Technological-functional features of chia, almond, pumpkin seed, soybean and pea proteins

Gabriel Poloto; Carolina Merheb-Dini; Débora Parra Baptista Freitas; Mirna Lúcia Gigante; Paulo Henrique Mariano Marfil

doi:10.5433/1679-0359.2025v46n3p675

Autores

Gabriel Poloto Universidade Federal do Triângulo Mineiro https://orcid.org/0009-0001-8134-8003
Carolina Merheb-Dini Universidade Federal do Triângulo Mineiro https://orcid.org/0000-0001-6176-3499
Débora Parra Baptista Freitas Universidade Estadual de Campinas https://orcid.org/0000-0002-4445-5643
Mirna Lúcia Gigante Universidade Estadual de Campinas
Paulo Henrique Mariano Marfil Universidade Federal do Triângulo Mineiro https://orcid.org/0000-0002-0145-3971

DOI:

https://doi.org/10.5433/1679-0359.2025v46n3p675

Palavras-chave:

Propriedades funcionais, Plant based, Solubilidade de proteínas vegetais, Isolados e concentrados proteicos vegetais.

Resumo

As proteínas vegetais ganham destaque no desenvolvimento de produtos plant based. Os isolados e concentrados proteicos vegetais atuam como agentes estabilizantes, gelificantes e dispersantes. Realizou-se a caracterização tecnológica-funcional das proteínas de ervilha (86%), semente de abóbora (60%), amêndoas (57,5%), chia (42%) e soja (43%). As amostras foram avaliadas usando a metodologia proposta pela Empresa Brasileira de Pesquisa e Agropecuária obtendo-se a capacidade emulsificante (CE) e estabilidade de emulsão (EE), capacidade de formação de espuma (CFE) e estabilidade de espuma (CEE), solubilidade em água, formação de gel e capacidade de absorção de água (CAA) e de óleo (CAO). A ervilha apresentou maior CFE (94,07 ± 6,87 %) e CE (312,96 ± 14,32 ) (p<0,05). A soja e a chia apresentaram maiores EE (291,02 ± 15,68 min; 269, 58 ± 19,84 min) e a semente de abóbora menor CFE (82 ± 0,51 %) (p>0,05). A proteína de chia e de ervilha apresentaram maiores CAA (4,60 ± 0,26 g/g amostra; 4,56 ± 0,01 g/g amostra) enquanto a de soja e de ervilha maiores CAO (2,58 ± 0,25 g/g amostra; 2,43 ± 0,26 g/g amostra) (p < 0,05). A proteína de amêndoa apresentou melhor formação de gel a partir 0,06 g/mL, enquanto que não houve formação nas concentrações testadas para proteína de soja. Para a solubilidade, as cinco proteínas apresentaram menores valores na faixa de pH 4 a 6 e melhor solubilidade em pH > 6. Dentre as proteínas estudadas, a ervilha apresentou maior potencial tecnológico para desenvolvimento de novos produtos, possivelmente está relacionado ao teor proteico, a origem e o método de extração e as globulinas presentes nesta proteína.

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Biografia do Autor

Gabriel Poloto, Universidade Federal do Triângulo Mineiro

Aluno do Curso de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos, Universidade Federal do Triângulo Mineiro, UFTM, Uberaba, MG, Brasil.

Carolina Merheb-Dini, Universidade Federal do Triângulo Mineiro

Profa. Dra., UFTM, Departamento de Engenharia de Alimentos, Uberaba, MG, Brasil.

Débora Parra Baptista Freitas, Universidade Estadual de Campinas

Profa. Dra., Universidade Estadual de Campinas, UNICAMP, Departamento de Engenharia e Tecnologia de Alimentos, Campinas, SP, Brasil.

Mirna Lúcia Gigante, Universidade Estadual de Campinas

Profa. Dra., Universidade Estadual de Campinas, UNICAMP, Departamento de Engenharia e Tecnologia de Alimentos, Campinas, SP, Brasil.

Paulo Henrique Mariano Marfil, Universidade Federal do Triângulo Mineiro

Prof. Dr., UFTM, Departamento de Engenharia de Alimentos, Uberaba, MG, Brasil.

