economia brasileira, devido, principalmente, ao Brasil ser o maior exportador de soja no mundo. Além do seu óleo ser largamente utilizado para obtenção de biodiesel, a soja também é muito estudada na indústria alimentícia devido ao seu valor nutricional. Rica em proteína e outros nutrientes, ela vem sendo utilizada constantemente na alimentação humana como substituta mais saudável de alguns outros alimentos, tais como, carne de origem animal e leite de vaca (EMBRAPA, 2004). Entretanto, apesar de seu ótimo valor nutricional a soja apresenta na sua composição antinutrientes. Esses componentes são denominados como fatores antinutricionais, pois quando ingeridos reduzem o valor nutricional do alimento. Na soja os antinutrientes presentes são os inibidores de proteases, lecitinas, taninos, ácido fítico, e outros (BELLAVER E SNIZEK, 1999). Neste contexto, métodos de processamento térmico da soja vem sendo estudados para a remoção desses antinutrientes, procurando obter produtos oriundos da soja não prejudicial à saúde.
3 OBJETIVO Objetivo geral
Contribuir com informações relevantes sobre o controle de qualidade no processamento da soja para inativação de seus fatores antinutricionais.
Objetivos específicos
• Descrever a importância da soja na econômica brasileira e a influência de seus fatores antinutricionais na alimentação humana.
• Descrever os métodos de processamento da soja e suas influências na desativação de seus fatores antinutricionais.
• Avaliar a qualidade do processamento de amostras de produtos comerciais de soja destinados a alimentação humana por meio da determinação de sua atividade ureática.
4 METODOLOGIA
Na primeira etapa deste trabalho empregou-se o estudo exploratório-descritivo através de pesquisa bibliográfica utilizando o site de pesquisa Google acadêmico, buscando por palavras chaves como soja e fatores antinutricionais. Com utilização de dados secundários oriundos de publicações e resultados de pesquisas específicas sobre a importância da soja na econômica brasileira e a influência de seus fatores antinutricionais na alimentação humana e para descrever os métodos de processamento da soja e suas influências na desativação desses fatores antinutricionais.
Na segunda etapa avaliou-se experimentalmente a qualidade do processamento de amostras comerciais de soja como: farinha de soja, extrato de soja, proteína texteurizada de soja e isolado proteico de soja provenientes de um ponto comercial da cidade de Lorena, SP.
A avaliação da qualidade do processamento de amostras comerciais de soja foi realizada por meio da análise da atividade ureática em parceria com a empresa Labtron – Tecnologia de análises situada na cidade de Itapira-SP. Foi utilizado o protocolo do Compêndio Brasileiro de Alimentação Animal, 2017. Em que, as amostras de soja foram adicionadas em uma solução tampão fosfato com pH ajustado para 7,0. Em seguida, essa imersão das amostras de soja em tampão pH 7 foi mantida sob agitação em banho-maria por 30 minutos a 30 ºC. A determinação da atividade urética baseou-se na variação de pH devido a liberação de amônia da enzima urease (LOPES, 2015).
5 DESENVOLVIMENTO
5.1 Descrição da importância da soja na economia brasileira e influência de seus fatores antinutricionais na alimentação humana.
5.1.1 Origem da soja
A soja (Glycine max L.) é uma planta que pertence à família Fabaceae, teve origem na costa leste da Ásia, principalmente na China. Sua evolução começou com o cruzamento natural entre duas espécies de soja selvagem, que foram domesticadas e melhoradas por cientistas da antiga China (EMBRAPA, 2004). Sendo consumida pela população da Ásia oriental há mais de 2000 anos, com um importante papel nutricional como fonte de proteína (ROSA et al., 2009).
Sua cultura permaneceu restrita ao Oriente por dois milênios e somente após a chegada dos navegadores europeus foi levada para o Ocidente, no fim do século XV. Os Estados Unidos da América deram origem a sua exploração comercial em 1920. Em 1940, foram cultivados como forrageira cerca de dois milhões de hectares no país. A partir de 1941, a área cultivada para grãos superou a cultivada para forragem, cujo cultivo desapareceu nos anos 60 (EMBRAPA, 2004).
Em 1882, a soja provinda dos Estados Unidos foi introduzida e testada no estado da Bahia. Porém, nesta região o plantio da soja não teve êxito, devido às diferentes condições climáticas. Uma década mais tarde seu plantio teve êxito na região de São Paulo, onde espalhou-se com facilidade pela região sul do país devido ao aproveitamento da infraestrutura da lavoura de trigo (EMBRAPA, 2004).
No Brasil a soja foi cultivada inicialmente em pequena escala para alimentação do gado leiteiro, ou colhendo-se os grãos para o engorde de suínos. A produção em larga escala da soja deu-se pela decisão oficial de promover incentivos fiscais de trigo, os quais beneficiaram a soja pela combinação das duas culturas. Com tal impulso, a soja estabeleceu-se como cultura importante para economia do Brasil. E em 1970, a soja já era a principal lavoura do agronegócio brasileiro (EMBRAPA, 2004).
