Avaliação da qualidade proteica, da biodisponibilidade de ferro e da modulação da expressão gênica de proteínas envolvidas no metabolismo de ferro de alimentos inseridos no Programa de Biofortificação

Abstract

A deficiência de ferro é um problema nutricional que atinge milhares de pessoas no mundo e pode estar associada ao baixo consumo de vitamina A. Os alimentos biofortificados com ferro e vitamina A podem contribuir para aumentar o consumo desses nutrientes pela população, sem alterar seu hábito alimentar e o custo da alimentação. O objetivo do estudo foi avaliar a qualidade proteica e biodisponibilidade de ferro das combinações alimentares do arroz e feijão, e destes com a batata doce e abóbora biofortificadas, que fazem parte do programa de Biofortificação de micronutrientes promovido pelo Programa de Melhoramento Genético da EMBRAPA (BioFORT e HarvestPlus), bem como avaliar a expressão gênica de proteínas envolvidas no metabolismo de ferro e atividade antioxidante. O arroz e os feijões foram submetidos à cocção úmida e secos em estufa a 60°C por 17h. A abóbora e a batata doce foram secas in natura em estufa a 60oC por 18h. Foram analisados a composição centesimal, carotenoides totais, fitato, fenólicos totais e os minerais ferro e zinco, das farinhas dos alimentos. Foram realizados dois experimentos. No primeiro experimento avaliou-se a qualidade proteica in vivo (período de 14 dias), o perfil de lipídios e de ácidos graxos de cadeia curta (AGCC) e a glicemia (período de 28 dias) de animais alimentados com as seguintes combinações (n=6): arroz+feijão caupi (AFC), arroz+feijão pontal (AFP), arroz+feijão caupi+abóbora (AFCA), arroz+feijão pontal+abóbora (AFPA), arroz+feijão caupi+ batata doce (AFCB) e arroz+feijão pontal+batata doce (AFPB), um controle negativo (aproteico) e um controle positivo (caseína). Foram calculados os índices de qualidade proteica: coeficiente de eficiência proteica (PER), razão proteica líquida (NPR) e digestibilidade verdadeira (DV). Os índices PER e NPR dos grupos testes não diferiram (p≥0,05) do grupo caseína, indicando elevada qualidade proteica. A DV dos grupos teste foi inferior (p<0,05) à caseína, no entanto os grupos contendo feijão caupi AFC, AFCA e AFCB apresentaram DV superior (p≥0,05) aos demais grupos testes contendo feijão pontal em suas dietas. Os grupos AFPA e AFPB reduziram (p<0,05) a glicemia de jejum em comparação ao padrão caseína. Não houve alteração no perfil de lipídios séricos (p≥0,05). As combinações alimentares apresentaram maior (p<0,05) excreção de lipídios fecal. A excreção de ácido propiônico foi maior (p≥0,05) no grupo AFCB e a concentração de ácido butírico maior (p≥0,05) nos grupos AFCA e AFCB, ambos contendo feijão caupi. A excreção de ácido acético foi maior (p≥0,05) no grupo caseína. A combinação de alimentos previstos no programa de biofortificação de micronutrientes mostrou-se tão eficiente quanto à caseína para promover o crescimento e desenvolvimento dos animais, além dos efeito hipoglicemiante das combinações alimentares com feijão pontal. No segundo experiemento foi avaliada a biodisponibilidade de ferro, a expressão de proteínas envolvidas no metabolismo de ferro e o efeito antioxidante. A biodisponibilidade do ferro foi avaliada por bioensaio pelo método de depleção/repleção (período de 36 dias). Foram testados sete grupos experimentais (n=7): Feijão Pontal (FP); Arroz+Feijão Pontal (AFP); Feijão Pontal+Batata Doce (FPBD); Feijão Pontal+Abóbora (FPA); Feijão Pontal+Arroz+ Batata Doce (FPABD); Feijão Pontal+Arroz+Batata Doce (FPAA); Controle Positivo (Sulfato Ferroso). Foram avaliados os índices: ganho de hemoglobina (GHB), Eficiência de Regeneração da Hemoglobina (HRE) e Valor Biológico Relativo do HRE (RBV- HRE). A expressão gênica das proteínas DMT-1, DcytB, ferroportina, hephaestina, transferrina e ferritina, foi avaliada por meio de RT-PCR. Avaliou-se a capacidade antioxidante total do plasma (CAT). O GHb dos grupos experimentais foi semelhante ao controle (p≥0,05), exceto para os grupos FP e A+FP. Os grupos teste apresentaram níveis similares (p≥0,05) de HRE, sendo superior (p<0,05) o controle, exceto para o grupo FP. Os animais que receberam dietas contendo alimentos biofortificados com carotenoides apresentaram maior (p<0,05) expressão da DMT-1, DcytB e ferroportina. Todos os grupos, exceto o FP, apresentaram CAT semelhante (p≥0,05). A associação de arroz e feijão, e estes a alimentes ricos em carotenoides favoreceu a expressão gênica de proteínas envolvidas no metabolismo de ferro, favorecendo a biodisponibilidade de ferro e a capacidade antioxidante.

