Feijão comum branco (Phaseolus vulgaris): produção de isolado proteico, fracionamento cromatográfico e investigação das propriedades superficiais

Abstract

O estudo das propriedades reológicas superficiais é essencial na compreensão da formação e estabilização de sistemas envolvendo proteínas. A formação de filme interfacial viscoelástico e coeso podem ser avaliadas através da dinâmica de redução da tensão interfacial (σ). Diante de evidências científicas da atividade espumante de proteínas globulares de feijão e da necessidade de avaliar a propriedade reológica superficial, o objetivo deste estudo foi extrair, purificar e caracterizar a faseolamina e, avaliar os efeitos do pH e da concentração de NaCl e a presença de polissacarídeo na condição ácida salina sobre as propriedades reológicas superficiais do isolado proteico do feijão comum branco (IFB). Inicialmente, duas variáveis do processo da extração por solubilização salina, Proporção solvente (NaCl aq )/farinha desengordurada (Far des ) – X 1 e Temperatura – X 2 , foram estudadas sobre a atividade inibitória da α-amilase (αIA) do isolado e a purificação da faseolamina foi avaliada por cromatografia de interação hidrofóbica (HIC). Em seguida, por meio do método da gota pendente, foram avaliados os efeitos do pH (3, 5 e 7) e da concentração de NaCl (0 %, 1,5 % e 3,0 % m/v) e da presença de polissacarídeo (carboximetilcelulose CMC, goma arábica ou pectina LM) em meio ácido salino (pH 3 e 1,5 % m/v NaCl) sobre as propriedades reológicas superficiais do IFB. Apenas a proporção NaCl aq /Far des exibiu efeito sobre a αIA, o IFB exibiu αIA igual a 5274,03±86,67 U.g iso-1 e, na presença de β-mercaptoetanol, o perfil eletroforético obtido apresentou bandas de 97 kDa, 48 – 43 kDa, ~35 kDa e 20 – 18 kDa. Com base no perfil eletroforético, verificou-se que as frações proteicas obtidas na purificação não foram constituídas por proteínas isoladas. A variação do pH e da concentração de NaCl não possuíam efeito significativo (Pr>0,05) sobre os parâmetros de decaimento da σ. Constatou-se que IFB preparado em pH 5 sem NaCl apresentou a maior taxa de decaimento (k = 1,163 ms) e o menor valor de tensão interfacial de equilíbrio (σ eq = 9,173 mN/m). Os filmes superficiais exibiam estrutura gélica com comportamento viscoelástico, baixa concentração de NaCl favoreceu o aumento da viscoelasticidade em qualquer pH e os maiores valores de viscoelasticidade foram obtidos em amostras preparadas em pH 3, com ou sem Sal. Na presença de polissacarídeos, observou-se o favorecimento da redução da σ apenas na presença da goma arábica (11,5 – 7,17 mN/m), o comportamento viscoelástico dos filmes variava ao longo do tempo e dependia da identidade do polissacarídeo e, todos filmes formados possuíam estrutura gélica. Logo, concluiu-se que (i) a purificação da faseolamina por cromatografia HIC não foi eficiente e pode ser avaliada combinando-a com outra(s) técnica(s) cromatográfica(s), (ii) pH e concentração de NaCl não exibiram efeito significativo sobre os parâmetros de decaimento da σ e, (iii) em meio ácido (pH 3) salino (1,5 % m/v NaCl), além da presença, a identidade do polissacarídeo também pode interferir no desempenho das habilidades superficiais das proteínas globulares de feijão comum branco. Palavras-chave: Faseolamina. Atividade inibitória da α-amilase. Tensão interfacial. Interface ar/água. Viscoelasticidade. Carboximetilcelulose. Goma arábica. Pectina LM.

The study of superficial rheological properties is essential to understand the formation and stabilization of systems involving proteins. The formation of the viscoelastic and cohesive film can be evaluated through the dynamics of reducing the interfacial tension (σ). In the face of scientific evidence of the foaming activity of globular proteins in beans and the need to evaluate the surface rheological property, this study aimed was to extract, purify and characterize the phaseolamin and to evaluate the effects of pH and NaCl concentration and the presence of polysaccharides in the saline acid condition on the surface rheological properties of the protein isolate of white kidney beans (IFB). The effects of two variables of the extraction process by saline solubilization, solvent (NaCl aq )/defatted flour (BF def ) ratio – X 1 and temperature – X 2, were studied over the inhibitory activity of α-amylase (αIA) and the purification of the phaseolamin was evaluated by hydrophobic interaction chromatography (HIC). Through of the drop droplet method, the effect of pH (3, 5 and 7) and NaCl concentration (0 %, 1.5 % and 3.0 % w/v) and the presence of polysaccharide (carboxymethylcellulose CMC, gum arabic or pectin LM) in acid saline medium (pH 3.0 and 1.5 % w/v NaCl) over the surface rheological properties of IFB were evaluated. Only the NaCl aq /BF def ratio exhibited effect on αIA, the IFB exhibited αIA = 5274.03 ± 86.67 U.gi so-1 and the electrophoretic profile in the reducing condition obtained exhibited bands of 97 kDa, 48 - 43 kDa, ~ 35 kDa and 20 - 18 kDa. Based on the electrophoretic profile, it was found that the protein fractions obtained in the purification were not composed of pure proteins. The variation of pH and NaCl concentration had no significant effect (Pr>0.05) on the σ decay parameters. It was found that IFB prepared at pH 5 without NaCl showed the highest decay rate (k = 1.163 ms) and the lowest equilibrium interfacial tension value (σ eq = 9.173 mN/m). The superficial films exhibited a gel structure with viscoelastic behavior, low NaCl concentrations favored an increase in viscoelasticity at any pH and the highest values of the viscoelastic module were obtained in samples prepared at pH 3 with or without salt. In the presence of polysaccharides, it was observed that the reduction of σ was favored only in the presence of arabic gum (11.5 - 7.17 mN/m), that the viscoelastic behavior of the isolate films varied over time and depends on the polysaccharide identity and that the film formed had a structure similar to the gel network. Therefore, it was concluded that (i) purification of the phaseolamin by HIC chromatography was not efficient and can be evaluated by combining it with other chromatographic technique, (ii) pH and NaCl concentration had no significant effect on the decay parameters of σ and, (iii) in an acid medium (pH 3) saline (1.5% w/v NaCl), besides of the presence, polysaccharide identity can also to interfere in the performance of the surface abilities of globular proteins of white kidney beans. Keywords: Phaseolamin. Inhibitory activity of α-amylase. Interfacial tension. Air/water interface. Viscoelasticity. Carboxymethylcellulose. Arabic gum. LM pectin.