Production and characterization of water hyacinth (Eichhornia crassipes) protein concentrate

Visando criar urna alternativa para o aproveitamento da grande quantidade de biomassa de aguapé produzida, seja nos programas de despoluição, seja em reservatórios de usinas hidrelétricas, foi produzido em laboratório e caracterizado um concentrado protéico. Foi testada a eficiência de diferentes agentes na extração e precipitação das proteínas, foi avaliado o rendimento do processo e foram discutidas alterações a serem introduzidas a fim de melhorar o rendimento e a qualidade do produto. O concentrado obtido foi avaliado quanto à qualidade nutricional, pela análise da composição química e dos aminoácidos e pela avaliação biológica e quanto à qualidade tecnológica pela determinação das propriedades funcionais. Os melhores resultados no processamento, foram conseguidos através de lavagem, corte, separação e descarte das raízes; desintegração em moinho de martelos; extração das proteínas pela ação de três partes de NaOH 0,05N para uma parte de material desintegrado; centrifugação e descarte da porção fibrosa; precipitação isoelétrica das proteínas a pH 3,5, pela adição de HCl; separação do precipitado por decantação e secagem do material protéico obtido sob circulação de ar. Através do procedimento descrito conseguiu-se extração de 46,48% da proteína original do aguapé e recuperação no concentrado de 48,48% da proteína extraída, ou seja, 22,53% da proteína original. O concentrado obtido conforme descrito apresentou a seguinte composição na matéria seca: Proteína bruta; 35,39%; Proteína verdadeira; 31,71%; Lipídeos: 2,49%; Cinza: 33,61% e Carboidratos: 22,95%; além de teor de umidade igual a 5, 56%. Não se detectou a presença de metais pesados em níveis superiores aos limites máximos de tolerância para a legislação brasileira. Os aminoácidos essenciais estão presentes no concentrado e que seu valor nutricional é limitado pelo teor de lisina (cômputo químico = 51,99 em relação à caseína e 78,36 em relação à proteína padrão da FAO). Acredita-se que a deficiência em lisina seja devida principalmente à degradação da mesma pelo calor durante a secagem e à ocorrência de reação de Maillard durante a etapa de extração sob condição fortemente alcalina. Na avaliação biológica não se obteve resultados satisfatórios: os animais que receberam concentrado de aguapé como única fonte protéica na ração perderam peso em relação ao peso inicial. A digestibilidade encontrada foi de 53,36% para o concentrado protéico de aguapé e de 92,00% para a caseína, e a razão protéica líquida, RPL, ou "net protein ratio", NPR foi de 0,40 para o concentrado de aguapé e 4,30 para a caseína. O consumo da ração contendo concentrado de aguapé foi muito baixo, acredita-se que em função do alto teor de cinza presente. O concentrado de aguapé mostrou-se com baixa solubilidade e dispersibilidade, provavelmente devido ã interferência do alto teor de cinza e às reações de oxidação e de escurecimento não enzímico. A capacidade de absorção de água·e óleo observada é comparável à de outros concentrados de folhas. Como a utilização dos concentrados de folhas como aditivos na alimentação humana é limitada pela influência do "flavor e da cor, considera-se que a conveniência do estudo mais detalhado das propriedades funcionais esteja vinculada ã produção de concentrados em que estes problemas tenham sido eliminados ou minimizados.In search of alternatives for the use of biomass produced in great quantities in despollution programs or in plant reservoirs, a water hyacinth proteic concentrate was produced and characterized. The efficiency of different agents in the protein extraction and purification and in the yield of the process were evaluated. The nutritional value of the concentrate was evaluated by the analysis of it's aminoacids and chemical composition and biological tests. The technological quality of the concentrate was determined by its functional properties. Whithin the variable tested, best results were obtained through washing, cutting, separating, discarding roots and desintegrating the matter in a mill. Protein extraction was executed through the action of 3 parts of 0,05N NaOH and 1 part of: desintegrated material; centrifugation and elimination of fibrous portion; protein isoeletric precipitation at pH 3,5 with the adition of HCl; separation at the precipitate through decantation and dryi.ng of the matter under forced air circulation. Through the described process 46.46% of water hyacinth total protein was extracted and 48.48% of the extracted protein or 22.53% of the total protein was recovered in the concentrate. The protein concentrate composition was in percent of dry matter: total protein: 35.39%; true protein: 31.7l%; lipids: 2.49%; Ash: 33.61%; carbohidrates: 22.9%. Water content of the concentrate was 5.56%. Heavy metals levels were note detected above the levels aloued by Brazilian laws. All essential aminoacids were present in the concentrate and its nutritional value is limited by lysine levels (chemical score=51.99 in relation to casein and 78.36 in relation to FAO standard protein). The digestibility was of 53.36% for the protein concentrated and of 92.00% for casein. The net protein ratio NPR - was of 0.40 for the protein concentrate and 4.30 for casein. The diet, containing water hyacinth protein, was consumed in very low quantities possibility due to its high ash content. High ash content and oxidation and nonenzimatic darketing reactions interfered on low solubility and dispersibility of the water hyacinth protein concentrate; water and oil absortion capacity is comparable to other leaf concentrates. Alterations in the procedure of extraction and purification to enhance the products yield and quality were discussed