Production and characterization of alginate microparticles obtained by ionic gelation and electrostatic adsorption of concentrated soy protein / Produção e caracterização de micropartículas de alginato obtidas por gelificação iônica e adsorção eletrostática de concentrado proteico de soja

ABSTRACT: Microencapsulation is used for protection and release of bioactive compounds. Combination of encapsulation methods allows the production of matrices with better technological properties compared to the application of one of the methods alone. Use of ionic gelation produces porous microparticles, and coating it with a protein, by electrostatic interaction, may contribute to a better protection of the active compound. The objective of the research was to produce alginate microparticles (AG) through ionic gelation and to coat them with soluble protein from soy protein concentrate. Two factors were studied, calcium concentration during ionic gelation (0.8, 1.6 and 2.4% w/w) and pH (3.5 and 7.0) of the protein solution for electrostatic interaction. Zeta potential (ZP) of biopolymers and microparticles were determined. Microparticles were characterized according to its morphology, average size and size distribution, as well as protein adsorption. Microparticles presented (154-334μm) multinuclear distribution of active compound, continuous and smooth surface, with a great standard deviation considering average size. The calcium concentration did not influence the protein adsorption on microparticles.The pH used in protein adsorption showed significant effect, with higher adsorption occurring at pH 3.5 (6.5 to 6.7% w/w, dry basis,db, of adsorbed protein) compared to pH 7.0 (<2.0% w/w, db, of adsorbed protein) indicating that electrostatic interaction was determinant for the protein coating. At this situation, ionic gelation microparticles and proteins presented ZP with opposite charges (pH>pKa AG<Isoelectric point, IP).

RESUMO: A microencapsulação é utilizada para a proteção de compostos bioativos e controle de sua liberação. A combinação de métodos de encapsulação permite a obtenção de matrizes com melhores propriedades tecnológicas em relação às técnicas utilizadas individualmente. Na gelificação iônica são produzidas micropartículas porosas, e o recobrimento por interação eletrostática com uma proteína permite a obtenção de micropartículas mais protetivas. O objetivo do trabalho foi produzir micropartículas de alginato (AG) através da gelificação iônica e recobri-las com proteínas solúveis de concentrado proteico de soja. Dois fatores foram estudados, o teor de cálcio utilizado na gelificação iônica (0,8,1,6 e 2,4% m/m) e o pH (3,5 e 7,0) para o recobrimento eletrostático com uma camada proteica. Os potenciais zeta (PZ) dos biopolímeros e das micropartículas foram determinados. As micropartículas foram caracterizadas quanto a morfologia, tamanho médio e sua distribuição e quanto ao teor de proteína adsorvida nas situações estudadas. As micropartículas obtidas apresentaram-se (154-334μm) com recheio distribuído de forma multinuclear, com superfície continua e visualmente lisas, porém com variação grande no tamanho médio. A variação do teor de cálcio não foi significativa na adsorção proteica. O pH utilizado na adsorção proteica foi significativo, com adsorções muito maiores em pH 3,5 (6,5 - 6,7% m/m de proteína adsorvida, base seca) comparado ao pH 7,0 (<2,0% m/m de adsorção proteica, base seca), indicando que a interação eletrostática foi determinante no recobrimento proteico. Nesta situação, micropartículas AG e a proteína apresentam PZ com cargas opostas (pH>pKa AG<ponto isoeletrico, PI).

Os efeitos do farelo de aveia e da farinha de soja na resposta imune humoral de ratos alimentados com dieta hipercolesterolêmica / The effects of oat bran and soy flour on humoral immune response in rats fed hypercholesterolaemic diets

Estudos anteriores têm demonstrado os efeitos sobre o sistema imune e sobre os níveis de colesterol da dieta com fibra solúvel e proteína de soja em ratos. Nesse estudo, nós avaliamos os efeitos do farelo de aveia e da farinha de soja na resposta imune humoral de ratos Wistar tratados com dietas hipercolesterolêmicas. Os animais (6 grupos) foram alimentados com diferentes dietas por 6 semanas e inoculados duas vezes com antígeno (IgY). As amostras de plasma foram coletadas após cada inoculação e os níveis de anticorpos anti-IgY (IgM, IgG1 e IgG2a) foram avaliados por ELISA. Os animais que receberam 1% de colesterol apresentaram um aumento de IgG1 anti-IgY e uma redução de IgM e IgG2a anti-IgY em relação aos animais controle. Estes efeitos foram anulados em animais alimentados com 1% de colesterol e farelo de aveia ou aveia + proteína de soja, mas não em animais alimentados com 1% de colesterol e proteína de soja. As dietas contendo 1% de colesterol resultaram em lesões hepáticas e aumentaram o peso relativo do fígado e do baço, mas não afetaram o perfil lipídico, o ganho de peso e o consumo de alimentos ou eficiência na conversão alimentar. Em conclusão, uma dieta com alto teor de colesterol influencia na produção de classes de anticorpos em resposta a um antígeno de forma que pode ser revertida pelo farelo de aveia.