5.1.2 O mercado da soja no Brasil
O mercado de soja é constituído por três principais produtos: farelo de soja, óleo bruto e a soja in natura, que em conjunto formam o complexo da soja. Em virtude das condições agronômicas favoráveis em conjunto de adoção de novas tecnologias, o Brasil se tornou um dos grandes produtores no mercado mundial dessa commodity. O empenho do governo e da iniciativa privada em estimular e divulgar o produto agrícola brasileiro no exterior proporcionou aumento das exportações do agronegócio. Em 2007, o país foi o segundo maior exportador mundial do grão, farelo e óleo; representando respectivamente 34,24%, 23,89% e 23,38% desses mercados (LIBERA; WAQUIL, 2009).
O setor agropecuário é um dos mais importantes para economia brasileira correspondendo a 21,58% do PIB brasileiro, em que a soja representa 19,4% desse PIB (CEPEA; CNA, 2017). Atualmente o Brasil é o segundo maior produtor de soja do mundo (Tabela 1), com 115 milhões de toneladas de soja em grãos, com um aumento de 0,79% com relação da safra anterior. Em primeiro lugar vem os Estados Unidos com uma produção de 119,52 milhões de toneladas. E em terceiro lugar vem a Argentina com uma safra de 40 milhões de toneladas, como mostra os dados apresentados na Tabela 1 (CONAB, 2018).
Tabela 1- Produção de soja mundial em milhões de toneladas. 2016/2017 2017/2018 abr. 2017/2018 mai.
(a) (b) ( c) Abs. (%) Abs. (%)
Estados Unidos 116.92 119.52 119.52 2.60 2.22 0.00 0.00 Brasil 114.10 113.00 115.00 0.90 0.79 2.00 1.77 Argentina 57.80 47.00 40.00 -17.80 -30.80 -7.00 -12.89 China 12.90 14.20 14.20 1.30 10.08 0.00 0.00 Outros 49.04 47.14 46.09 -2.95 -6.02 -1.05 -2.23 Total 350.76 340.86 334.81 -15.95 -4.55 -6.05 -1.77
País/Safra Variação (a/c) Variação (b/c)
Fonte: USDA, 2018.
Segundo o USDA (United State Departament of Agriculture), o Brasil é o maior exportador de soja em grãos do mundo, responsável por 48,60% de todas as exportações mundiais. Em segundo lugar vem os Estados Unidos com 37,36% e a Argentina em terceiro lugar com 3,85%. Juntos, estes 3 países são responsáveis por 89,82% de todas as exportações mundiais, como mostra os dados apresentados na Tabela 2 (CONAB, 2018).
Tabela 2- Exportação de soja no mundo em milhões de toneladas.
Fonte: USDA, 2018.
O consumo interno da soja no Brasil, teve um aumento relacionado ao crescimento do uso do biodiesel proveniente da soja. A oferta e demanda da soja mostra quantas mil toneladas de soja são destinadas para consumo, suprimento e exportação (Tabela 3).
Tabela 3- Oferta e demanda da soja no Brasil (mil toneladas).
Fonte: CONAB, 2018.
5.1.3 A soja como fonte de alimento
Ao longo da história, os hábitos alimentares tiveram ligações culturais, políticas e econômicas. Inicialmente o hábito alimentar de uma cultura estava relacionado à disposição regional dos alimentos. Com o avanço da tecnologia foi possível a ampliação de produção de novos produtos, expandindo as possibilidades alimentares. Atualmente, os padrões de consumo alimentar variam dependendo do grau de desenvolvimento e condições políticas e econômicas do país (ABREU et al., 2001).
Estudos recentes mostram o crescimento do interesse de alguns indivíduos em consumir alimentos mais saudáveis. Alimentos que além do fornecimento de nutrientes e satisfação do paladar tenham função de redução do risco de doenças (BEHRENS; SILVA, 2004). Dentre os alimentos amplamente divulgados pela mídia nos últimos anos devido aos benefícios à saúde está a soja. A soja é rica em proteínas de boa qualidade, possui ácidos graxos poli-insaturados e compostos fitoquímicos como: isoflavonas, saponinas, filatos e
Descrição/Safra 2015/16 2016/17 2017/18 Estoque Inicial 929.4 1482.1 1602.8 Produção 95434.6 114075.3 114962.0 Importação 400.0 300.0 400.0 Suprimento 96764.0 115857.4 116964.8 Consumo Total 43700.0 46100.0 47400.0 Exportação 51581.9 68154.6 69000.0 Estoque Final 1482.1 1602.8 564.8
outros. Também é uma excelente fonte de minerais como cobre, fósforo, potássio, vitaminas do complexo B, magnésio, manganês e ferro (EMBRAPA, 1998).
