Techno-functional characterization of protein concentrate from common white beans (Phaseolus vulgaris L.)

Abstract

This study aimed to characterize the physicochemical and technofunctional properties of the protein concentrate obtained from common white bean (Phaseolus vulgaris L.) and, thereby, to assess its potential application in the food industry. The approach also included a comprehensive review of the economic and nutritional importance of white bean, followed by the investigation of protein extraction methods, amino acid composition, structure of major proteins, application of white bean in food product development, and related challenges. Analyses revealed that white bean proteins exhibit a high content of essential amino acids, particularly lysine, leucine, and valine, as well as elevated concentrations of glutamic and aspartic acids, which may enhance functional properties such as emulsification, gel formation, and foam stability. The studies indicated that protein solubility varies according to pH and ionic strength and can be modulated by the addition of salts or the application of emerging technologies such as ohmic heating and cold plasma. Technological limitations associated with the native structure of these proteins were also discussed, including low solubility near the isoelectric point and the requirement for high concentrations to form gels. Nevertheless, the results demonstrate that, when properly extracted and processed, white bean proteins display functional properties comparable to, or even surpassing, those of commercial sources such as soy and pea proteins. It is concluded that white bean protein concentrate holds strong potential as a functional ingredient for diverse food formulations, ranging from emulsified and aerated products to plant-based meat alternatives. Furthermore, the application of emerging technologies is emphasized as a promising strategy to enhance protein functionality and broaden its applicability across different food matrices. Keywords: plant-based; vegetable protein concentrate; alternative proteins; emerging technologies; technofunctional properties

Este trabalho teve como objetivo caracterizar as propriedades físico-químicas e tecno-funcionais do concentrado proteico obtido do feijão comum branco (Phaseolus vulgaris L.), e através disso observar seu potencial para aplicação na indústria de alimentos. A abordagem também contemplou uma revisão ampla sobre a importância econômica e nutricional do feijão branco, seguida da investigação dos métodos de extração proteica, composição de aminoácidos, estrutura das proteínas majoritárias, aplicação do feijão branco no desenvolvimento de produtos alimentícios e os desafios a serem considerados. As análises revelaram que as proteínas do feijão branco apresentam elevado teor de aminoácidos essenciais, com destaque para lisina, leucina e valina, além de alta concentração de ácidos glutâmico e aspártico, o que pode favorecer propriedades como emulsificação, formação de gel e estabilidade de espuma. Os estudos indicaram que a solubilidade das proteínas varia conforme o pH e a força iônica, sendo possível modulá-la por meio da adição de sais ou aplicação de tecnologias emergentes como aquecimento ôhmico e plasma frio. Foram também discutidas limitações tecnológicas associadas às proteínas em sua forma nativa, como baixa solubilidade em pH próximo ao ponto isoelétrico e necessidade de altas concentrações para formação de géis. No entanto, os resultados demonstram que, quando extraídas e processadas adequadamente, essas proteínas exibem propriedades funcionais comparáveis, ou superiores, às de fontes comerciais, como soja e ervilha. Conclui-se que o concentrado proteico de feijão branco pode possuir alto potencial como ingrediente funcional para formulações alimentícias diversas, desde produtos emulsificados e aerados até alternativas vegetais à carne. Ainda, ressalta-se a importância da aplicação de tecnologias emergentes para aprimorar sua funcionalidade e ampliar sua aplicabilidade em diferentes matrizes alimentícias. Palavras-chave: plant-based; concentrado proteico vegetal; proteínas alternativas; tecnologias emergentes; propriedades tecnofuncionais