Referências

Albano, K. M., Cavallieri, Â. L. F., & Nicoletti, V. R. (2018). Electrostatic interaction between proteins and polysaccharides: physicochemical aspects and applications in emulsion stabilization. Food Reviews International, 35(1), 54-89. doi: 10.1080/87559129.2018.1467442 DOI: https://doi.org/10.1080/87559129.2018.1467442

Aydemir, L. Y., & Yemenicioglu, A. (2013). Potential of Turkish Kabuli type chickpea and green and red lentil cultivars as source of soy and animal origin functional protein alternatives. LWT - Food Science and Technology, 50(2), 686-694. doi: 10.1016/j.lwt.2012.07.023 DOI: https://doi.org/10.1016/j.lwt.2012.07.023

Boeck, T., Sahin, A. W., Zannini, E., & Arendt, E. K. (2021). Nutritional properties and health aspects of pulses and their use in plant-based yogurt alternatives. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 20(4), 3858-3880. doi: 10.1111/1541-4337.12778 DOI: https://doi.org/10.1111/1541-4337.12778

Boye, J. I. Aksay, S., Roufik, S., Ribéreau, S., Mondor, M., Farnworth, E., & Rajamohamed, S. H. (2010). Comparison of the functional properties of pea, chickpea and lentil protein concentrates processed using ultrafiltration and isoelectric precipitation techniques. Food Research International, 43(2), 537-546. doi: 10.1016/j.foodres.2009.07.021 DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodres.2009.07.021

Chang, L., Lan, Y., Bandillo, N., Ohm, J.-B., Chen, B., & Rao, J. (2022). Plant proteins from green pea and chickpea: extraction, fractionation, structural characterization and functional properties. Food Hydrocoll, 123(2), 107165. doi: 10.1016/j.foodhyd.2021.107165 DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2021.107165

Chen, C. Y., Lapsley, K., & Blumberg, J. (2006). A nutricion and health perspective on almonds. Journal of the Science of Food and Agriculture, 86(14), 2245-2250. doi: 10.1002/jsfa.2659 DOI: https://doi.org/10.1002/jsfa.2659

Daba, D. S., & Morris, F. C. (2021). Pea proteins: variation, composition, genetics, and functional properties. Cereal Chemistry, 99(1), 8-20. doi: 10.1002/cche.10439 DOI: https://doi.org/10.1002/cche.10439

Day, L., Cakebread, J. A., & Loveday, S. M. (2022). Food proteins from animals and plants: differences in the nutritional and functional properties. Trends in Food Science & Technology, 119(1), 428-442. doi: 10. 1016/j.tifs.2021.12.020 DOI: https://doi.org/10.1016/j.tifs.2021.12.020

Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (2022). Guide for technological-functional characterization of protein ingredients for the plant-based market. EMBRAPA Agroindústria de Alimentos.

Fernández-Quintela, A., Macarulla, M. T., Del Barrio, A. S., & Martínez, J. A. (1997). Composition and functional properties of protein isolates obtained from commercial legumes grown in northern Spain. Plant Foods for Human Nutrition, 51(4), 331-341. doi: 10.1023/A:1007936930354 DOI: https://doi.org/10.1023/A:1007936930354

Guyomarc'h, F., Arvisenet, G., Bouhallab, S., Canon, F., Deutsch, S. M., Drigon, V., Dupont, D., Famelart, M. H., Garric, G., Guédon, E., Guyot, T., Hiolle, M., Jan, G., Loir, Y. L., Lechevalier, V., Nau, F., Pezennec, S., Thierry, A., Valence, F., & Gagnaire, V. (2021). Mixing milk, egg and plant resources to obtain safe and tasty foods with environmental and health benefits. Trends in Food Science & Technology, 108(2), 119-132. doi: 10.1016/j.tifs.2020.12.010 DOI: https://doi.org/10.1016/j.tifs.2020.12.010

Kalita, S., Khandelwal, S., Madan, J., Pandya, H., Sesikeran, B., & Krishnaswamy, K. (2018). Almonds and cardiovascular health: a review, Nutrients, 10(4), 468-478. doi: 10.3390/nu10040468 DOI: https://doi.org/10.3390/nu10040468

Kaur, M., & Singh, N. (2005). Studies on functional, thermal and pasting properties of flours from different chickpea (Cicer arietinum L.) cultivars. Food Chemistry, 9(3), 403-411. doi: 10.1016/j.foodchem.2004. 06.015 DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2004.06.015

Kotecka-Majchrzak, K., Sumara, A., Fornal, E., & Montowska, M. (2020). Oilseed proteins - properties and application as a food ingrediente. Trends in Food Science & Technology, 106(12), 160-170. doi: 10.1016/ j.tifs.2020.10.004 DOI: https://doi.org/10.1016/j.tifs.2020.10.004

Kumar, M., Tomar, M., Potkule, J., Reetu, Punia, S., Dhakane-Lad, J., Singh, S., Dhumal, S., Pradhan, P. C., Bhushan, B., Anitha, T., Alajil, O., Alhariri, A., Amarowicz, R., & Kennedy, J. F. (2022). Functional characterization of plant-based protein to determine its quality for food application. Food Hydrocoll, 123(2), 106986. doi: 10.1016/j.foodhyd.2021.106986 DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2021.106986

Lam, A. C. Y., Karaca, A. C., Tyler, T. R., & Nickerson, M. T. (2018). Pea protein isolates: structure, extraction, and functionality. Food Reviews International, 34(2), 126-147. doi: 10.1080/87559129.2016. 1242135 DOI: https://doi.org/10.1080/87559129.2016.1242135

