Desenvolvimento e caracterização de um isolado protéico de soja modificado com perfil de solubilidade da caseína do leite humano

Abstract

O Brasil destaca-se como o segundo maior produtor de soja no mundo. A utilização de seus derivados, sob a forma de ingredientes funcionais em alimentos, tem proporcionado melhor aceitação desses produtos no País. Dentre os processos de obtenção dos produtos protéicos de soja, o isolado protéico de soja (IPS) é o mais elaborado, contendo alto teor de proteína. Estudos têm demonstrado que as alterações nos processos tecnológicos podem modificar uma determinada propriedade funcional. Porém, poucos trabalhos avaliaram se essa modificação afetaria a qualidade protéica. Portanto, este trabalho visou modificar dois isolados protéicos de soja comerciais (IPSNB e IPSLH) por meio da alteração do seu perfil de solubilidade. Para tanto, foi utilizado um tratamento ácido moderado e sal de polifosfato, de modo que apresentassem curvas de solubilidade semelhantes à da caseína humana. Adicionalmente, também foi avaliado o grau de influência da modificação conduzida sobre as propriedades químicas e funcionais e sobre a qualidade protéica desses isolados. Os isolados protéicos de soja modificados NB e LH (IPSMNB e IPSMLH) apresentaram, respectivamente, teores médios de umidade (6,60 e 6,20%) significativamente (p < 0,05) inferiores aos isolados comerciais (9,41 e 9,25%). O teor médio de lipídios foi inferior a 0,5% para ambos IPS. O teor de proteína do IPSMNB e do IPSMLH foi de 82,60 e 83,61%, respectivamente, inferiores aos recomendados pela legislação (88,00%). Entretanto, os teores de cinzas desses isolados foram de 11,15 e 11,59%, significativamente (p < 0,05) superiores aos IPSNB (4,37%) e IPSLH (5,00%), o que justifica os menores valores de proteínas obtidos para esses isolados. Sugere-se incluir uma etapa adicional ao processo produtivo dos isolados, com o objetivo de diminuir o conteúdo de sais encontrados neste estudo. O teor médio de carboidratos variou de 4,18 a 5,75%, não havendo diferença (p>0,05) estatística entre os IPS. Os teores médios de cobre nos IPS variaram de 18,22 a 20,67 mg/g, de ferro 90,14 a 105,49 mg/g, de manganês 12,20 a 14,19 mg/g, de zinco 24,91 a 32,80 mg/g, de cálcio 0,12 a 0,19%, de magnésio 0,03 a 0,04% e de potássio 0,13 a 0,70%. Os teores de sódio dos IPSMNB (3,31%) e IPSMLH (3,64%) foram significativamente (p < 0,05) superiores aos dos IPSNB (0,74%) e IPSLH (0,70%). O perfil de solubilidade dos IPS modificados foi semelhante ao da caseína humana, na faixa de pH de 2,0 a 5,0. O IPSNB apresentou significativamente (p < 0,05) maior capacidade de absorção de água do que os outros isolados, em todas as faixas de pH analisadas. Não houve diferença significativa (p > 0,05) nos valores de capacidade de absorção de óleo entre os isolados comerciais e modificados. A atividade emulsificante variou entre os tratamentos, principalmente em função do pH. Os IPS comerciais apresentaram valores de estabilidade emulsificante (EE) praticamente constantes em toda faixa de pH estudada. Entretanto, para os IPS modificados observou- se ligeira queda na EE em pH 6,0, com diminuição acentuada nos valores de pH 7,0 e 8,0. De modo geral, verificou-se que a modificação dos IPS comerciais melhorou a sua capacidade de formação de espuma. Os valores médios de PER (Protein Efficiency Ratio) e RPER (Relative Protein Efficiency Ratio) dos IPS variaram de 2,19 a 2,63% e de 58,22 a 69,94%, respectivamente, sendo significativamente (p<0,05) inferiores aos encontrados para a caseína (3,77 e 100,00%). Os valores médios de NPR (Net Protein Ratio) e RNPR (Relative Net Protein Ratio) dos tratamentos foram significativamente (p < 0,05) menores que os da dieta-padrão de caseína (4,55 e 100,00%) e oscilaram de 3,21 a 3,64% e de 70,61 a 80,31%, respectivamente. Não houve diferença (p > 0,05) significativa entres os valores de PER e NPR entre os IPS comerciais e modificados. Os valores de DV dos IPSNB (94,16%), IPSMNB (93,52%) e IPSMLH (93,01%) não diferiram (p > 0,05) significativamente dos da caseína (95,52%) e entre eles. Contudo, a DV da caseína foi significativamente maior (p < 0,05) que a DV do IPSLH (89,44%). A modificação do IPSLH permitiu melhoria na DV, quando comparada com a caseína. Entretanto, não houve diferença entre o IPSLH e o IPSMLH, o que sugere que pode haver relação entre solubilidade e DV. Os valores de PDCAAS estiveram na faixa de 81 a 86%. Além disso, supõe-se que os PDCAAS dos isolados modificados possam estar superestimados, em razão de se ter considerado o mesmo teor de aminoácidos dos IPS comerciais. Portanto, a modificação dos IPS comerciais, por meio da combinação de tratamento ácido e sal de polifosfato, proporcionou algumas alterações nas suas propriedades químicas e funcionais. Já na qualidade protéica, observou-se apenas melhora na DV do IPSMLH em relação à dieta-padrão de caseína.

