Hambúrgueres vegetais à base de sorgo e isolado proteico de feijão-caupi: biodisponibilidade de ferro e efeitos no balanço redox e na saúde intestinal in vivo

Abstract

A demanda por alimentos plant-based tem impulsionado o desenvolvimento de produtos com valor nutricional e benefícios à saúde. O sorgo (Sorghum bicolor) e o feijão-caupi (Vigna unguiculata) destacam-se pelo conteúdo nutricional e bioativo para elaboração de análogos de carne. Este estudo avaliou hambúrgueres vegetais de sorgo (CMSXS 3019, com taninos; e BRS 310, sem taninos) e isolado proteico de feijão-caupi quanto à biodisponibilidade de ferro, balanço redox e saúde intestinal em ratos Wistar. Os hambúrgueres foram caracterizados quanto à composição centesimal, teores de ferro, fitato e taninos condensados, e razões molares fitato/ferro e tanino/ferro. Adotou-se o modelo de depleção/repleção de hemoglobina com 28 ratos Wistar machos recém-desmamados. Os animais receberam dieta AIN- 93G isenta de ferro por 21 dias e, posteriormente, dietas contendo sulfato ferroso (controle) ou os hambúrgueres vegetais como fonte de ferro por 19 dias, divididos em quatro grupos (n = 7): sulfato ferroso (SF), hambúrguer de sorgo sem taninos (HST), hambúrguer de sorgo com taninos (HCT) e hambúrguer comercial (HCO). Avaliaram-se ganho de peso, consumo e eficiência alimentar, ingestão de ferro, dosagem de hemoglobina, ferro sérico e hepático, ferritina e transferrina, incorporação de ferro na hemoglobina, eficiência de regeneração da hemoglobina (HRE) e seu valor biológico relativo (RBV-HRE). Analisou-se a expressão gênica de ferritina, transferrina, Dmt1, Sod1 e Nrf2. Para o balanço redox, dosaram-se TBARS, óxido nítrico (NOx) e superóxido dismutase (SOD). A saúde intestinal foi avaliada por histomorfometria duodenal e colônica, pH cecal e umidade fecal. Os dados foram analisados por ANOVA one-way e Newman–Keuls ( = 0,05). HST e HCT apresentaram composição proximal semelhante, enquanto o HCO apresentou maiores teores para a maioria dos componentes, exceto fibra solúvel, carboidrato e ferro. Fitato foi detectado em HST e HCT, e taninos apenas em HCT. No ensaio biológico, os grupos não diferiram quanto a consumo, ganho de peso ou eficiência alimentar. Após a repleção, o HCT apresentou maior hemoglobina final, HRE e RBV- HRE, enquanto o HST teve a menor HRE. O ferro hepático e sérico foram menores no HCT. HCT e HCO apresentaram maior expressão de ferritina hepática, enquanto HST expressou mais transferrina e SF mais Dmt1 duodenal. HCT e HCO reduziram a concentração de NOx e HCT aumentou a expressão de Nrf2, sem diferenças em TBARS, SOD ou Sod1. As dietas com hambúrguer vegetal (HST, HCT e HCO) reduziram o pH cecal e aumentaram a largura das vilosidades duodenais e a área de células caliciformes no cólon frente ao SF. HCT e HCO aumentaram as células caliciformes por cripta duodenal. Conclui-se que os taninos condensados não comprometeram a biodisponibilidade do ferro; a formulação com taninos apresentou maior eficiência de regeneração de hemoglobina, modulação antioxidante e efeitos favoráveis sobre a morfometria intestinal, mostrando o potencial promissor da combinação de sorgo e feijão-caupi. Palavras-chave: taninos condensados; polifenóis; metabolismo de ferro; estresse oxidativo; histomorfometria intestinal; análogos de carne.

The demand for plant-based foods has driven the development of products with nutritional value and health benefits. Sorghum (Sorghum bicolor) and cowpea (Vigna unguiculata) stand out for their nutritional and bioactive content for developing meat analogues. This study evaluated sorghum-based burgers (CMSXS 3019, tannin- containing; and BRS 310, tannin-free) with cowpea protein isolate regarding iron bioavailability, redox balance, and intestinal health in Wistar rats. Burgers were characterized for proximate composition, iron, phytate, condensed tannins, and phytate-to-iron and tannin-to-iron molar ratios. The hemoglobin depletion–repletion model was used with 28 newly weaned male Wistar rats fed an iron-free AIN-93G diet for 21 days, followed by 19 days on experimental diets containing ferrous sulfate (control) or plant burgers as iron sources, divided into four groups (n = 7): ferrous sulfate (FS), tannin-free sorghum burger (TFSB), tannin-containing sorghum burger (TCSB), and commercial burger (COB). Body weight gain, food intake, feed efficiency, iron intake, hemoglobin, serum and hepatic iron, ferritin, transferrin, iron incorporation into hemoglobin, hemoglobin regeneration efficiency (HRE), and relative biological value of HRE (RBV-HRE) were evaluated. Gene expression of ferritin, transferrin, Dmt1, Sod1, and Nrf2 was analyzed. For redox balance, hepatic TBARS, nitric oxide (NOx), and superoxide dismutase (SOD) levels were determined. Intestinal health was assessed by duodenal and colonic histomorphometry, cecal content pH, and fecal moisture. Data were analyzed by one-way ANOVA and Newman–Keuls test ( = 0.05). TFSB and TCSB showed similar proximate composition, whereas COB had higher levels of most components, except soluble fiber, carbohydrates, and iron. Phytate was present in TFSB and TCSB, and tannins only in TCSB. Groups did not differ in food intake, weight gain, or feed efficiency. After repletion, TCSB showed higher final hemoglobin, HRE, and RBV-HRE, while TFSB had the lowest HRE. Hepatic and serum iron were lower in TCSB. TCSB and COB showed higher hepatic ferritin expression, TFSB showed higher transferrin, and FS showed higher duodenal Dmt1 expression. TCSB and COB reduced NOx concentrations, and TCSB increased Nrf2 expression, with no differences in TBARS, SOD, or Sod1. Plant burger diets (TFSB, TCSB, COB) reduced cecal pH, increased duodenal villus width, and increased colonic goblet cell area compared with FS. TCSB and COB increased goblet cells per duodenal crypt. In conclusion, condensed tannins did not impair iron bioavailability; the tannin-containing formulation showed higher hemoglobin regeneration efficiency, antioxidant response modulation, and favorable effects on intestinal morphology, demonstrating the promising potential of combining sorghum and cowpea protein isolate. Keywords: condensed tannins; polyphenols; iron metabolism; oxidative stress; intestinal histomorphometry; meat analogues