As indústrias alimentícias têm explorado comercialmente o potencial energético-proteico da soja. A soja é muito utilizada na fabricação de ração animal por possuir uma alta fração proteica. O farelo da soja que é resultante da extração de óleo é utilizado na fabricação da ração. A fração de óleo é destinada principalmente ao consumo humano (LIMA, 1999), para a produção de margarina, óleo de cozinha e vários outros produtos.
Atualmente a fração proteica da soja tem sido utilizada também para alimentação humana, como extrato hidrossolúvel de soja, mais conhecido como leite de soja, muito consumido como substituto do leite de vaca para pessoas com intolerância à lactose, e na composição de outros alimentos. Na Tabela 4 tem-se a composição química do leite de vaca e do extrato solúvel de soja, ambos em pó, mostrando que o extrato de soja possui valor nutricional parecido com o leite de vaca, porém com maior concentração proteica. Os derivados proteicos da soja são: farinhas, com cerca de 50% de proteínas; concentrados proteicos, com 70% de proteínas e isolados proteicos de soja com 90-97% de proteína. A partir do processamento desses obtêm-se produtos texturizados de soja (PAULA, 2007), que são utilizados na produção de carne de soja.
As proteínas da soja têm como características serem insolúveis em água em seu ponto isoelétrico, porém solúveis em água com valores de pH acima ou abaixo do seu ponto isoelétrico ou em soluções salinas diluídas (BARBOSA, 2004). As principais proteínas encontradas na soja são β-conglicinina e a glicinina (Thanh & SHIBASAKI, 1978).
Tabela 4- Composição química do leite de vaca e do extrato solúvel de soja, ambos em pó.
Atualmente com maior discussão em relação à sociedade e natureza, nos obriga a refletir os valores subjacentes ao paradigma dominante na nossa cultura. Devido aos impactos socioambientais do consumo de carne animal, cada vez mais vêm se procurando alternativas para a substituição desse alimento. A carne de soja pelos seus valores nutricionais é a principal alternativa para a substituição de carnes de origens animais. A Tabela 5 mostra que a soja possui melhor valor proteico do que outras carnes (EMBRAPA, 1998).
Tabela 5- Valor nutricional dos alimentos ricos em proteínas.
Alimentos (100g) Calorias (g) Carboidratos (g) Proteínas (g) Lipídios (g) Ca (mg) P (mg) Fe (mg) Soja 395.0 30.0 36.1 17.7 226.0 546.0 8.8 Carne Bovina 111.0 0.0 21.0 3.0 12.0 224.0 3.2 Carne de Frango 106.7 0.0 19.7 3.1 2.0 200.0 1.9 Carne de Porco 181.0 0.0 18.5 11.9 6.0 220.0 2.0 Fígado Boi 130.3 0.0 20.2 5.5 8.0 373.0 12.1 Fígado Galinha 137.0 2.4 22.4 4.2 16.0 224.0 7.4 Ovos Galinha 150.9 0.0 12.3 11.3 73.0 224.0 3.1 Fonte: EMBRAPA, 1998.
Entretanto, o grão de soja possui em sua estrutura constituintes que interferem na sua utilização. Estes constituintes são denominados de fatores antinutricionais e podem interferir na disponibilidade dos nutrientes da soja (MARIA et al., 2011).
5.1.4 Os antinutrientes da soja
O termo fator antinutricional é usado para descrever compostos, que quando consumidos, reduzem o valor nutricional, presentes em alimentos de origem vegetal. Eles prejudicam a digestão, absorção ou utilização dos nutrientes, e quando ingeridos em altas concentrações podem provocar efeitos prejudiciais à saúde (MARIA et al., 2011).
Os antinutrientes presentes na soja são os inibidores de proteases, lecitinas, taninos, ácido fítico, e outros (BELLAVER E SNIZEK, 1999). Os inibidores de proteases e lecitinas são inibidores de enzimas digestivas, tripsina, quimotripsina e amilolítica, sendo estas produzidas no pâncreas (MARIA et al., 2011). Os taninos são considerados antinutrientes devido ao seu efeito na digestibilidade da proteína, carboidratos e minerais. Possuem atividade anti-tripsina e anti-amilase por se ligarem a enzimas digestivas ou por se ligarem diretamente às proteínas (FIGUEIREDO, 2010). O ácido fítico forma quelantes
com íons divalentes, como cálcio e magnésio, formando complexos solúveis resistentes à ação do trato intestinal, diminuindo a disponibilidade desses minerais. Também interagem com resíduos da proteína inibindo as enzimas digestivas como a amilase, pancreatina e pepsina.
