Estudo da biomassa de aguapé, para a produção do seu concentrado protéico

A biomass study of water hyacinth for producion of protein concentrate

Estudo da biomassa de aguapé, para a produção do seu concentrado protéico¹

Rosalina M. L. MEDEIROS²,^*, Armando U. O. SABAA SRUR³, Carmen. L. ROQUETTE PINTO²

RESUMO

Na produção de concentrado protéico de aguapé (C. P. A.), utilizou-se para extração da fração protéica solução de hidróxido de sódio (50mM) na proporção (3:1) sendo três volumes de solução de hidróxido de sódio para um volume de planta desintegrada. A precipitação da proteína foi realizada utilizando solução de ácido clorídrico (100mM) à temperatura de 80° C, o pH foi sendo corrigido até atingir o ponto isoelétrico da proteína, que ocorreu em pH 3,5. O teor de proteína encontrado no C. P. A. foi superior ao encontrado em outros vegetais e produtos de origem vegetal tais como alfafa e farinha de soja por exemplo. A presença de todos aminoácidos essenciais no C. P. A. mostra que sua utilização é viável na produção não só de ração animal, mas também, como suplementação alimentar na dieta humana.

Palavras-chave: aguapé, biomassa e concentrado protéico.

SUMMARY

A biomass study of water hyacinth for producion of protein concentrate. In the producion of protein concentrate was utilized for protein extration solution of hidroxi of sodio (50mM), in proporcion the (3 v. NaOH (50mM) : 1 v. desintegrated plant). In protein precipitation was realized with solution of cloridric acid (100mM) in temperature of 80^oC, in pH was until corrigid atinged the isoeletric point of protein, was occured in pH = 3,5. The ratio encontred of protein with C. P. A. was of better quality to the vegetables another and products with vegetable origin with alfalfa and soybean flour for example. The presence of all essencial aminoacids in C. P. A., show your utilization is possible in production of animal ration and how food suplementation in human diet.

Keywords: water hyacinth, biomass and proteic concentrate.

1 – INTRODUÇÃO

O aproveitamento da biomassa passou a ser uma preocupação de todos os países principalmente do primeiro mundo. Dentre as diversas fontes de biomassa, a planta aquática aguapé, se salienta pela sua enorme velocidade de crescimento (1t/ha/dia),conforme descrito por MUKUNO [15].

O aguapé (Eichhornia crassipes) é uma planta que entre outras características, apresenta uma produtividade muito alta, podendo atingir 360 a 480 t/ha/ano WOLVERTON & McDONALD [19], o que faz com que seja considerado uma importante praga aquática, causando problemas em rios, reservatórios de usinas hidrelétricas e reservatórios de água para irrigação. O aguapé tem a capacidade de incorporar em seus tecidos altas quantidades de nutrientes segundo KNIPLING et al. [11], o que torna interessante sua utilização como agente despoluidor de águas.

A produção de grandes quantidades de biomassa de aguapé durante o processo de despoluição de água, e alta produtividade desta planta em espelhos d’água, e em reservatórios de usinas hidrelétricas, conferem-lhe um custo de produção nulo que, aliado à boa composição química observada por WOLVERTON & McDONALD [19], tornam interessante o seu aproveitamento como matéria-prima para a produção de concentrados protéicos de folhas.

Sabe-se que grande parte da população mundial sofre de desnutrição, em especial de carência protéica. Sabe-se também que esta situação deve-se mais à má distribuição dos suprimentos protéicos existentes do que à falta de proteína.

As grandes diferenças sócio-econômicas existentes entre as várias regiões do mundo levam a uma situação em que a população dos países mais desenvolvidos, que representa cerca de 25% da humanidade, consome de 90 a 100g de proteínas por habitante por dia, mais da metade de origem animal, enquanto que para 50% da população mundial, somente estão disponíveis diariamente cerca de 50g de proteínas por habitante, a maior parte de origem vegetal. Por outro lado, se 80% das proteínas vegetais produzidas atualmente na forma de grãos fossem usadas diretamente na alimentação humana, e se fossem eqüitativamente distribuídas, seriam suficientes para fornecer 90g de proteínas por habitante diariamente, mas o que se observa é que mais da metade destas proteínas é usada na alimentação animal. Se forem consideradas também as proteínas consumidas por estes na forma de forrageiras, observa-se um rendimento da conversão de proteína vegetal em proteína animal de aproximadamente 12%. Como se vê, grandes quantidades de proteínas vegetais, que seriam suficientes para alimentar toda a população mundial, transformam-se em quantidades muito menores de proteínas animais, que só serão consumidas por pequena parte da humanidade segundo, FAUCONNEAU [08].

Para agravar a situação, estima-se que as necessidades protéicas mundiais dobrarão até o final deste século e que a produção de alimentos convencionais não acompanhará a demanda alimentar. Este fato tem sido um estímulo para a busca de novas fontes de alimentos, que têm sido desenvolvidos a partir de produtos até então não utilizados e, em paralelo, têm sido propostas formas alternativas de aproveitamento das fontes usuais de proteínas.

