Isoflavones and B-glucosidases from soybeans: germination, optimization of extraction, hydrolysis and conversion to aglycone and antioxidant activity

O processo de germinação da soja provoca alterações na composição química e no teor das diferentes formas de isoflavonas. O grão de soja contém as isoflavonas daidzina, genistina e glicitina que são encontradas sob quatro formas distintas, e denominadas de agliconas, glicosídicas, malonilglicosídicas e acetilglicosídicas, totalizando assim 12 formas de isoflavonas. Na maioria dos sistemas biológicos, as isoflavonas se comportam como estrógenos e apresentam propriedades como antitumorais, antioxidantes e antimutagênicas. O objetivo deste trabalho foi investigar as isoflavonas e β-glicosidases de soja com relação à germinação, otimização da extração, hidrólise e conversão em agliconas, compostos fenólicos e atividade antioxidante. Sementes de soja (BRS 257) foram germinadas em câmaras germinadoras na presença e na ausência de luz por 72, 96, 120, 144 e 168 h, a 35°C e umidade relativa de 100%. As partes do eixo embrionário – cotilédone, hipocótilo, epicótio e radícula – foram separadas para as análises de atividade de β-glicosidase, proteínas solúveis, teor de isoflavonas, teor de compostos fenólicos e atividade antioxidante pelos métodos de DPPH e ABTS. Foi otimizada a extração de isoflavonas utilizando um delineamento experimental simplex-centróide. Foi otimizada a extração da β-glicosidase de epicótilos de soja germinada por 144 h na presença de luz e esta enzima utilizada para otimização da conversão de isoflavonas glicosídicas em agliconas. O rendimento de β-glicosidase de cotilédones de soja germinada com luz por 96 h foi maior que o do epicótilo. A maior atividade específica de β-glicosidase ocorreu nos epicótilos de soja germinada com luz por 144 h, sendo recomendados como fonte alternativa desta enzima. Os cotilédones de soja germinada por 144 h resultaram em 91,05% de isoflavonas agliconas daidzeína e genisteína e 8,95% da forma glicosídica genistina, enquanto que o hipocótilo e radícula, embora em baixas concentrações, resultaram 100% das três formas de isoflavonas agliconas. A máxima extração de β-glicosidase de epicótilos de soja germinada ocorreu a 30°C e pH 5,0. A extração das diferentes formas de isoflavonas foi otimizada, sendo que os melhores extratores para malonilglicosídicas e totais foram água, acetona, etanol (2:1:1; v:v:v), para as glicosídicas, água, acetona e acetonitrila (2:1:1; v:v:v), e para as agliconas, água e acetona (1:1; v:v). A máxima conversão de isoflavonas glicosídicas em agliconas foi de 98,7% em farinha de cotilédone de soja desengordurada e ocorreu em pH 7,00 ou pH 7,61, a 35°C por 14 h. O cotilédone de soja germinada por 144 h e 35oC apresentou maior teor de compostos fenólicos e isoflavonas, e maior capacidade antioxidante avaliada pelos métodos DPPH e ABTS. Uma correlação positiva foi confirmada entre a capacidade antioxidante por ABTS e o teor de compostos fenólicos, bem como entre a capacidade antioxidante por DPPH e isoflavonas em equivalente agliconas.The germination process of soybean causes changes in chemical composition and content of various forms of isoflavones. Soybean contains isoflavones daidzein, genistein and glycitin that are found in four distinct ways, denominated aglycones, glycosides, and malonylglicosidics acetylglicosidics, totaling 12 forms of isoflavones. In most biological systems, isoflavones behave as estrogen and exhibit properties such as antitumor, anti-oxidant and antimutagenic. The objective of this work was to investigate the isoflavones and β-glucosidase from soybeans in relation to germination, optimization of the extraction, hydrolysis and conversion to aglycones and antioxidant activity. Soybean seeds (BRS 257) were germinated in chambers in the presence and absence of light for 72, 96, 120, 144, and 168 h at 35 ° C and relative humidity of 100%. Parts of the embryonic axis - cotyledon, hypocotyl, epicotyl and radicle - were separated for analysis of β-glucosidase activity, soluble proteins, isoflavone content, phenolic compounds content and antioxidant activity by DPPH and ABTS methods. The extraction of isoflavonas was optimized using a simplex-centroid experimental design. The extraction of β-glucosidase from epicotyls from germinated soybean was optimized and this enzyme used to optimize the conversion of isoflavone glucosides into aglycones. The yield of β-glucosidase from germinated soybean cotyledons with light for 96 h was greater than that of the epicotyl. The highest specific activity of β-glucosidase occurred in epicotyls from soybean germinated In the presence of light for 144 h, beingrecommended as an alternative source of this enzyme. The cotyledons from soybean germinated for 144 hours resulted in 91.05% isoflavone aglycones genistein and daidzein and 8.95% genistein glycoside form, while the hypocotyl and radicle, although in low concentrations, resulted in 100% of the three forms of isoflavones aglycones. The maximum extraction of β-glucosidase from germinated soybean epicotyls occurred at 30°C and pH 5.0. The extraction of the different forms of isoflavones was optimized, and the best extractor for malonylglicosidics and total isoflavones were water, acetone, ethanol (2:1:1, v: v: v) for glycosidics, water, acetone and acetonitrile (2 1:1, v: v: v), and aglycones, water and acetone (1:1, v: v). The maximum conversion of glycosidic isoflavones to aglucones was 98.7% in defattedsoybean cotyledon flour and occurred at pH 7.00 or pH 7.61 at 35°C for 14 h. The soybean cotyledon germinated for 144 h and 35°C showed a higher content of phenolic compounds and isoflavones, and higher antioxidant capacity evaluated by ABTS and DPPH methods. A positive correlation was confirmed between the antioxidant capacity by ABTS and phenolic content as well as between the antioxidant capacity by DPPH and isoflavones in aglycones equivalent