Estudo do perfil das proteínas da soja : separação e caracterização das frações

Abstract

A soja está exclusivamente posicionada para ajudar a atender as necessidades calóricas e proteicas de uma população global crescente, sendo que a proteína de soja é a principal alternativa vegetal às proteínas animais. A fração proteica da soja é formada por um conjunto de diferentes proteínas, cujas características físicas e químicas resultam em diferentes valores nutricionais e funcionalidades, como a capacidade de formar filmes, géis, espumas e emulsões. Ainda, cada fração de proteínas da soja (denominadas 2S, 7S, 11S e proteínas do soro) possui condições ótimas de processamento diferentes. O conhecimento da composição de proteínas do grão, obtido através da separação e caracterização das frações, possibilita a busca por um melhor rendimento das principais etapas do processo de produção de proteínas isoladas da soja, extração e precipitação diferencial. Além disso, permite a produção de produtos com propriedades específicas a partir das características individuais de cada fração. Neste trabalho, foi estudada a presença das principais frações proteicas no grão da soja através de precipitação diferencial por ponto isoelétrico, além de avaliar e comparar qualitativamente a capacidade de extração de proteínas por dois processos diferentes, Extração com Água e Extração com Tris-HCl. Ainda, buscou-se identificar a presença das frações de proteína no produto acabado e em resíduos de um processo industrial de produção de proteínas isoladas de soja. Foram empregadas as técnicas de caracterização de Eletroforese em Gel de Poliacrilamida com Dodecil-Sulfato de Sódio (SDS-PAGE) para a identificação de proteínas; Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) para a avaliação de estruturas celulares; e Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) para avaliar a quantidade residual de proteína nos resíduos sólidos após a extração com os dois métodos Os resultados da eletroforese mostraram a presença das quatro principais frações proteicas no farelo de soja desengordurado, sendo que a quantificação de proteínas pelo Método de Bradford indicou uma melhor extração destas proteínas do material inicial pelo método com Tris-HCl, quando comparado ao método com água. Foram identificadas também as frações residuais 11S no resíduo sólido industrial (composto normalmente por carboidratos insolúveis) e 7S no resíduo líquido industrial (composto normalmente por carboidratos solúveis, proteínas da Fração 2S e do soro). A análise por FTIR corroborou os resultados obtidos pelo Método de Bradford, indicando níveis maiores de proteína residual no resíduo sólido após a extração pelo método Extração com Água, em comparação com o método Extração com Tris-HCl. A análise de MEV revelou a remoção de corpos proteicos durante ambos os métodos de extração, bem como a presença de esferossomos de óleo residual. Conclui-se que o material de partida do processo produtivo de proteínas isoladas de soja contém frações proteicas importantes, mas também que há perdas de frações durante o processamento. O procedimento de precipitação diferencial mostrou-se promissor para a separação de frações proteicas. A extração pelo método com Tris-HCl recuperou uma quantidade maior de proteínas do que a extração com água. Estudos futuros incluem a quantificação das frações e a investigação das correlações entre as variáveis do processo industrial e a composição final da proteína isolada de soja em termos das suas frações

Soy is uniquely positioned to help meet the caloric and protein needs of a growing global population, with soy protein being the primary plant-based alternative to animal proteins. The protein fraction of soy consists of a diverse set of proteins, each with distinct physical and chemical characteristics that result in varying nutritional values and functionalities, such as the ability to form films, gels, foams, and emulsions. Moreover, each protein fraction of soy (referred to as 2S, 7S, 11S, and serum proteins) has different optimal processing conditions. Understanding the protein composition of the bean, obtained through fractionation and characterization, enables the pursuit of improved yields in key steps of the isolated soy protein production process – extraction and differential precipitation. Furthermore, it facilitates the production of products with specific properties based on the individual characteristics of each fraction. In this work, the presence of key protein fractions in soybeans was studied through differential precipitation based on the isoelectric point, alongside the qualitative evaluation and comparison of the protein extraction capacity of two different methods named Water Extraction and Tris-HCl Extraction. Additionally, the aim was to identify the presence of protein fractions in the final product and residues from an industrial process of isolated soy proteins. Techniques employed for characterization included Sodium Dodecyl Sulfate Polyacrylamide Gel Electrophoresis (SDS-PAGE) for protein identification, Scanning Electron Microscopy (SEM) for cellular structure assessment, and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) to assess residual protein levels in solid residues after extraction using the two methods Electrophoresis results revealed the presence of the four main protein fractions in the tested defatted soybean meal, with the Bradford Method protein quantification indicating better extraction of these proteins from the initial material using the Tris-HCl method compared to the water method. A residual 11S fraction identified in the industrial solid residue (typically composed of insoluble carbohydrates), and a 7S fraction found in the industrial liquid residue (typically composed of soluble carbohydrates, 2S, and serum proteins). FTIR analysis supported the Bradford Method results, indicating higher levels of residual protein in solid residues after extraction using the Water Extraction method compared to the Tris-HCl Extraction method. SEM analysis revealed the removal of protein bodies during both extraction methods, as well as the presence of residual oil-containing bodies. In conclusion, the starting material of the isolated soy proteins production process contains important protein fractions, but losses of fractions occur during processing. The differential precipitation procedure proved promising for protein fraction separation. Extraction using the Tris-HCl method recovered a higher amount of proteins compared to water extraction. Future studies involve fraction quantification and exploring correlations between industrial process variables and the final composition of isolated soy protein in terms of its fractions