Os inibidores de proteases encontrados na soja são divididos em duas classes principais de inibidores: tipo Kunitz (Figura 1) e tipo Bowman-Birk (Figura 2) (LIENER, 1994). O inibidor do tipo Kunitz tem peso molecular de aproximadamente 20 KDa, apresenta duas pontes dissulfeto, 181 resíduos de aminoácidos (SILVA; SILVA, 2000). O inibidor tipo Bowman-Birk apresenta peso molecular de aproximadamente 8 KDa, 72 resíduos de aminoácidos e 7 ligações dissulfetos (TAN-WILSON et al., 1987). Esses inibidores agem no pâncreas inibindo as enzimas digestivas: tripsina e quimotripsina, aumentando a secreção dessas enzimas (GENOVES; LAJOLO, 1998).
Figura 1- Estrutura do inibidor Kunitz, onde em amarelo mostra as pontes de dissulfeto.
Fonte: SONG e SUH, 1998.
Figura 2- Estrutura do inibidor Bowman-Birk, onde em amarelo mostra as pontes de dissulfeto.
As lecitinas são proteínas capazes de ligar-se reversivelmente a carboidratos, por meio de ligações de hidrogênio e interações iônicas, hidrofóbicas e de van der Waals. São capazes de promover aglutinação de células, inclusive de hemácias de animais (LIS et al., 1970). A lecitina presente na soja é uma glicoproteína com peso molecular de 120 KDa, possui 4,5% de manose e 1% de glicosamina, e possui dois sítios de ligação a resíduos de carboidratos (LOTAN et al., 1974). A lecitina tem receptores de resíduos específicos de carboidratos que são encontrados na superfície do epitélio intestinal. Uma vez ligadas ao trato digestivo, as lecitinas promovem alterações no metabolismo e na morfologia celular do estômago ou intestino delgado, levando mudanças nas funções digestivas, absortivas, secretórias ou protetoras do sistema digestivo. Além de poderem inibir a ação de algumas enzimas intestinais (KORDÁS et al., 2000; VASCONCELOS, 2004).
Os taninos são polifenóis, com pelo menos um anel aromático e com um ou mais grupos de hidroxila (Salunkhe et al., 1990), possui massa molecular que varia ente 0,5 a 20 KDa e são solúveis em água. São considerados antinutrientes devido ao seu efeito na digestibilidade da proteína. Os taninos podem reduzir a digestibilidade da proteína, carboidratos e minerais; podem reduzir a atividade enzimática digestiva e causar danos à mucosa do sistema digestivo (MARIA et al., 2011).
O ácido fítico como mostra na Figura 3 possui seis prótons fortemente dissociados com pK’s menores do que 3,5 e seis prótons fracamente dissociáveis com pK’s entre 4,6 e 10, indicando forte potencial quelante na estrutura (NOLAN et al., 1987). Nos alimentos, em condições naturais, o ácido fítico encontra-se carregado negativamente, o que lhe dá alto potencial para complexação com moléculas carregadas positivamente como cátions e proteínas (CHERYAN, 1980). Em pH baixo o ácido fítico precipita Fe3+; em pH intermediário para elevado, o ácido fítico forma complexos insolúveis com outros cátions polivalentes, como: cálcio, zinco e cobre, diminuindo a biodisponibilidades desses minerais (GRAF, 1983).
Figura 3 - Estrutura do ácido fítico.
Fonte: PAULA ,2007.
5.2 Descrição dos métodos de processamento da soja e suas influências na desativação de seus fatores anti-nutricioanais
5.2.1 Processamento da soja
O grão da soja pode ser consumido na sua forma in natura, ou processada e transformada em outros produtos para o consumo, conforme mostra a Figura 4 (AMANCIO, 2015). Os principais produtos do processamento da soja são o farelo e o óleo de soja, e a partir deles são produzidos outros subprodutos que podem ser usados na alimentação humana. Os principais subprodutos da soja que são utilizados na produção de alimentos são: a farinha de soja, o extrato hidrossolúvel, a proteína texturizada e a proteína isolada de soja.
Figura 4 - Processamento do grão de soja e seus subprodutos.
5.2.1.1 Farinha de soja
As farinhas e o grão de soja são os produtos menos refinados de proteína de soja. A farinha de soja é feita a partir da moagem e triagem do grão de soja antes ou depois da remoção do óleo. A quantidade de proteína na farinha está na faixa de 40 a 54% (ENDRES, 2001). Podendo ser classificados em três categorias: Farinha de soja integral, farinha de soja desengordurada e Kinako (AMANCIO, 2015).
O kinako é a farinha fina obtida diretamente da torragem e moagem dos grãos de soja (GIARETTA, 2014). Já farinha de soja integral é obtida através da secagem e torra dos grãos de soja previamente cozidos. A farinha de soja desengordurada é um subproduto da extração do óleo de soja obtido nas indústrias, tendo então maior disponibilidade e menor custo no mercado. A farinha ou farelo de soja desengordurada é obtida através do floco desengordurado tostado, resfriado e moído como mostra a Figura 5 (MANDARINO; ROESSING, 2001).
