Linhagens de feijão (phaseolus vulgaris L.): composição química e digestibilidade protéica

Bean (Phaseolus vulgaris L.) lines: chemical composition and protein digestibility

CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE ALIMENTOS

Linhagens de feijão (phaseolus vulgaris L.): composição química e digestibilidade protéica

Bean (Phaseolus vulgaris L.) lines: chemical composition and protein digestibility

Fabrício Rivelli Mesquita^I; Angelita Duarte Corrêa^II; Celeste Maria Patto de Abreu^II; Rafaella Araújo Zambaldi Lima^III; Angela de Fátima Barbosa Abreu^IV

^IMestre em Ciência dos Alimentos pela Universidade Federal de Lavras/UFLA – Cx. P. 3037 – 37200-000 – Lavras, MG

^IIProfessora do Departamento de Química/DQI – Universidade Federal de Lavras/ UFLA – Cx. P. 3037 – 37200-000 – Lavras, MG [e-mail]; [e-mail] ^IIIAluna de Iniciação Científica – CNPq – Rua Comandante Vilas Boas, 35 – Jardim Floresta – 37.200-000 – Lavras, MG [e-mail] ^IVPesquisadora da EMBRAPA Arroz e Feijão – Departamento de Biologia – Universidade Federal de Lavras/UFLA – [e-mail]

RESUMO

O feijão representa a principal fonte de proteínas para as populações de baixa renda, todavia a digestibilidade dessas proteínas é relativamente baixa. Por isto, os programas de melhoramento genético vêm trabalhando em busca de novas linhagens com níveis protéicos mais elevados. Assim, com a finalidade de fornecer informações aos melhoristas, neste trabalho foram analisadas 21 linhagens de feijão (Phaseolus vulgaris L.), quanto à composição centesimal e mineral, digestibilidade protéica, compostos fenólicos e inibidor de tripsina. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado, com 21 tratamentos (linhagens) e três repetições. O teor de proteína bruta variou de 22,34 a 36,28 g/100 g de matéria seca (MS); o de fibra detergente neutro de 7,56 a 20,91g/100 g MS; o de extrato etéreo de 0,53 a 2,55 g/100 g MS e o de cinzas de 2,97 a 4,87 g/100 g MS. Os teores, em g/100 g MS, de P, K, Ca, Mg e S variaram de 0,45 a 0,72; 1,51 a 2,48; 0,03 a 0,28; 0,18 a 0,34 e 0,28 a 0,45, respectivamente. Já os teores de Cu, Mn, Zn e Fe, em mg/kg MS, variaram de 11,37 a 17,73; 14,93 a 28,90; 36,67 a 69,90 e 71,37 a 126,90, respectivamente. A digestibilidade protéica in vitro variou de 18,03% a 48,32%. Os teores de compostos fenólicos variaram de 0,28 a 1,08 mg de ácido tânico/100 g MS e os de inibidor de tripsina de 59,93 a 151,07UTI/mg MS. Entre as linhagens com maiores teores protéicos a "ESAL 569" (bege com rajas marrons) apresentou a maior digestibilidade protéica e também níveis consideráveis de minerais. A "P-180" (bege com rajas marrons) ficou entre as linhagens com teores mais elevados de proteína bruta e entre as de maiores digestibilidades, além de ter apresentado teores elevados para a maioria dos minerais. Não foi observada nenhuma relação entre a digestibilidade da proteína e os teores de compostos fenólicos e inibidor de tripsina.

Termos para indexação: Feijão, Phaseolus vulgaris L., nutrientes, antinutrientes, digestibilidade protéica.