Previous studies have demonstrated the immunological and hypercholesterolaemic effects of soluble dietary fibre and soy protein in rats. In this study, we evaluated the effects of oat bran and soy flour on humoral immune response in Wistar rats fed hypercholesterolaemic diets. Animals (6 groups) fed with different diets for 6 wks were inoculated twice with antigen (IgY). Plasma samples were collected after each inoculation and anti-IgY antibody (IgM, IgG1 and IgG2a) levels were evaluated by ELISA. Animals receiving 1% cholesterol presented an increase in anti-IgY IgG1 and a reduction in anti-IgY IgM and IgG2a relative to control animals. These effects were abrogated in animals fed 1% cholesterol and oat bran or oat bran+soy protein, but not in animals fed 1% cholesterol and soy protein. Diets containing 1% cholesterol resulted in hepatic lesions and higher liver and spleen relative weights, but did not affect lipid profile, weight gain, food intake, or food conversion efficiency. In conclusion, a high-cholesterol diet influences classes of antibodies produced in response to an antigen in a way that can be reversed by oat bran

Determinação da concentração de diferentes sistemas de solventes na solubilização de proteínas de análogo de carne / Determination of the concentration of different solvents systems in the protein solubilization of meat analogue

O uso de solventes específicos para extração de proteínas determina o tipo de reação química que ocorre entre os componentes proteicos, principalmente quando estes foram submetidos a tratamentos térmicos como a extrusão termoplástica, uma tecnologia de alta versatilidade, baixo custo, alta produtividade e que não gera efluentes. No entanto, é necessário o uso de concentrações adequadas dos solventes para maximizar a extração das proteínas. Neste trabalho foi avaliada a solubilização de proteínas de análogo de carne a base de isolado proteico de soja e glúten vital, submetidos ao processo de extrusão termoplástica a baixa (23%) e alta (60%) umidade. Os solventes utilizados foram: tampão fosfato (pH 7,5) de 10, 20, 40, 60, 80 e 100mM, dodecil sulfato de sódio de 1, 2, 3, 4 e 5%, β-mercaptoetanol de 1, 2, 3 e 4%, Triton X-100 de 1, 2, 3 e 4% e ureia de 6, 7, 8, 9 e 10M. Todos os reagentes foram dissolvidos ou solubilizados em tampão fosfato 40mM (pH 7,5). Os resultados mostraram que as maiores extrações proteicas foram obtidas com o uso de 40mM de tampão fosfato, 2% de dodecil sulfato de sódio, 2% de β-mercaptoetanol, 3% de Triton X-100 e 7M de ureia.

The use of specific solvents for protein extraction determines the type of chemical reaction, which occurs between the protein components, mainly when the protein was submitted to thermal treatment, such as thermoplastic extrusion, a technology with high versatility, low cost and high throughput and without effluent generation. However, it is necessary to use adequate solvents concentration in order to maximize the protein extraction. The aim of this research was to evaluate the protein solubilization of meat analogue based on isolate soy protein and vital gluten submitted to thermoplastic extrusion process at low moisture content (23%) and high moisture content (60%). The solvents used were: phosphate buffer (pH 7.5) at 10, 20, 40, 60, 80 and 100mM, sodium dodecyl sulphate at 1, 2, 3, 4 and 5%, β-mercaptoethanol at 1, 2, 3 and 4%, Triton X-100 at 1, 2, 3 and 4% and urea at 6, 7, 8, 9 and 10M. All the chemical reagents were dissolved or solubilized in phosphate buffer 40mM (pH 7.5). The results showed that the highest protein extraction were obtained when phosphate buffer 40mM, sodium dodecil sulphate 2%, β-mercaptoethanol 2%, Triton X-100 3% and urea 7M were used.

Massa alimentícia sem glúten com elevado teor proteico obtida por processo convencional / Gluten-free pasta with high protein content obtained by conventional processing

Indivíduos celíacos necessitam de dieta sem glúten como, por exemplo, massas alimentícias de arroz. No entanto, esse cereal apresenta o menor teor de proteínas, em relação aos demais cereais, e deficiência em características tecnológicas de cozimento e textura para as massas alimentícias. O objetivo deste trabalho foi desenvolver massa de farinha de arroz com alto teor de proteína através de Delineamento Composto Central Rotacional de três variáveis independentes, sendo: X1 - isolado proteico de soja (IPS - 0-20%); X2 - albumina de ovo modificada e desidratada (ALB - 0-15%); e X3 - farinha de arroz pré-gelatinizada (FAG - 0-30%). As massas foram analisadas quanto a tempo de cozimento (TC), perda de sólidos na água de cozimento (PS), aumento de peso (AP), firmeza e adesividade. Verificou-se que a adição de IPS, ALB e FAG influenciou significativamente (P<0,10) no TC, PS e firmeza, com valores entre 300 e 525s, 2,22 e 9,84% e 4,82 e 11,13N, respectivamente. O ponto ótimo foi obtido com adição de 17% de IPS, 15% de ALB e 15% de FAG, indicando um produto com excelentes características de cozimento e textura para inclusão na dieta de celíacos.