O processo para obtenção do floco desengordurado é ilustrado na Figura 5. Os grãos de soja são avaliados quanto ao teor de umidade, quantidade de material estranho e incidência de grãos quebrados. Antes do armazenamento a soja passa por uma pré-limpeza para remoção da sujeira mais grossa e remove os grãos contaminados. Posteriormente eles são secos reduzindo a umidade para o valor entre 10,5% a 11%, então é realizado a trituração e laminação para facilitar a extração do óleo (EMBRAPA, 2001).
O cozimento é realizado para romper as paredes celulares para facilitar a saída do óleo, neste processo a temperatura é elevada de 70 ºC a 105ºC e a umidade elevada para 20%. O aumento da umidade facilita o rompimento das paredes celulares e o aumento na permeabilidade das membranas celulares, isso facilita a saída do óleo, diminuindo sua viscosidade e sua tensão superficial. Então é realizado a extração do óleo bruto (EMBRAPA 2001).
Figura 5- Processamento para obtenção da farinha de soja desengordurado.
Fonte: MANDARINO; ROESSING, 2001.
As farinhas de soja são muito utilizadas em produtos de panificação, ou adicionados em iogurtes, vitaminas, molhos, entre outros (ENDRES 2001), devido a sua boa composição nutricional, como mostra na Tabela 6.
Tabela 6- Composição nutricional das farinhas de soja (100 g).
COMPOSIÇÃO (100g) KINAKO FARINHA DE SOJA
INTEGRAL
FARINHA DE SOJA DESENGORDURADA
Umidade (g) 3.8 5.2 7.3
Valor Energético (kcal) 439 434 327
Proteínas (g) 38.1 37.8 51.5
Gorduras totais (g) 21.8 20.6 1.2
Gorduras Saturadas (g) 3.1 3 0.1
Carboidratos (g) 30.4 31.9 33.9
Fibras Alimentares (g) 9.7 9.6 17.5
5.2.1.2 Extrato hidrossolúvel de soja
O extrato hidrossolúvel, mais conhecido como leite de soja, é obtido através da emulsão aquosa gerada da hidratação dos grãos de soja. O processo, como mostra o fluxograma da Figura 6, começa com a limpeza e seleção de grãos, onde é retirado a soja quebrada, porque nela já houve reações enzimáticas que dão sabor amargo e adstringentes. E, em seguida, é adicionada água e então fervido a 100 ˚C durante 5 minutos e lavado em água corrente. Esse processo inativa microrganismos patogênicos e auxilia na inativação das enzimas lipoxigenases (KRÜGER et al., 2008).
Posteriormente, é adicionada água e então fervido a 100 ˚C durante 5 minutos novamente, e então passa por uma trituração por 3 minutos. Essa etapa é realizada para obter o máximo de extração das proteínas. Depois é adicionado bicarbonato de sódio para melhor retirada das enzimas lipoxigenases. Em seguida é realizado a filtração com coador de pano esterilizado, o cozimento por 10 minutos após a fervura, adição de sal e açúcar e homogeneização, obtendo-se assim o extrato hidrossolúvel de soja (KRÜGER et al., 2008).
Figura 6- Fluxograma do processo de obtenção do extrato hidrossolúvel de soja.
Fonte: Kruger et al.,2008.
O extrato hidrossolúvel da soja (Tabela 7) pode ser aplicado em bebidas como leite de soja e suco de soja, utilizados em molhos brancos como substituto do leite de vaca, entre outros.
Tabela 7- Tabela nutricional do extrato de soja.
COMPOSIÇÃO (100G) EXTRATO DE SOJA (Leite de soja) Valor Energético (kcal) 54,000
Proteínas (g) 3,270
Gorduras totais (g) 1,750
Gorduras Saturadas (g) 0,205
Carboidratos (g) 6,280
Fibras Alimentares (g) 0,600 Fonte: Adaptado (USDA, 2018e).
5.2.1.3 Proteína texturizada
A proteína texturizada de soja (Tabela 8) inicia-se com a mistura de farinha desengordurada de soja e água. Essa mistura forma uma massa que é alimentada a entrada
do extrusor. No extrusor é aplicado um aumento de temperatura, pressão e força de cisalhamento, os compostos amiláceos gelatinizam, aumentando a capacidade de reter água e a viscosidade da massa. E os compostos proteicos tornam-se elásticos, pegajosos e capazes de se reorientarem em algumas estruturas desejadas. Na saída do extrusor as proteínas de soja são polimerizadas dando origem a uma estrutura fibrosa. O formato é definido pelos furos obtidos nos moinhos laminados. A próxima etapa é a secagem, o produto, ainda com alta umidade, passa pelo secador, onde é utilizado ar quente para retirar a umidade excedente (Figura 7) (EMMANUELLE DE ALMEIDA MARCINKOWSKI, 2006).