Le, X. T., Rioux, L.-E., & Turgeon, S. L. (2017). Formation and functional properties of protein–polysaccharide electrostatic hydrogels incomparison to protein or polysaccharide hydrogels. Advances in Colloid and Interface Science, 239(1), 127-135. doi: 10.1016/j.cis.2016.04.006 DOI: https://doi.org/10.1016/j.cis.2016.04.006

Lowry, O. H., Rosebrough, N. J., Farr, A. L., & Randall, R. J. (1951). Protein measurement with the Folin phenol reagent. Journal of Biological Chemistry, 193(1), 265-275. doi: 10.1016/s0021-9258(19)52451-6 DOI: https://doi.org/10.1016/S0021-9258(19)52451-6

Ma, K. K., Greis, M., Lu, J., Nolden, A. A., McClements, D. J., & Kinchla, A. J. (2022). Functional performanca of plant proteins. Foods, 11(4), 594-617. doi: 10.3390/foods11040594 DOI: https://doi.org/10.3390/foods11040594

Malomo, S. A., & He, R. (2014). Aluko, structural and functional properties of hemp seed protein products. Journal of Food Science, 79(8), 1512-1521. doi: 10.1111/1750-3841.12537 DOI: https://doi.org/10.1111/1750-3841.12537

Marcinek, K., & Krejpcio, Z. (2017). Chia seeds (Salvia hispanica): health promoting properties and therapeutic application - a review. Roczniki Państwowego Zakładu Higieny, 68(2), 123-129. PMID: 28646829.

Miranda, C. G., Speranza, P., Kurozawa, L. E., & Sato, A. C. K. (2022). Lentil protein: impact of diferente extraction methods on structural and functional properties. Heliyon, 8(11), 11775. doi: 10.1016/j.heliyon. 2022.e11775 DOI: https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2022.e11775

Nicolai, T., & Chassenieux, C. (2019). Heat-induced gelation of plant globulins. Current Opinion in Food Sciencen, 27(3), 18-22. doi: 10.1016/j.cofs.2019.04.005 DOI: https://doi.org/10.1016/j.cofs.2019.04.005

Satija, A., & Hu, F. B. (2018). Plant-based diets and cardiovascular health. Trends Cardiovascular Medicine, 28(7), 437-441. doi: 10.1016/j.tcm.2018.02.004 DOI: https://doi.org/10.1016/j.tcm.2018.02.004

Shevkani, K., Kaur, A., Kumar, S., & Singh, N. (2015). Cowpea protein isolates: functional properties and application in gluten-free rice muffins. LWT-Food Science and Technology, 63(2), 927-933. doi: 10.1016/ j.lwt.2015.04.058 DOI: https://doi.org/10.1016/j.lwt.2015.04.058

Sim, S. Y. J., Srv, A. Chiang, J. H., & Henry, C. J. (1967). Plant proteins for future foods: a roadmap. Foods, 10(8), 1967-1998. doi: 10.3390/foods10081967 DOI: https://doi.org/10.3390/foods10081967

Stephen, A. M., & Phillips, G. O. (2016). Food polysaccharides and their applications. CRC Press. DOI: https://doi.org/10.1201/9781420015164

Tan, S. T., Tan, S. S., & Tan, C. X. (2023). Soy protein, bioactive peptides, and isoflavones: a review of their safety and health benefits. Pharma Nutrition, 25(3), 100352. doi: 10.1016/j.phanu.2023.100352 DOI: https://doi.org/10.1016/j.phanu.2023.100352

Tang, Q., Ross, Y., & Miao, S. (2023). Plant protein versus dairy proteins: a ph-dependency investigation on their structure and funcional properties. Foods, 12(2), 368-387. doi: 10.3390/foods12020368 DOI: https://doi.org/10.3390/foods12020368

Tang, X., Shen, Y., Zhang, Y., WesSchilling, M., & Li, Y. (2021). Parallel comparison of functional and physicochemical properties of common pulse proteins. LWT – Food Science and Technology, 146(13), 111594. doi: 10.1016/j.lwt.2021.111594 DOI: https://doi.org/10.1016/j.lwt.2021.111594

Vale, C. P., Loquete, F. C. C., Zago, M. G., Chiella, P. V., & Bernardi, D. M. (2019). Composition and properties of pumpkin seed. FAG Journal of Health, 1(4), 79-90. doi: 10.35984/fjh.v1i4.95 DOI: https://doi.org/10.35984/fjh.v1i4.95

Wouters, A. G. B., Rombouts, I., Fierens, E., Brijs, K., & Delcour, J. A. (2016). Relevance of the functional properties of enzymatic plant protein hydrolysates in food systems. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 15(4), 786-800. doi: 10.1111/1541-4337.12209 DOI: https://doi.org/10.1111/1541-4337.12209