ABSTRACT

Bean represents the main source of proteins for the low income populations, though the digestibility of those proteins is relatively low. Consequently, the programs of plant genetic breeding have been working on the search for new lines with higher protein levels. Thus, with the purpose of supplying information to the researchers, in this work 21 bean (Phaseolus vulgaris L.) lines were analyzed for the centesimal and mineral composition, protein digestibility, phenolic compounds and trypsin inhibitor. The entirely randomized experimental design was used with 21 treatments (lines) and three repetitions. All values were within the following ranges: 22.34 to 36.28g of crude protein/100g of dry matter (DM); 7.56 to 20.91g of neutral detergent fiber/100g DM; 0.53 to 2.55g of fat/100g DM and 2.97 to 4.87g of ashes/100g DM. The levels, in g/100g DM, of P, K, Ca, Mg and S varied from 0.45 to 0.72; 1.51 to 2.48; 0.03 to 0.28; 0.18 to 0.34 and 0.28 to 0.45, respectively. Regarding Cu, Mn, Zn and Fe, the levels in mg/kg DM, varied from 11.37 to 17.73; 14.93 to 28.90; 36.67 to 69.90 and 71.37 to 126.90, respectively. The in vitro protein digestibility varied from 18,03% to 48,32%. The levels of phenolic compounds varied from 0.28 to 1.08mg of acid tanic/100g DM and the one of trypsin inhibitor from 59.93 to 151.07 TIU/mg DM. Among the lines with higher protein contents, "ESAL 569" (beige with brown stripe) presented the largest protein digestibility and also considerable levels of minerals. "P-180" (beige with brown stripe) was one of the lines with higher crude protein contents and digestibilities, and also presented high levels for most of the minerals. No relationship between protein digestibility and the contents of phenolic compounds and trypsin inhibitor was observed.

Index terms: Bean, Phaseolus vulgaris L., nutrients, antinutrients, protein digestibility.

INTRODUÇÃO

O feijão é um excelente alimento, fornecendo nutrientes essenciais ao ser humano, como proteínas, ferro, cálcio, magnésio, zinco, vitaminas (principalmente do complexo B), carboidratos e fibras. Representa a principal fonte de proteínas das populações de baixa renda e constitui um produto de destacada importância nutricional, econômica e social. Além de ser um dos alimentos mais tradicionais na dieta alimentar do brasileiro. Portanto, a sua contribuição como fonte de proteína e caloria é bastante significativa. Quanto ao aporte de calorias, o feijão ocupa o terceiro lugar entre os alimentos consumidos, totalizando 11,2% das calorias ingeridas por dia (SOARES, 1996).

O consumo diário de feijão está entre 50 a 100 g por dia/pessoa, contribuindo com 28% de proteínas e 12% de calorias ingeridas (SGARBIERI, 1980). Portanto, como alimento básico e sob o ponto de vista quantitativo, o feijão é considerado um alimento protéico, embora, seu conteúdo calórico, mineral e vitamínico não possa ser desprezado.

O valor nutritivo da proteína do feijão é baixo quando utilizado como única fonte protéica, entretanto, quando combinado com arroz, por exemplo, forma uma mistura de proteínas mais nutritiva. Isto porque, o feijão é pobre em aminoácidos sulfurados, e rico em lisina; e o arroz é pobre em lisina e relativamente rico em aminoácidos sulfurados.

Na alimentação dos brasileiros, o feijão é a principal fonte de proteína, seguido, em importância pela carne bovina e pelo arroz. Apenas esses três alimentos básicos contribuem com 70% da ingestão protéica, além de ser uma cultura de grande expressão sócio-econômica no Brasil (LAJOLO et al., 1996). Essa importância alimentar deve-se, especialmente, ao menor custo de sua proteína em relação aos produtos de origem animal. Por isso, apesar de já existirem inúmeros trabalhos com o feijão, ele continua sendo prioridade nas pesquisas.

Um dos estudos relevantes é a digestibilidade protéica, parâmetro nutricional que avalia o aproveitamento de uma fonte protéica, podendo ser influenciada por vários fatores, como, por exemplo, compostos fenólicos, inibidores de proteína e tratamento térmico. A baixa digestibilidade no feijão cru é atribuída à atividade dos inibidores de proteases, que diminuem a atividade das enzimas digestivas. O tratamento térmico do feijão, no processo de cozimento, inativa os inibidores de proteases, promovendo um efeito benéfico na digestibilidade (ANTUNES et al., 1995).