Tabela 8- Tabela nutricional da proteína texturizada de soja
COMPOSIÇÃO (100G)
PROTEÍNA TEXTURIZADA DE
SOJA
Umidade (g) 7,300
Valor Energético (kcal) 350,000
Proteínas (g) 52,500
Gorduras totais (g) 1,250
Gorduras Saturadas (g) 0,000
Carboidratos (g) 32,500
Fibras Alimentares (g) 3,200 Fonte: Adaptado (USDA, 2018f)
Figura 7- Fluxograma do processo de obtenção da proteína texturizada de soja.
5.2.1.4 Isolado de Soja
Proteína isolada é o produto da soja mais refinado disponível no mercado. Representa a maior fração dessa proteína (ENDRES; ENDRES, 2001) (Tabela 9). Seu processo de produção (Figura 8) baseia-se na solubilização das proteínas em pH neutro ou levemente alcalino e posterior precipitação por acidificação na região isoelétrica. A extração da proteína é realizada a partir do floco de soja desengordurado. Os flocos são lixiviados por uma solução aquosa levemente alcalina, onde a maioria das proteínas são solubilizadas, junto com os açúcares e outras substâncias solúveis. O tempo de extração utilizando-se uma solução 0,03 mol.L-1 de hidróxido de cálcio a 55 °C é de
aproximadamente uma hora. A temperatura, relação entre sólido e líquido e agitação são fatores que influenciam no tempo de extração (COGAN et al, 1967).
Após a fase de extração, o lixiviado passa por peneiras vibratórias ou rotativas e centrífugas horizontais do tipo decanter a fim de separar a matéria-prima não solubilizada. O líquido obtido, possui além da proteína de soja, outras substâncias solúveis. Entretanto, a proteína pode ser separada pela acidificação da solução até seu ponto isoelétrico (pH ~ 4,5), resultando na precipitação da proteína de soja. O precipitado é separado em filtros ou centrífugas horizontais do tipo decanter e lavado várias vezes para uma maior pureza. Posteriormente, a pasta de proteína é pasteurizada e secada em um spray dryer.
Figura 8- Fluxograma típico de produção industrial de isolado proteico de soja.
Fonte: SILVA, 2014.
Tabela 9- Tabela nutricional do isolado de soja.
COMPOSIÇÃO (100G) ISOLADO DE SOJA
Umidade (g) 4,980
Valor Energético (kcal) 335,000
Proteínas (g) 88,320
Gorduras totais (g) 3,390
Gorduras Saturadas (g) 0,422
Carboidratos (g) 0,000
Fibras Alimentares (g) 0,000 Fonte: Adaptado (USDA, 2018d).
5.2.2 Métodos para inibição de antinutrientes da soja 5.2.2.1 Tratamento térmico
A aplicação de calor é a maneira mais utilizada para eliminação de fatores antinutricionais termolábeis. Podem ser utilizadas diferentes técnicas para inativar os fatores antinutricionais, como extrusão, tostagem com ar quente ou vapor, cozimento, entre
outros. Essas técnicas estão baseadas na aplicação de calor na matriz proteica da soja, desnaturando inibidores de proteases e lecitinas (TAFFAREL BERGAMIN et al., 2013).
Existem muitas pesquisas de tratamento térmico para diminuir a quantidade de antinutrientes nas leguminosas, usando diferentes temperatura e tempo que a soja é submetida a essa temperatura. Alguns exemplos serão mostrados a seguir. Carvalho et al. (2002) analisou a atividade de inibidores de tripsina totalmente inativados após maceração em agua destilada durante 12 horas em temperatura ambiente, e depois submetidas a um fluxo de água fervente durante 30 min e resfriadas rapidamente com banho de gelo (DE CARVALHO et al., 2002).
Miura et al. (2005) constataram que 16% de umidade na soja promove o aumento da eficiência de inativações térmicas, onde ele submeteu a farinha de soja desengordurada em banho de óleo a 130 ˚C, e manteve o 95 ˚C em banho-maria durante 100 minutos (MIURA et al., 2005). Mendes et al. (2004) analisaram a eficiência da extrusão da soja integral a temperaturas entre 120 e 135 ˚C e umidade entre 10,1 e 10,5% por 30 a 60 segundos na inativação dos fatores antinutricionais (MENDES et al., 2004).
Após o processamento térmico, a soja e seus produtos, como por exemplo o farelo, passam por controle de qualidade para verificar se houve destruição adequada dos fatores antinutricionais. De acordo com Brito e tal. (2006) é desafiador determinar a quantidade exata de calor para garantir maior qualidade nutricional desses ingredientes, pois se a quantidade de calor for insuficiente não haverá eliminação adequada dos fatores antinutricionais, e se houver superaquecimento poderá resultar destruição de alguns aminoácidos.
Dentre os métodos de controle de qualidade mais utilizados destaca-se o índice de atividade de urease (BRITO et al.,2006), usado como indicador indireto da presença de fatores antinutricionais e indica processamento inadequado (subaquecimento). O princípio do método da atividade de urease é baseado na destruição da enzima urease nas mesmas condições que os inibidores de proteases e lecitinas, considerando como valores ideais de 0,05 a 0,30 (Tabela 10).