Como não se pode esperar, a curto prazo uma reversão da situação mundial que leve a uma distribuição mais eqüitativa dos suprimentos protéicos existentes, deve-se buscar alternativas para minimizar os problemas observados.

Um aumento na disponibilidade de proteínas vegetais poderia ser conseguido pelo aumento da produção total de alimentos de origem vegetal, através do melhoramento genético da qualidade das proteínas obtidas e pelo uso mais racional das proteínas atualmente disponíveis segundo os pesquisadores FIORENTINI & GALOPPINI [09].

Apesar das folhas representarem o maior suprimento mundial de proteínas, sendo a fotossíntese a única fonte renovável e não dilapidáveis de alimento e de energia para o mundo, as folhas verdes são usadas basicamente na alimentação de ruminantes. Segundo PARRISH et al. [17], somente 1% das plantas comestíveis é usado rotineiramente como alimento, 95% de nossa alimentação provêm de apenas vinte [20] espécies e, em muitos países, apenas seis [6] espécies são exploradas atualmente.

Quanto à qualidade das proteínas de folhas, observa-se que, embora os teores protéicos sejam variáveis, a análise destas proteínas revela uma composição de aminoácidos bastante semelhante entre as diferentes espécies vegetais. Segundo AKESON & STAHMANN [01], as proteínas e os concentrados de folhas contêm mais lisina que o cereal mais rico neste aminoácido, mais metionina que a soja e podem ser comparados favoravelmente com proteínas de origem animal.

De um grande número de análises comparativas nos Estados Unidos foi concluído que o aguapé, em relação às gramíneas e alfafas, apresentam valores mais elevado de Nitrogênio (1,75%); Cálcio (3,06%); Fósforo (6,63%), sendo aconselhável, portanto, à alimentação dos animais conforme MITSUDA et al. [13] e WOLVERTON & McDONALD [19].

Com relação à qualidade de proteína, foi verificado que os aminoácidos essenciais estão presentes e as folhas de aguapé apresentam composição comparável à da farinha de soja, podendo ser utilizada na produção de concentrado protéico conforme MITSUDA et al. [13].

2 – OBJETIVO

Visando obter um concentrado protéico de aguapé, buscou-se estabelecer os parâmetros tecnológicos para sua produção, bem como avaliou-se suas características nutricionais e tecnológicas.

3 – MATERIAL E MÉTODOS

3.1 – Material

Aguapé - As plantas da Eichhornia crassipes, foram coletadas no Lago da Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, localizado no município de Seropédica – RJ

3.2 – Métodos

3.2.1 - Na planta (folhas e pecíolos) e no concentrado protéico, foram realizadas as seguintes análises:

• Elementos Minerais – Chumbo, Zinco, Cádmio, Cobre, Níquel, Cromo, Ferro, Manganês, Prata, Sódio, Potássio, Fósforo, Alumínio, Cálcio e Magnésio, foram determinados por espectrometria de absorção atômica, [12];

• Nitrogênio Total (Nt) – Determinado pelo método - A.O.A.C., [3];

• Proteína Bruta – Determinado pela multiplicação do Nt pelo fator 6,25, método A.O.A.C., [3];

• Lipídeos – Determinado pelo método gravimétrico usando extrator Soxhlet, segundo método do Instituto Adolfo Lutz, [10];

• Umidade – determinado pelo método da estufa a 105ºC, segundo o Instituto Adolfo Lutz, [10];

• Fibra – determinado pelo método 4.15 do Instituto Adolfo Lutz, [10];

• Carboidratos – determinado pelo método do Instituto Adolfo Lutz, [10];

• Cinzas – determinado pelo método 4.8 do Instituto Adolfo Lutz, [10];

• Aminoácidos

A determinação do teor de aminoácidos foi realizada nos laboratórios da EMBRAPA - CTAA (RJ), segundo método desenvolvido pelo fabricante H.P. do analisador AMINO QUANT II.

4 – RESULTADOS E DISCUSSÃO

4.1 – Análise da Planta

Os valores encontrados nas análises efetuadas no aguapé "in natura" coletado no lago da UFRRJ, são mostrados nas Tabelas 1 e 2.

Os resultados são compatíveis com os encontrados na literatura. As diferenças observadas são atribuídas à grande alteração na composição química que o aguapé pode apresentar devido as diferenças nas condições de cultivo o que está em concordância com o reportado por WOLVERTON & McDONALD [19].

Comparando o valor nutricional da planta da UFRRJ com os padrões estabelecidos pela FAO [07], pode-se observar que são compatíveis com os valores da FAO, o que sugere a utilização desta planta como fonte de proteína vegetal para ração animal e como suplemento na dieta alimentar humana.

Os teores encontrados na Tabela 1, com relação aos metais pesados, observa-se que estão abaixo dos limites de tolerância para a Legislação Brasileira, conforme BICK [05].

4.2 – Análise do Concentrado Protéico do Aguapé

A Tabela 3 mostra os tipos de elementos minerais encontrados no C.P.A..

Os teores de minerais do aguapé são bastante variáveis com as condições de cultivo, principalmente com a composição do meio a qual cresce conforme foi descrito por MUKUNO et al. [15] e desta forma não foi possível estabelecer parâmetros para a comparação dos teores presentes nos concentrados protéicos.