Os compostos fenólicos possuem a propriedade de formar complexos coloridos com sais de ferro, compostos insolúveis com sais de chumbo e de sofrer substituição eletrofílica aromática de acoplamento com sais de diazônio e aldeídos (HASLAM, 1979), bem como formação de complexos com proteínas, tornando-as indisponíveis, e inibição de enzimas digestivas (STANLEY & AGUILERA, 1985). Em feijões é observada a presença de compostos fenólicos, que se localizam principalmente no tegumento do grão e em variedades coloridas (GOYCOOLEA et al., 1990).

Os programas de melhoramento genético do feijoeiro visam obter variedades que apresentem alta produtividade, aliada a resistência às doenças, com produção de sementes possuindo forma, tamanho, cor e brilho aceitáveis no mercado. Além disso, os grãos de feijão devem possuir características culinárias e nutricionais desejáveis, como facilidade de cocção, boa palatabilidade, textura macia do tegumento, capacidade de produzir caldo claro e denso após o cozimento, maior teor de proteínas e minerais.

Assim, com a finalidade de oferecer informações aos melhoristas, este trabalho teve como objetivo determinar a composição química e a digestibilidade da proteína de novas linhagens de feijão.

MATERIAL E MÉTODOS

Vinte e uma linhagens de feijão (Phaseolus vulgaris L.) foram fornecidas pelo Banco de Germoplasma do Setor de Genética e Melhoramento de Plantas do Departamento de Biologia da Universidade Federal de Lavras, tendo sido cultivadas sob as mesmas condições, na safra das águas e colhidas em janeiro de 2004 (Tabela 1). Os feijões foram triturados em moinho de bola acrescidos com nitrogênio líquido e posteriormente embalados em sacos plásticos de polietileno e armazenados em temperatura de 5 a 10ºC, até as análises.

A proteína bruta foi determinada pelo método micro-Kjeldahl, conforme procedimento da AOAC (1995). A determinação de fibra detergente neutro (FDN) foi realizada segundo metodologia proposta por Van Soest & Wine, citados por Silva (1990). Os teores de extrato etéreo foram determinados pela extração das farinhas com éter etílico usando aparelho de Soxhlet (AOAC, 1995). Os teores de cinzas foram determinados pelo método gravimétrico baseado na determinação da perda de peso do material submetido a aquecimento a 550°C (AOAC, 1995). O extrato não nitrogenado foi calculado por diferença: 100 (umidade + proteína bruta + FDN + extrato etéreo + cinzas). A determinação dos minerais foi feita segundo Malavolta et al. (1989), no qual os extratos das amostras foram obtidos por digestão nitroperclórica. P e S foram quantificados por colorimetria; Ca, Mg, Cu, Fe, Mn e Zn por espectrofotometria de absorção atômica e K, por fotometria de chama.

A digestibilidade protéica in vitro foi realizada empregando-se a técnica descrita por Akesson & Stahmann (1964). A digestibilidade encontrada para caseína foi tomada como padrão e seu valor considerado como 100%. A digestibilidade das farinhas foi corrigida em relação à caseína e os resultados expressos em porcentagem. Os compostos fenólicos foram determinados segundo metodologia de Swain & Hillis (1959), utilizando metanol (80mL/100 mL) como extrator e dosados de acordo com método de Folin-Denis, descrito pela AOAC (1995), usando ácido tânico como padrão. A dosagem de inibidor de tripsina foi realizada pelo método de Kakade et al. (1969), modificado por Kakade et al. (1974).

O delineamento utilizado foi o inteiramente casualizado com 21 tratamentos (linhagens) e 3 repetições. Os dados obtidos foram submetidos à análise de variância com o uso do programa estatístico SISVAR versão 4.0. Aos parâmetros significativos aplicou-se o teste de médias Scott-Knott, com 5% de probabilidade.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

A composição centesimal das 21 linhagens de feijão está apresentada na Tabela 2. A umidade encontrada nas farinhas de feijão variou de 13,76 a 18,26g/100 g.