Tabela 10 - Padrão de atividade de urease da soja e do farelo.
Classificação Atividade Urease
Excelente 0,01-0,05
Boa 0,05-0,20
Regular 0,21-0,30
Deficiente >0,30
5.2.2.2 Germinação
A germinação é um tratamento que permite eliminar ou inativar certos fatores antinutricionais e tem como resultado um produto natural com melhor digestibilidade de proteínas e outros nutrientes (DAVILA; SANGRONIS; GRANITO, 2003). Durante a germinação, acontecem diferentes alterações na distribuição dos metabólitos secundários, mobilização das proteínas de reserva e alterações na composição dos aminoácidos solúveis (SATHE et al., 1800).
O desenvolvimento do olfato, paladar e teor de umidade das sementes germinadas está relacionado com o tempo e as condições de luz e temperatura (VIJAYAKUMARU et al., 1998). Por sua vez, a umidade determina mudanças físicas e químicas, como a composição de carboidratos solúveis (KADLEC et al., 2001), fitatos e alcaloides (VIDAL et al., 1994) e nível de vitamina C (DONANGELO et al., 2000), que modificam o valor nutritivo das leguminosas.
No processo de germinação as sementes são lavadas com água destilada, e armazenadas em uma determinada temperatura e umidade, e passam por tratamentos térmicos em alguns intervalos. Neste processo há uma diminuição na quantidade de inibidores de tripsina, taninos e ácidos fíticos (RIBEIRO; IDA; DE OLIVEIRA, 1999). 5.2.2.3 Irradiação
A irradiação é um tratamento com radiação ionizante. O tratamento consiste em submeter o alimento, embalado ou a granel, a uma quantidade controlada dessa radiação, por um tempo e objetivos bem determinados (BARRETO, 2010). Está técnica é utilizada para eliminar microrganismos e desinfetar os grãos estendendo sua vida útil e reduzindo as perdas da safra durante a armazenagem do produto (NASCIMENTO, 1992), podendo ser aplicada em alimentos que são consumidos crus ou processados (MOURA et al., 2005). Estudos com diferentes doses de irradiação comprovam a redução dos antinutrientes: inibidores de tripsina, fitatos e taninos (TOLEDO, 2006; BRIGIDE, 2002).
5.2.2.4 Outros métodos
O tratamento químico consiste na lavagem do farelo, grão de soja moída e peneirados, com soluções. Essas soluções podem ser: água acidificada (pH 1,0); etanol P.A com metanol P.A. e água, na proporção de 45:45:10; etanol P.A. acidificado (pH 1,0);
etanol P.A. e água, na proporção de 70:30 (pH 1,0); água acidificada e etanol P.A., utilizados individualmente em duas lavagens (TAFFAREL BERGAMIN et al., 2013).
A técnica de melhoramento genético consiste na modificação nos genótipos dos grãos de soja melhorando o aproveitamento das funções fisiológicas da planta. O melhoramento genético proporciona o aumento no teor de proteínas, melhor balanceamento de aminoácidos essenciais e redução dos fatores antinutricionais (PEREIRA et al., 2004).
Na técnica de fitase exógena utiliza-se enzimas fitases com atividades fosfomonoesterase capazes de hidrolisar o ácido fítico produzindo ortofosfato inorgânico e uma serie de ésteres fosfóricos menores, desativando o àcido fítico (FRONTELA et al., 2008).
5.3 Avaliação da qualidade do processamento de amostras de produtos comerciais de soja destinado a alimentação humana por meio da determinação de sua atividade ureática
Foram realizadas análises da atividade de urease nas amostras de produtos comerciais de soja compradas em um ponto comercial na cidade de Lorena -SP. De acordo com o Compêndio de Alimentação Animal (2005) (Tabela 10) como a farinha de soja teve um resultado de atividade de urease igual a 0.01 encontra-se dentro da classificação excelente (Tabela 11). A proteína de soja miúda e proteína isolada de soja tiveram a atividade de urease igual a 0.02, portanto classificadas de acordo com esse mesmo critério como excelentes (Tabela 11). No entanto para amostra de extrato de soja natural, que apresentou atividade de urease de 0.05 (Tabela 11), tem-se sua classificação como boa.
Tabela 11- Atividade de urease de amostras obtidas do processamento da soja in natura. Amostra Atividade de Uréase Classificação
Farinha de Soja 0,01 Excelente
Extrato de Soja Natural 0,05 Boa
Proteína de Soja Miúda 0,02 Excelente Proteína Isolada de soja 0,02 Excelente
Fonte: Autoria própria
O índice de urease é a técnica mais comum para avaliar a qualidade do tratamento térmico no processamento do grão de soja (LOPES, 2015). Essa técnica determina a atividade da enzima urease presentes na soja, que é destruída pela ação do calor. Assim os
fatores antinutricionais seriam desativados com a ação do calor (BORGES et al., 2003). Portanto, se o tratamento térmico foi eficiente na destruição da enzima de urease serve de indicativo para desativação dos fatores antinutricionais.
