Chemical and functional characterization of plastein produced from pancreatic of hydrolyzed soy protein isolate

O presente trabalho teve como objetivo realizar a caracterização química e funcional da plasteína produzida a partir de hidrolisado pancreático de isolado protéico de soja (IPS). O hidrolisado de IPS foi produzido em um reator de sistema descontínuo, usando-se 5% de substrato, relação enzima/substrato 1/20, durante 6h, a 37°C, sob agitação. O grau de hidrólise, determinado através da solubilidade do nitrogênio em TCA a 10%, foi de 83,7%. A plasteína foi produzida a partir deste hidrolisado na concentração de 40% em solução aquosa, pH 7, durante 24h a 37°C, sob repouso. A produtividade da plasteína, determinada através da insolubilidade do nitrogênio em TCA a 10%, foi de 65,8%. Na caracterização química, foi verificada a distribuição dos pesos moleculares do hidrolisado e da plasteína por meio de eletroforese em gel de poliacrilamida, na presença de dodecil sulfato de sódio (SDS-PAGE) e cromatografia de exclusão molecular. A SDS-P AGE não permitiu a visualização das bandas tanto no hidrolisado quanto na plasteína. A cromatografia de exclusão molecular indicou diferenças na distribuição do peso molecular do hidrolisado e plasteína. O hidrolisado apresentou 5 frações de PM na faixa de 5,4 a 66,2 kDa e a plasteína com 2 frações de PM na faixa de 9,6 e 58,7 kDa. O escore químico de aminoácidos essenciais confirmou a presença dos aminoácidos sulfurados como limitantes sendo obtido os valores de 93,2 e 96,4% para o hidrolisado e plasteína, respectivamente. A possível aplicação tecnológica destes produtos foi avaliada através das propriedades funcionais. A solubilidade em água destilada, solução tampão fosfato 10mM e solução de ácido acético 50% (v/v) foi igual e em torno de 86% para o IPS, 93% para o hidrolisado e 92% para a plasteína. Em solução de SDS 0,3M, não houve diferença significativa, enquanto que em solução de TCA 10%, a solubilidade diferiu entre as amostras, sendo maior no hidrolisado (82,90%), seguido pela plasteína (35,08%) e IPS (21,43%). A capacidade emulsificante, determinada em água destilada e solução de NaCl 0,5M mostrou ser maior no IPS, seguido pela plasteína e hidrolisado. Esta capacidade foi maior em água do que em solução de NaCI 0,5M, em todos os produtos avaliados. A modificação enzimática também promoveu um aumento da capacidade espumante, sendo maior na plasteína (46,6%), quando comparada ao hidrolisado (40,0%) e IPS (13,3%). A sinérese foi proporcional à capacidade espumante, sendo maior na plasteína (36,0%). A viscosidade diminuiu com o processo de modificação enzimática e com o aumento das rotações em que foram submetidos. Houve diferença entre a viscosidade do IPS, hidrolisado e plasteína, somente quando as amostras foram submetidas à rotação de 100 rpm (3,9; 4,5 e 5,2 cP, respectivamente). A partir de 150 rpm, a viscosidade diminuiu e não diferiram entre si. Isto demonstrou um comportamento tixotrópico do hidrolisado e plasteína. A osmolalidade do hidrolisado foi de 328 mOsm/Kg H20 e da plasteína de 342 mOsm/Kg H2O. O grau de sabor amargo do hidrolisado e plasteína de IPS apresentou os valores médios de 1,8 para o IPS; 3,7 para o hidrolisado e 2,9 para a plasteína, numa escala de 5 pontos, sendo que a menor nota se refere ao produto menos amargo. A reação de síntese de plasteína promoveu um aumento da capacidade espumante e emulsificante, uma melhora no sabor amargo e valores similares de solubilidade, osmolalidade e escore químico de aminoácidos essenciais, quando comparada ao hidrolisado pancreático de IPS. Esta reação mostrou ser uma alternativa viável na utilização de produtos alimentares para diversos fins, e em especial, bebidas com ampla variação de pH, concentração e condições de processamento com rotação controlada (100 rpm)The objective of this research was to characterize, both, chemically and functionally, plastein obtained from a pancreatic hydrolysate of soy protein isolate (SPI). The SPI hydrolysate was produced by an enzymatic discontinuous process in a hydrolysis reactor, with a 5% substrate concentration, an enzyme/substrate ratio of 1/20, and an incubation temperature of 37°C for 6 hours under constant stirring. The degree of hydrolysis, determined by nitrogen solubility in 10% TCA, was 83.7%. The plastein was produced from this hydrolysate with a 40% substrate (w/v) at a pH of 7 at 37°C, for 24 hours without stirring. The yield of plastein, determined through nitrogen insolubility in 10% TCA was 65.8%. The protein profile was analyzed by gel electrophoresis in polyacrylamide gel, in the presence of sodium dodecyl sulphate (SDS-P AGE) and by molecular exc1usion chromatography. The SDS-P AGE did not permit the bands visualization. The molecular exc1usion chromatography pointed out differences in the molecular weight (MW) profiles of the hydrolisate and plastein. The SPI hydrolysate presented 5 zones in the region between 5.4 and 66.2 kDa while plastein presented 2 zones in the MW of 9.6 and 58.7 kDa. The hydrolysate showed a more homogeneous MW distribution. The amino acid scoring showed that the limiting amino acids were the sulfurcontaining amino acids, reference values of 93.2 and 96.4% were observed for the hydrolysate and plastein, respectively. The functional properties of these proteins were evaluated for technological applications. The solubility was modified by medium dissolution of protein sources, being approximately 86% for the SPI, 93% for the hydrolysate and 92% for the plastein in water, 10 mM sodium phosphate buffer and 50% acetic acid (v/v). In 0,3M SDS there has been no difference among the SPI, hydrolysate and plastein, whereas that in 10% TCA the solubility differed in the hydrolysate (82,9%), plastein (35.08%) and SPI (21.43%). The emulsifying capacity was analysed in water and O,5M NaCl. It was greater in SPI followed by hydrolysate and plastein. This capacity was higher in water than in O,5M NaCI for all the products analyzed. The enzymatic modification resulted in a higher foam capacity. The foam capacity of plastein was higher (46.6%) than that of the hydrolysate (40%) and SPI (13.3%). The syneresis was proportional that the foam capacity and bigger in plastein (36.0%). The viscosity decreased with the enzymatic modification process and with the increase of rotation used. There has been difference among the SPI, hydrolysate and plastein when submitted to 100 rpm (3.9; 4.5 and 5.2 cP, respectively). However, from 150 rpm, the viscosity decreased and no difference was found. This behavior showed that either hydrolysate or the plastein of SPI might be considered thixotropic gel. The osmolarities of the hydrolysate and the plastein were 328 and 342 mOsm/kg H2O, respeGtively. The taste scores of SPI, hydrolysate and plastein were 1.8; 3.7 and 2.9, respectively, on a scale of 5 points. The smaller score refers to the less bitter product. The synthesis reaction of the plastein caused increase of foam and emulsifying capacity, an improvement in the bitter taste and similar values of solubility, osmolality and chemical scoring of essential amino acid when compared to SPI hydrolysate. These results suggest that the plastein reaction is a viable alternative in the use of food products for several purposes, in special beverages with a large pH range, concentration and controlled rotation conditions (100 rpm) variatio