Com relação aos metais pesados, observou-se que no concentrado obtido os teores estão abaixo dos limites máximos de tolerância para a Legislação Brasileira, BICK [05].

Na Tabela 4 pode-se observar a composição química do C.P.A. obtido da planta da UFRRJ.

O teor obtido de cinzas de 8,05% no C.P.A. está dentro dos limites permitidos quando comparado com 11,1% do concentrado integral de alfafa e 5.81% do concentrado de aguapé produzido por ABO BAKR et al. [02].

O teor de lipídeos observado, carboidratos e proteína bruta observado, está compatível com os resultados de ABO BAKR et al. [02].

A Tabela 5 apresenta as concentrações de aminoácidos presentes no C.P.A. Como pode-se observar todos os aminoácidos essenciais estão presentes, além do que a presença de Triptofano no aguapé é um ponto relevante, já que é carente em quase todos os vegetais. A carência de Triptofano não só inibe a fase de crescimento, como também, causa a Pelagra, que consiste numa avitaminose caracterizada por eritema das partes descobertas podendo haver perturbações, digestivas, nervosas e mentais conforme OLSON [16].

Os teores de aminoácidos essenciais encontrados no C. P. A. Tabela 5, é compatível com os encontrados por MITSUDA et al. [13] e WOLVERTON & McDONALD [19] e por BICKOFF [06], em concentrados de alfafa.

4.3 – Análise dos parâmetros mais adequados de processamento do Concentrado Protéico de Aguapé

Com relação à eficiência das soluções extratoras testadas, verificou-se conforme pode ser visto na Tabela 6, que o NaOH é mais eficiente que a água para promover a extração das proteínas de aguapé. Este resultado está coerente com os relatados por diversos pesquisadores conforme verificado pôr BETSCHART & KINSELLA [04].

Foi testado a precipitação da proteína do aguapé em diversas faixas de pH conforme Tabela 7. A precipitação é mais eficaz sob condições de pH baixo.

A quantidade de C.P.A. obtida mediante a precipitação a pH = 3.5 foi 2,2 vezes maior que a obtida a pH 11,9, conforme o esperado, pois o ponto isoelétrico das folhas está compreendido entre 3 e 5, segundo BETSCHART & KINSELLA [04].

Foi testado também a precipitação da proteína com ou sem aquecimento, a pH = 3.5, ou seja, próximo ao ponto isoelétrico conforme verificado na Tabela 8. Podemos dizer que com o aquecimento a eficiência é melhor. Segundo MORRISON & PIRIE [14], o aquecimento é usado na precipitação das proteínas em larga escala devido ao efeito que exerce sobre a consistência ao coágulo formado, o que é importante quando se promove a separação do material protéico por filtração ou centrifugação.

A composição química do aguapé e o valor alimentício do aguapé (percentagem de peso seco) comparado com a alfafa, conforme pode ser visto nos Quadro n°1 e ² respectivamente, é competitivo tornando possível sua utilização como matéria-prima na obtenção de concentrado protéico e deve ser considerado sua aplicação imediata principalmente em países em desenvolvimento, pois se constitui de tecnologia simples perfeitamente adequada às nossas condições.

5 – CONCLUSÕES

A composição química do aguapé da UFRRJ torna possível sua utilização como matéria-prima na obtenção de concentrado protéico e sua produção é viável com base na tecnologia desenvolvida na Divisão de Meio Ambiente/Instituto Nacional de Tecnologia, pela autora em questão.

Com relação às etapas do processamento descrito, pode-se afirmar que a extração das proteínas é mais eficaz sob condição alcalina, sendo NaOH 0,05N o mais eficiente dentre os extratores utilizados e na etapa de precipitação o HCl 0,1N é o mais indicado como agente precipitante.

A precipitação das proteínas deve ser feita a pH = 3.5. Na etapa de extração de proteínas o aquecimento é fundamental que esteja na faixa de 75-80°C, pois acima desta temperatura ocorre a desnaturação das proteínas.

A composição química do concentrado protéico obtido da planta da UFRRJ mostrou-se viável comparado a outros pesquisadores, além de seu valor nutricional que foi determinado pela quantidade, disponibilidade e proporções dos aminoácidos essenciais, destacando-se a presença de Triptofano que é carente em outros concentrados protéicos vegetais.

6 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

7 – AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem ao Instituto Nacional de Tecnologia, Divisão de Meio Ambiente, ao Núcleo de Planta Piloto, pelo apoio de todos e, por ceder as instalações para a execução desse trabalho. à EMBRAPA-CTAA, nossos agradecimentos na realização das análises de proteína e aminoácidos.

² Instituto Nacional de Tecnologia – Divisão de Meio Ambiente – RJ.

³ Departamento de Tecnologia de Alimentos – UFRRJ – RJ.

* A quem a correspondência deve ser enviada.

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Recebido para publicação em 11/09/98. Aceito para publicação em 20/07/99.

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  09 Fev 2000
• Data do Fascículo
  Maio 1999

Histórico

• Recebido
  11 Set 1998
• Aceito
  20 Jul 1999