O processo térmico comum entre todas as amostras é o cozimento, onde a temperatura ideal está entre 70 ºC a 105 ºC e a umidade em 20 % (MIURA et al., 2005 & MENDES et al., 2004). Na literatura tem-se que para a desativação dos antinutrientes a temperatura deve estar entre 95 ºC a 130 ºC e umidade superiores a 10 % (EMBRAPA, 2001). Assim, a etapa de cozimento no processamento das amostras de soja in natura pode ter sido responsável por grande parte da desativação dos fatores antinutricionais (Tabela 11).
Esse fato confirmou-se com os resultados obtidos com a análise da atividade de urease na amostra de proteína isolada de soja, em que tem-se após o processo de cozimento apenas um tratamento térmico por banho-maria em temperaturas baixas em torno de 55 ºC (COGAN et al, 1967). No entanto, como as amostras analisadas neste trabalho são comerciais não se tem um histórico da real temperatura utilizada nesse processo de cozimento para obtenção da proteína isolada de soja.
O grão cru da soja apresenta atividade de urease de 2.0 a 2.5 (BUTOLO, 2002). Como mencionado anteriormente no texto, Brito e tal. (2006) menciona quão desafiador é determinar a quantidade exata de calor para garantir maior qualidade nutricional desses ingredientes, pois se a quantidade de calor for insuficiente não haverá eliminação adequada dos fatores antinutricionais, e se houver superaquecimento poderá resultar destruição de alguns aminoácidos.
Assim, estes autores citam que o princípio do método da atividade de urease é baseado na desativação da enzima urease nas mesmas condições que os inibidores de proteases e lecitinas, considerando como valores ideais de 0,05 a 0,30 estando como classificação “boa” de acordo com Compêndio de Alimentação Animal (2005) (Tabela 10)
Estes valores estão de acordo com a legislação federal (portaria nº7, de 09 de novembro de 1988) que estabelece que para a utilização do farelo de soja na alimentação animal os valores de atividade de urease deve estar entre 0.05 a 0.30. Já as indústrias brasileiras estabelecem valores entre 0.03 e 0.12 (LIMA et al, 2010).
Dessa forma, usando os critérios da legislação federal (portaria nº7, de 09 de novembro de 1988) para avaliar a qualidade do processamento de amostras de produtos comerciais de soja por meio da determinação de sua atividade ureática tem-se que apenas o extrato hidrossolúvel está dentro do valor ideal (Tabela 11).
Para os outros produtos analisados o valor está abaixo do exigido por esta legislação federal. Este fato, de acordo com Brito e tal. (2006), pode estar indicando que houve excesso de calor no processamento desses respectivos produtos comerciais que apesar de eficiente para a desativação dos fatores antinutricionais (Tabela 10) pode contribuir também para a desnaturação de aminoácidos no processamento da soja in natura.
6 CONSIDERAÇÕES FINAIS
A soja é extremamente importante para economia brasileira de acordo com sua porcentagem no PIB brasileiro. O Brasil é o maior exportador de soja e o segundo maior produtor mundial o que enfatiza sua importância para o comércio e agricultura brasileira.
Com relação a sua importância na alimentação humana ressalta-se os excelentes valores nutricionais da soja, fazendo com que cada vez mais a soja esteja presente na alimentação humana, principalmente por ser rica em proteínas. Tem-se também sua suplementação em diversos alimentos comerciais com o intuito de melhorar o valor nutricional destes alimentos.
Com relação aos produtos provenientes do processamento da soja in natura constatou-se interesse industrial em obter produtos destinados a alimentação humana com maiores teores de proteína, como por exemplo os isolados proteicos de soja (> 90% de proteína da soja). A soja possui fatores antinutrionais que devem ser desativados nos produtos destinados ao consumo humano. No processamento destes produtos o tratamento térmico é um dos métodos mais utilizados e eficientes na desativação desses fatores antinutrionais.
Com relação à avaliação da qualidade do processamento de amostras de produtos comerciais de soja destinados a alimentação humana por meio da determinação de sua atividade ureática conclui-se que de acordo com a legislação federal (portaria nº7, de 09 de novembro de 1988) que apenas a amostra de extrato hidrossolúvel encontrou-se dentro do valor ideal.
Para os outros produtos analisados como farinha de soja, proteína texturizada de soja e isolado de soja observou-se valores inferiores ao recomendado para um produto de boa qualidade, indicando excesso de calor durante a etapa de tratamento térmico. Estes resultados indicaram que o excesso de calor no tratamento térmico pode ter, além de desativado os fatores antinutricionais, contribuído para o favorecimento da desnaturação de outros nutrientes importantes à saúde humana presentes na soja in natura.
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