Celiac individuals require a gluten free diet, which includes products such as rice pasta. However, this cereal has lower protein content, when compared with other cereals, and poor cooking and texture technological characteristics for pasta. The aim of this research was the development of rice pasta with high protein content through a Central and Rotational Composite Design with three independent variables, as follows: X1 - isolated soy protein (ISP - 0-20 %); X2 - modified and dehydrated egg albumin (ALB - 0-15 %); and X3 - pre-gelatinized rice flour (GRF - 0-30%). The pasta samples were analyzed for cooking time (CT), solid loss in cooking water (SL), weight gain (WG), firmness and adhesiveness. It was verified that ISP, ALB and GRF significantly influenced (P<0.10) CT, SL and firmness, with values between 300 and 525s, 2.22 and 9.84% and 4.82 and 11.13N, respectively. The optimum point was obtained with the addition of 17% ISP, 15% ALB and 15% GRF, indicating a product with excellent cooking and texture properties to include in the diet of celiacs.

Detecção de soja pelo teor de isoflavonas em lombo injetado de suíno / Detection of soy by analysis of isoflavones in enhanced pork loin

No presente trabalho, a utilização de 1,5 por cento de proteína isolada de soja em lombo de suíno foi detectada por meio do teor de isoflavonas, utilizando-se cromatografia líquida de alta eficiência. Elegeu-se o pico de genistina para quantificação, construindo-se uma curva-padrão com a proteína isolada de soja utilizada nas salmouras para injeção das carnes. A técnica revelou-se como uma alternativa rápida e eficaz para ser implantada no controle da utilização desse ingrediente em produtos cárneos.

The present research aimed to detect the use of soy protein isolate (1.5 percent) in enhanced pork loins through isoflavones identification, using high performance liquid chromatography (HPLC). The genistine peak has been chosen for the soy quantification, and it has been correlated with a standard curve built with the soy protein isolate used for the preparation of brines which have been injected into meat. Identification of isoflavones with HPLC is an efficient technique for the detection of soy in meat products.

Nutritive value of milk replacers through digestion trial with calves / Digestibilidade (aparente) de sucedâneos do leite com bezerros

Eight calves were used in a digestibility assay, to evaluate digestibilities and mineral absorption rates of four milk replacers, used as only feed sources, and varying according to the nature of their protein: (A) 100% of digestible protein from milk, (B) 20% of Digestible Protein as Soybean Protein Concentrate, (C) 40% of Digestible Protein as Soybean Protein Concentrate and (D) 60% of Digestible Protein as Soybean Protein Concentrate. The apparent Digestibility Coefficient for Dry Matter, Crude Protein and Ash absorption were: (A) 87.63, 85.39 and 69.97%; (B) 83.73, 79.82 and 52.54%; (C ) 80.95, 71.37 and 65.35% and (D) 75.7, 69.03 and 42.86%, respectively, with significant linear regression effect (p 0.01), (p 0.05) and (p 0.05). No differences among treatments were observed for diarrhea incidences.

Foram utilizados oito bezerros machos da raça Holandesa preta e branca (puros por cruzamento) em um ensaio de digestibilidade de quatro sucedâneos usados como únicas fontes alimentares e que variaram apenas quanto à natureza da proteína digestível empregada: A) 100% proveniente de proteína láctea; B) 20% de concentrado protéico de soja (CPS); C) 40% de CPS; e D) 60% de CPS. Os bezerros começaram a receber os sucedâneos a partir do 7 dia de vida, e a partir do 21a dia foram arreiados com bolsas coletoras de fezes e permaneceram em baias individuais por sete dias, considerados de adaptação. A partir do 28e dia de experimento deu-se o período de coleta total de fezes com cinco dias de duração. Foram determinadas a digestibilidade da matéria seca, proteína bruta e ainda a absorção de matéria mineral. O delineamento estatístico foi inteiramente casualizado. Os coeficientes de digestibilidade aparente para matéria seca, proteína bruta e absorção da matéria mineral foram: A) 87,63, 85,39 e 69,97%; B) 83,73, 79,82 e 52,54%; C) 80,95, 71,37 e 65,35%; D) 75,87, 69,03 e 42,86%, respectivamente, os quais tiveram comportamento linear (p 0,01), (p 0,05) e (p 0,05), piorando à medida que CPS ingressou na dieta em maiores quantidades.