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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.74.2023.tde-03052023-093340
Documento
Autor
Nome completo
Rafaela Torrezan Privatti
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Pirassununga, 2023
Orientador
Banca examinadora
Rodrigues, Christianne Elisabete da Costa (Presidente)
Batista, Eduardo Augusto Caldas
Carvalho, Rosemary Aparecida de
Polachini, Tiago Carregari
Silva, Simone Monteiro e
Vanin, Fernanda Maria
Título em português
Recuperação de proteínas e isoflavonas para valorização do okara, coproduto da agroindústria do extrato hidrossolúvel de soja
Palavras-chave em português
Etanol
Extração assistida por ultrassom
Extração sequencial
Globulinas
Secagem
Resumo em português
O objetivo principal deste trabalho foi avaliar a viabilidade técnica da extração simultânea de proteínas e isoflavonas (IFs) de okara, coproduto sólido do processamento para obtenção de extrato hidrossolúvel de soja. Tal objetivo foi derivado da lacuna revelada pela revisão da literatura, que compilou as técnicas utilizadas para o isolamento de componentes específicos do okara. Foi evidenciado o descarte dos demais nutrientes ao focar apenas na extração de um composto específico, gerando assim novos resíduos. Desse modo, técnicas para a extração simultânea de proteínas e IFs foram avaliadas. Realizaram-se extrações convencionais (30 ou 60 minutos/ 400 rpm/ 50 °C) em estágio único e sequencial (dois estágios em correntes cruzadas), avaliando o emprego de solução de MgCl2 0,05 M como solvente e etanol como agente purificador em diferentes etapas de recuperação dos compostos (precipitação e lavagem). Ademais, foi realizado um estudo da intensificação do processo de recuperação de proteínas e IFs, por meio de extração assistida por ultrassom (UAE, 20 kHz). Diferentes valores de intensidade de potência do ultrassom (165, 240 e 400 W), tempo de tratamento ultrassônico (15, 30 e 60 minutos) e número de estágios (1 ou 2 em correntes cruzadas) foram avaliados. Complementarmente, as propriedades funcionais e nutricionais dos produtos extraídos foram monitoradas. Os períodos de 15 minutos de UAE e 30 minutos de extração convencional favoreceram a extração das proteínas e IFs. Em relação as extrações convencionais, a configuração por estágios em correntes cruzadas combinando os solventes (1° estágio utilizando água+solução de NaOH 2 N e solução de MgCl2 0,05 M+solução de NaOH 2 N no 2° estágio) ocasionou aumento de 3 % no teor de proteínas extraídas, possivelmente devido ao maior conteúdo de globulinas 7S extraído, evidenciado pela análise do perfil molecular. Três lavagens etanólicas (etanol:água, 60:40 m/m) nos materiais proteicos recuperados promoveram redução (60 %) no teor de lipídios e consequente elevação no teor de proteínas. UAE proporcionou ganhos expressivos na extração de IFs agliconas, sugerindo que o tratamento ultrassônico provocou conversões das classes de IFs glicosídeos em agliconas. Os maiores teores de proteínas (52 %) e IFs (4208 ± 108 µg de daidzeína e 3156 ±179 µg de genisteína/ g de material proteico de okara) extraídos foram alcançados empregando 15 minutos de sonicação, 240 W em estágio único. Ademais, estes materiais obtidos via UAE apresentaram alta qualidade nutricional, em termos de digestibilidade estática in vitro das proteínas (93 %) e bioacessibilidade das IFs agliconas (23 %). As configurações experimentais avaliadas permitiram a obtenção de materiais proteicos de okara com propriedades funcionais distintas, possibilitando delinear futuras aplicações em produtos destinados à alimentação humana. Adicionalmente aos protocolos de extração de proteínas e IFs, esta tese sugere um protocolo para o preparo do okara e demais produtos à base de soja para a extração e quantificação de IFs, indicando a liofilização como método de secagem, eliminação da fase de remoção de lipídios e dois estágios sequenciais de extração para total recuperação das IFs da matriz.
Título em inglês
Recovery of proteins and isoflavones for valorizing okara, a byproduct of the water-soluble soy extract agroindustry
Palavras-chave em inglês
Drying
Ethanol
Globulins
Sequential extraction
Ultrasound-assisted extraction
Resumo em inglês
The main objective of this work was to evaluate the technical viability of the simultaneous extraction of proteins and isoflavones (IFs) from okara, a solid byproduct of the process to obtain the water-soluble soy extract. This objective was derived from the gap revealed by the literature review, which compiled the techniques used to isolate specific components of okara. Focusing only on extracting a specific compound makes the disposal of other nutrients evident, thus generating new residues. Thus, techniques for the simultaneous extraction of proteins and IFs were evaluated. Conventional extractions (30 or 60 minutes/ 400 rpm/ 50 °C) were performed in single and sequential stages (two stages in cross currents), evaluating the use of 0.05 M MgCl2 solution as solvent and ethanol as a purifying agent in different stages of recovery of compounds (precipitation and washing). In addition, a study of the intensification of the recovery process of proteins and IFs was carried out by ultrasound-assisted extraction (UAE, 20 kHz). Different values of intensity of power ultrasound (165, 240, and 400 W), ultrasonic treatment time (15, 30, and 60 minutes), and several stages (1 or 2 in cross currents) were evaluated. In addition, the functional and nutritional properties of the extracted products were monitored. The periods of 15 minutes of UAE and 30 minutes of conventional extraction favor the extraction of proteins and IFs. Concerning conventional extractions, the configuration in cross currents stages combining the solvents (1° stage using water+2 N NaOH solution and 0.05 M MgCl2+2 N NaOH solution in the 2° stage) caused an increase of 3 % in the extracted proteins, possibly due to the higher content of 7S globulins extracted, evidenced by the analysis of the molecular profile. Ethanolic washes (ethanol:water, 60:40 w/w) in the recovered protein materials promoted a reduction (60%) in the lipid content and a consequent increase in the protein content. UAE provided significant gains in the extraction of IFs aglycones, suggesting that ultrasonic treatment caused conversions of the classes of glycoside IFs in aglycones. The highest levels of proteins (52 %) and IFs (4208 ± 108 µg of daidzein and 3156 ± 179 µg of genistein/g of okara protein material) were achieved using 15 minutes of sonication, 240 W in a single stage. Moreover, these materials obtained via UAE presented high nutritional quality regarding protein in vitro static digestion (93 %) and bioaccessibility of aglycones Ifs (23 %). The experimental configurations evaluated allowed obtaining okara protein materials with different functional properties, enabling the delineation of future applications in products intended for human consumption. In addition, regarding the protein and IFs extraction protocols, this thesis suggests a protocol for the preparation of okara and other soy-based products for the extraction and quantification of IFs, indicating freeze-dried as the drying method, elimination of the lipid removal phase and two sequential extraction stages for full recovery of the IFs of the matrix.
 
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Data de Publicação
2023-05-03
 
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