A análise de variância mostrou diferença significativa entre as linhagens, para estes parâmetros. Observou-se que os teores de proteína bruta variaram de 22,34 a 36,28 g/100 g MS. Na literatura são citados teores de proteína bruta variando de 22,00 a 29,55 g/100 g MS (Barampama & Simard, 1993; Esteves, 2000; Moura, 1998; Rios, 2000). Observa-se, portanto, que 10 linhagens apresentaram teores superiores a esses.

Os teores, em g/100 g, de FDN variaram de 7,56 (Paraná) a 20,91 (ESAL 654), de extrato etéreo de 0,53 (ESAL 518) a 2,55 (ESAL 516) e o de cinzas de 2,97 (ESAL 543) a 4,87 (D-282). Comparando estes resultados com dados de literatura para a FDN – 14 a 19g/100 g MS (REYES-MORENO & PAREDEZ-LOPEZ, 1993); para o extrato etéreo – 1,2 a 2,0g/100 g MS (BARAMPAMA & SIMARD, 1993; BRIGIDE, 2002); e para cinzas – 3,8 a 4,5g/100 g MS (BARAMPAMA & SIMARD, 1993), observaram-se teores maiores e menores da faixa citada na literatura, indicando que essas diferenças são inerentes à linhagem, devidas às condições de cultivo, de clima e de fertilidade do solo.

Verificou-se que a linhagem ESAL 655 além de ter apresentado o teor mais elevado de proteína bruta, apresentou também um dos mais elevados teores de cinzas, enquanto que a ESAL 516 de menor teor protéico (22,34 g/100 g MS), mostrou o nível mais elevado de extrato etéreo (2,55 g/100 g MS).

Os teores dos minerais das 21 linhagens de feijão são apresentados na Tabela 3. A análise de variância demonstrou diferença significativa entre as linhagens estudadas para todos os minerais.

O teor de P encontrado neste estudo variou de 0,45 (ESAL 521) a 0,73g/100 g MS (ESAL 647). As linhagens com menor teor protéico apresentaram teores de P entre 0,45 (ESAL 521) e 0,59 g/100 g MS (ESAL 518), e as linhagens com maior teor protéico apresentaram teores de fósforo entre 0,55 (ESAL 651) a 0,73 g/100 g MS (ESAL 647). Portanto, as linhagens com maiores teores protéicos se destacaram em relação ao P, sobretudo, as linhagens ESAL 647, P-180 e ESAL 569. Na literatura os teores de P variam de 0,37 a 0,54 g/100 g MS (BARAMPAMA & SIMARD, 1993; ESTEVES, 2000; MOURA, 1998). Constata-se, que no presente trabalho, foram encontradas linhagens com teores superiores a estes.

A faixa de K encontrada na literatura para o feijão varia de 0,52 a 1,96 g/100 g MS (BARAMPAMA & SIMARD, 1993; ESTEVES, 2000; MOURA, 1998). Verifica-se portanto, que as linhagens com conteúdo protéico mais baixo (as onze primeiras da Tabela 2) estão dentro da faixa citada na literatura, porém, as linhagens com maior conteúdo protéico apresentam teores de K superiores aos citados na literatura.

Vários autores encontraram teores de Ca, em 100 g MS, variando de 0,06 g a 0,28 g (BARAMPAMA & SIMARD, 1993; ESTEVES, 2000; MOURA, 1998). Verifica-se que as linhagens estudadas estão dentro desta faixa citada na literatura.

As linhagens com maior conteúdo protéico se destacaram também com os níveis mais elevados de Mg, sendo estatisticamente diferentes das linhagens de menor conteúdo protéico, exceto a "Rio Vermelho". Os teores de Mg, em 100 g MS, variaram de 0,18 g a 0,34 g, sendo mais altos que a faixa encontrada na literatura 0,04 g a 0,24 g (BARAMPAMA & SIMARD, 1993; ESTEVES, 2000; MOURA, 1998).