Brazil has an outstanding position as the second largest soybean producing- country worldwide. The use of soybean derivatives as functional ingredients in food has led to a better acceptance of these products by consumers. Among the processed soybean protein products, soybean protein isolate (SPI) is the most elaborate, containing high protein content. Studies have shown that technological processing alterations may alter a particular functional property. However, few studies have evaluated whether such alteration would affect protein quality. Thus, this work aimed to modify two commercial soybean protein isolates (IPSNB and IPSLH) by altering their solubility profile. A moderate acid and polyphosphate salt treatment was applied so as to present solubility curves similar to that of human casein. The degree of the modification effect on the chemical and functional properties and protein quality of these isolates was also evaluated. The modified soybean protein isolates NB and LH (IPSMNB and IPSMLH) presented, respectively, mean moisture contents (6.60% and 6.20%) significantly (p<0.05) lower compared to the commercial isolates (9.41% and 9.25%). The mean lipid content was lower than 0.5% for both SPIs. IPSMNB and IPSMLH protein content was 82.60% and 83.61%, respectively lower than those recommended by legislation (88.00%). However, the ash content of these isolates was respectively 11.15% and 11.59%, significantly (p < 0.05) higher than those of IPSNB (4.37%) and IPSLH (5.00%), justifying the lower protein values obtained for these isolates. We suggest an additional phase be added to the isolate productive process to decrease the salt content found in these studies. Mean carbohydrate content ranged from 4.18 to 5.75%, with no significant difference (p > 0.05) being found between the SPIs. The SPI mean content ranges were the following: copper, (18.22 to 20.67 mg/g) iron (90.14 mg/g to 105.49 mg/g), manganese (12.20 to 14.19 mg/g), zinc (24.91 mg/g to 32.80 mg/g), calcium (0.12 to 0.19%), magnesium (0.03 to 0.04%) and potassium (0.13 to 0.70%). Sodium contents of IPSMNB (3.31%) and IPSMLH (3.64%) were significantly (p < 0.05) higher than those of IPSNB (0.74%) and IPSLH (0.70%). The modified SPI solubility profile was similar to that of human casein in the pH range from 2.0 to 5.0. IPSNB showed significantly (p < 0.05) higher water absorption capacity than the other isolates in all the pH ranges analyzed. No significant difference (p>0.05) was found in the oil absorption capacity values between the commercial and modified isolates. The emulsifying activity varied among the treatments, especially in function of the pH. The commercial SPIs presented emulsifying stability (ES) values practically constant throughout the pH range studied. However, for the modified SPIs, a slight ES drop was observed in pH 6.0, with a marked decrease in pH values 7.0 and 8.0. Overall, modification of the commercial SPIs improved their foam formation capacity. The PER (Protein Efficiency Ratio) and RPER (Relative Protein Efficiency Ratio) mean values of the SPIs varied from 2.19 to 2.63 and from 58.22 to 69.94%, respectively, being significantly (p < 0.05) lower than those found for casein (3.77 and 100.00). The NPR (Net Protein Ratio) and RNPR (RelativeNet Protein Ratio) mean values of the treatments were significantly (p<0.05) lower than the casein standard diet (4.55 and 100.00). oscillating from 3.21 to 3.64 and 70.61 to 80.31%, respectively. No significant difference (p > 0.05) between the PER and NPR values was found between the commercial and modified SPIs. The DV values of NBSPI (94.16%), IPSMNB (93.52%) and IPSMLH (93.01%) did not differ (p > 0.05) significantly from those of casein (95.52%) and between them. However, the casein DV was significantly higher (p<0.05) than that of the IPSLH (89.44%). IPSLH modification allowed DV improvement when compared to casein. However, no difference was observed between IPSLH and IPSMLH, suggesting that there may be a relation between solubility and DV. The PDCAAS values ranged from 81 to 86%. The PDCAAS of the modified isolates are thought to be overestimated since the same amino acid content of the commercial SPI was considered. Thus, modification of commercial SPIs by combining acid treatment and polyphosphate salt caused some alterations in their chemical and functional properties while for protein quality enhancement, enhanced IPSMLH DV was observed only in relation to the casein standard diet.