Biofortified foods with iron and carotenoids is a promising strategy to overcome these nutrient deficiencies, without changing food habit and costs. The objective of the study was to evaluate the protein quality and bioavailability of iron from food combinations of rice and beans, and those with sweet potato and pumpkin biofortified, which are part of Biofortification program of micronutrients promoted by the Genetic Improvement Program of EMBRAPA (BioFORT and HarvestPlus), and to assess the gene expression of proteins involved in iron metabolism and antioxidant activity. The rice and beans were cooked and dryed moist and dry in oven at 60 ° C for 17h. The pumpkin and sweet potatoes were dried in natura in oven at 60oC for 18h. We analyzed the chemical composition, carotenoids, phytate, total phenolic, iron and zinc. Two experiments were conducted. In the first experiment it was evaluated the in vivo protein quality (14 days), the profile of lipids, short chain fatty acids (SCFA) and blood glucose (28 days) from animals fed with the following combinations (n = 6): Rice + Caupi Bean (RCB), Rice + Pontal Bean (RPB), Rice + Caupi Bean + Pumpkin (RCBP), Rice + Pontal Bean + Pumpkin (RPBP), Rice + Caupi Bean + Sweet potato (RCBS) and Rice + Pontal Bean + Sweet potato (RPBS), and a negative control (protein-free) and a positive control (casein). The protein quality indices were calculated: protein efficiency ratio (PER), net protein ratio (NPR) and true digestibility (TD). The PER and NPR of the experimetal groups did not differ (p≥0.05) from the casein group, indicating high protein quality. The TD of the test groups was lower (p <0.05) than casein, however the groups containing Caupi bean resented TD higher (p≥0.05) than the other test groups containing Pontal bean. The RPBP and RPBS groups reduced (p <0.05) fasting plasma glucose compared to casein. No change in serum lipid profile (p≥0.05). No difference was found for lipid profile among experimental groups (p>0.05). Animals feed food combinations had higher (p <0.05) fecal lipid excretion. The acetic acid excretion was higher (p≥0.05) in the casein group. The combination of food provided for in micronutrient biofortification program presented high protein quality, and the combinations with pontal beans presented hypoglycemic effect. In the second experiment it was evaluated iron bioavailability, the gene expression of proteins involved in iron metabolism and antioxidant activity. The iron bioavailability was assessed by bioassay by the method of depletion-repletion (36 days). It were tested seven experimental groups (n=7): Pontal Bean (B); Rice + Pontal Bean (RB); Pontal Bean + Pumpkin (BP); Pontal Bean + Sweet Potato (BS); Rice + Pontal Bean + Pumpkin (RBP); Rice + Pontal Beans + Sweet Potato (RBS), Positive Control (ferrous sulfate). We evaluated hemoglobin gain (HG), Hb regeneration efficiency (HRE) and relative biological value of HRE (HRE of RBV). The gene expression of proteins DMT-1, Dcytb, ferroportin, hephaestin, transferrin and ferritin was evaluated by RT-PCR. It was evaluated the plasma total antioxidant capacity. The experimental groups showed values of GHb similar to the control, except for the groups B and RB. The test groups showed similar levels of HRE, which were higher than the control, except for the group B. The animals fed with biofortified foods with carotenoids had higher (p <0.05) expression of DMT-1, DcytB and ferroportin. All groups except the FP showed similar plasma total antioxidant capacity (p≥0.05). The combination of rice and beans, and those with foods rich in carotenoids favored the gene expression of proteins involved in iron metabolism, and hence the bioavailability of iron and the antioxidant capacity.