As linhagens com nível protéico mais elevado também apresentaram os níveis mais elevados de S, destacando-se a "ESAL 647" (0,47g/100g MS), a "P-180" (0,45g/100g MS) e a "AN 910523" (0,44 g/100 g MS), que foram estatisticamente diferentes das demais. Já as linhagens com nível protéico mais baixo mostraram teores, em 100 g MS, que variaram de 0,28 g a 0,34 g. Esteves (2000) relatou teores de S de 0,10 a 0,14g/100g MS e Moura (1998), de 0,23 a 0,26g/100g MS, níveis abaixo dos encontrados no presente estudo.

Os teores encontrados para Cu, em mg/kg de MS, variaram de 11,37 (ESAL 603) a 17,73 (P-180). Das 10 linhagens com maior teor protéico, 7 se apresentaram com os teores mais elevados de Cu. Estudos citados na literatura mostram os teores de Cu variando de 1,4 a 9 mg/ kg de MS (BARAMPAMA & SIMARD, 1993; ESTEVES, 2000; MOURA, 1998) de diferentes linhagens de feijão. Constata-se que os teores de Cu do presente trabalho são superiores aos da literatura.

As linhagens com menor nível protéico apresentaram teores de Zn entre 36,67 (ESAL 521) e 54,60 mg/kg MS (Flor de Mayo) e as linhagens com maior valor protéico teores entre 42,83 (ESAL 651) e 63,90 mg/kg MS (P-180). Observa-se uma tendência das linhagens com maior teor protéico apresentarem também teores mais elevados de Zn, exceto as "D-282" e "ESAL 651". Segundo alguns autores os teores de Zn registrados para vários feijões variaram de 20,20 a 36,00 mg/kg MS (BARAMPAMA & SIMARD, 1993; ESTEVES, 2000; MOURA, 1998), sendo inferiores aos encontrados neste trabalho.

As linhagens com menor nível protéico apresentaram teores de Fe entre 71,37 (Small White) e 101,00 mg/kg MS (ESAL 516) e as linhagens com maior valor protéico apresentaram teores de ferro entre 78,93 (D-282) a 126,90 mg/kg MS (ESAL 654). Novamente verifica-se uma tendência das linhagens com maior conteúdo protéico apresentarem também maior teor de Fe, exceto a "D-282".

A recomendação nutricional de ferro para crianças é de 10 mg/dia (NRC, 1989) e a absorção para indivíduos saudáveis, corresponde a 15% da quantidade de Fe total presente na dieta, verificando-se a importância do feijão comum na dieta da população brasileira (BRIGIDE, 2002). Daí, a busca por teores mais elevados.

Na Tabela 4, são mostrados os valores médios da digestibilidade protéica in vitro, dos compostos fenólicos e dos inibidores de tripsina. A análise de variância mostrou diferença significativa para estes parâmetros.

Em relação à digestibilidade, as linhagens com maior teor protéico apresentaram valores variando de 18,03 a 48,32%; e as linhagens de menor teor protéico variando de 19,48 a 43,95%. A linhagem ESAL 655, cujo teor protéico foi o mais elevado, apresentou a menor digestibilidade (18,03%). A "ESAL 569", entre as de maior conteúdo protéico, se destacou na digestibilidade (48,32%), sendo estatisticamente diferente das demais.

Contudo, esse percentual de digestibilidade é ainda considerado muito baixo.

Comparando-se com resultados de digestibilidade protéica encontrados na literatura, cujos percentuais variaram de 48,80 a 73,00% (EGG-MENDONÇA et al., 2003; ESTEVES, 2000; RIOS et al., 2003), observa-se que os resultados deste trabalho foram inferiores. Isto deve ser devido principalmente a diferenças inerentes a cultivar ou linhagem, uma vez que a metodologia empregada foi a mesma.

O teor de compostos fenólicos encontrado neste estudo variou de 0,28 a 1,08 g de ácido tânico/100 g MS. Segundo alguns autores, os teores de compostos fenólicos registrados para vários feijões estão na faixa de 0,26 a 1,45 g de ácido tânico/100 g MS (EGG-MENDONÇA et al., 2003; ESTEVES, 2000; RIOS et al., 2003). Comparando-se com os resultados obtidos neste trabalho, verifica-se que eles se encontram dentro desta faixa.

Observa-se que os teores mais elevados de compostos fenólicos (g de ácido tânico/100 g MS) foram encontrados nas linhagens ESAL 569 (1,08), ESAL 651 (1,05), ESAL 655 (1,02), Flor de Mayo (1,02) e CIAT 511 (1,00), cujas digestibilidades protéicas foram de 48,32%, 44,50%, 18,03%, 19,48% e 43,95%, respectivamente, não havendo correlação linear (-0,008) entre os dois parâmetros. As três primeiras linhagens são de tegumento bege com rajas marrons, a "Flor de Mayo", tegumento bege com rajas rosas e a "CIAT 511", tegumento vermelho. A linhagem que apresentou o teor mais baixo de compostos fenólicos foi a "Small White" (tegumento branco).

Em relação ao inibidor de tripsina (Tabela 4), encontrou-se teores de 59,93 a 151,07 UTI/mg MS. No estudo realizado por Antunes et al. (1995), cultivares de feijão, Rico 23, Carioca, Piratã-1 e Rosinha-G2 apresentaram inibidores de tripsina, em UTI/mg MS, de 148,50, 136,80, 183,60 e 161,30, respectivamente. Os autores comentam que in vivo a toxicidade dos feijões foi extremamente elevada, provocando letalidade total dos ratos alimentados com dieta contendo feijão cru em um intervalo de 2 a 9 dias.

Bressani et al. (1983) e Kakade & Evans (1965) estudaram a letalidade de ratos alimentados com feijões de outras cultivares e também constataram essa enorme toxicidade. A toxicidez aguda do feijão cru não parece ser devida, exclusivamente, a ação dos agentes antinutricionais, antitripsina e lectina, uma vez que outros, altamente tóxicos, ainda não identificados, podem estar presentes, contribuindo para o efeito tóxico total. Esses compostos desconhecidos podem ser altamente termolábeis, pois tratamento térmico brando, insuficiente para eliminar os antinutricionais identificados, diminui a toxicidez aguda, melhorando o valor biológico das proteínas da dieta (ANTUNES & SGARBIERI, 1979).

A linhagem Flor de Mayo apresentou o menor teor de inibidor de tripsina (59,93 UTI/mg MS) e baixa digestibilidade protéica, e a linhagem D-282 apresentou o maior teor (151,07 UTI/mg MS) cuja digestibilidade foi melhor que a Flor de Mayo. Portanto, não houve correlação linear (0,428) entre a digestibilidade protéica e o inibidor de tripsina, todavia observa-se que as linhagens de maior teor protéico apresentaram também maior teor de inibidor de tripsina. Provavelmente, outros fatores devem ser responsáveis pela baixa digestibilidade.

CONCLUSÕES

Entre as linhagens com maiores teores protéicos a "ESAL 569" apresentou a maior digestibilidade protéica e também níveis elevados de P, Mg e Cu. Enquanto a "P-180" ficou entre as linhagens com teores mais elevados de proteína bruta e entre as de maiores digestibilidades, além de ter apresentado altos teores dos minerais P, K, Mg, S, Cu, Zn e Fe.

Não foi observada nenhuma correlação linear entre a digestibilidade da proteína e os níveis de compostos fenólicos e inibidores de tripsina.

(Recebido em 20 de outubro de 2005 e aprovado em 16 de maio de 2006)

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  17 Set 2007
• Data do Fascículo
  Ago 2007

Histórico

• Recebido
  20 Out 2005
• Aceito
  16 Maio 2006