Farelo de glúten de milho: extrusão e propriedades funcionais tecnológicas e de saúde

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dc.contributor.advisorPrudencio, Sandra Helena
dc.contributor.authorCagnin, Caroline
dc.contributor.bancaCasagrande, Rúbia
dc.contributor.bancaYoshida, Bruna Yumi
dc.contributor.bancaGrossmann, Maria Victória Eiras
dc.contributor.bancaMori, André Luiz Buzzo
dc.coverage.extent150 p.
dc.coverage.spatialLondrina
dc.date.accessioned2025-05-20T13:07:51Z
dc.date.available2025-05-20T13:07:51Z
dc.date.issued2023-09-18
dc.description.abstractO farelo de glúten de milho, um resíduo proteico do processamento industrial do milho, é utilizado em ração animal, mas devido à proporção elevada de proteínas (cerca de 60%), torna-se interessante o seu uso na alimentação humana. A estrutura molecular das proteínas de origem vegetal pode resultar em características tecnofuncionais pouco desejáveis para aplicação em alimentos e baixa digestão dessa matéria-prima. O processamento por extrusão pode modificar a estrutura conformacional das proteínas e contribuir para melhorar as características tecnofuncionais e a digestão dessas moléculas. O estudo da digestão de proteínas, que pode ser realizada in sílico e in vitro, indica peptídeos que podem possuir ação biológica no corpo humano, como ação antioxidante e anti-hipertensiva. O objetivo desse estudo foi conhecer as propriedades bioativas de peptídeos do farelo de glúten de milho, além de modificar a estrutura molecular de suas proteínas por extrusão e verificar as consequências em suas propriedades tecnofuncionais e de saúde, para um maior aproveitamento desse resíduo como um ingrediente alimentar. Foi feita uma análise in sílico da alfa-zeína a partir de banco de dados disponível em ferramentas computacionais (UniProt, BIOPEP e PeptideRanker). Observou-se que o maior número de ocorrências de fragmentos peptídicos estava relacionado à inibição da enzima conversora de angiotensina, seguida pela inibição da dipeptidil peptidase IV e dipeptidil peptidase III. Sugere-se que os peptídeos de milho podem ter potencial como agentes alternativos para o tratamento da hipertensão e diabetes mellitus tipo 2. Pela avaliação de artigos científicos que mostravam evidências de propriedades bioativas de peptídeos de milho por ensaios in vitro, a ação mais frequentemente encontrada foi a antioxidante. Num segundo estudo, o material foi extrusado em diferentes umidades de amostra (20 – 40%), temperaturas (120 – 160°C) e velocidades do parafuso (33 – 117 rpm) empregando-se um planejamento fatorial completo, com dois pontos centrais. Observou-se que a condição de extrusão de 20% de umidade, 120°C e 117 rpm foi a otimizada para as maiores capacidade de absorção de água e solubilidade de proteínas em pH 7. A extrusão na condição otimizada acarretou diminuição da luminosidade e aumento da cromaticidade do farelo, além de aumentar a atividade e capacidade emulsificante. A solubilidade em água das proteínas do farelo reduziu e em soluções de tampão fosfato contendo ureia e/ou SDS foi alterada, indicando modificação da conformação nativa das moléculas devido à extrusão, que foi corroborada pela intensificação da conformação folha ß e agregação das proteínas. Posteriormente num terceiro estudo, o farelo de glúten de milho foi extrusado nas mesmas condições citadas anteriormente, visando o aumento do rendimento da digestão gastrointestinal simulada. A condição de extrusão otimizada foi 40% de umidade, 140°C e 54 rpm. As amostras controle (não extrusada e não digerida), não extrusada-digerida, extrusada otimizada e extrusada otimizada-digerida foram comparadas em relação a atividade biológica. A amostra extrusada otimizada-digerida apresentou maiores teor de nitrogênio, grau de hidrólise, digestibilidade e potencial de ação biológica (atividade antioxidante/ABTS, capacidade redutora, atividade de inibição de ECA e alfa-amilase) em relação às demais amostras. Os resultados do estudo possibilitam mais perspectivas para o aproveitamento e agregação de valor ao farelo de glúten de milho como um ingrediente alimentar a partir de alterações das características tecnofuncionais ou daquelas relacionadas à saúde, além de contribuir para redução de resíduos agroindustriais
dc.description.abstractother1Corn gluten meal, a protein residue from the industrial processing of corn, is used in animal feed, but due to the high proportion of proteins (about 60%), its use in human food becomes interesting. The molecular structure of proteins of vegetable origin can result in less desirable technofunctional characteristics for application in foods and low digestion of this raw material. Extrusion processing can modify the conformational structure of proteins and contribute to improving the technofunctional characteristics and digestion of these molecules. The study of protein digestion, which can be performed in silico and in vitro, indicates peptides that may have biological action in the human body, such as antioxidant and antihypertensive action. The objective of this study was to know the bioactive properties of peptides from corn gluten meal, in addition to modifying the molecular structure of its proteins by extrusion and verifying the consequences on its technofunctional and health properties, for greater use of this residue as an ingredient. to feed. An in silico analysis of alpha-zein was performed from a database available in computational tools (UniProt, BIOPEP, and PeptideRanker). It was observed that the highest number of occurrences of peptide fragments was related to the inhibition of the angiotensin-converting enzyme, followed by the inhibition of dipeptidyl peptidase IV and dipeptidyl peptidase III. It is suggested that corn peptides may have potential as alternative agents for the treatment of hypertension and type 2 diabetes mellitus. According to the evaluation of scientific articles that showed evidence of bioactive properties of corn peptides by in vitro assays, the most frequently found action was the antioxidant one. In a second study, the material was extruded at different sample moistures (20 – 40%), temperatures (120 – 160°C), and screw speeds (33 – 117 rpm) using a full factorial design with two central points. It was observed that the extrusion condition of 20% humidity, 120°C, and 117 rpm was optimized for the highest water absorption capacity and protein solubility at pH 7. The extrusion in the optimized condition led to a decrease in luminosity and an increase in the chromaticity of the bran, in addition to increasing the activity and emulsifying capacity. The solubility in water of the bran proteins was reduced and in phosphate buffer solutions containing urea and/or SDS it was altered, indicating modification of the native conformation of the molecules due to extrusion, which was corroborated by the enhancement of the ß-sheet conformation and protein aggregation. Subsequently, in a third study, corn gluten meal was extruded under the same conditions mentioned above, aiming to increase the yield of simulated gastrointestinal digestion. The optimized extrusion condition was 40% humidity, 140°C, and 54 rpm. Control (non-extruded and non-digested), non-extruded-digested, optimized extruded, and optimized extruded-digested samples were compared for biological activity. The digested-optimized extruded sample showed higher nitrogen content, degree of hydrolysis, digestibility, and biological action potential (antioxidant activity/ABTS, reducing capacity, ACE, and alpha-amylase inhibition activity) concerning the other samples. The results of the study provide more perspectives for the use and added value of corn gluten meal as a food ingredient based on changes in techno-functional characteristics or those related to health, in addition to contributing to the reduction of agro-industrial waste
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/18782
dc.language.isopor
dc.relation.departamentCCA - Departamento de Ciência e Tecnologia de Alimentos
dc.relation.institutionnameUniversidade Estadual de Londrina - UEL
dc.relation.ppgnamePrograma de Pós-Graduação em Ciência de Alimentos
dc.subjectAntioxidante
dc.subjectDigestão gastrointestinal
dc.subjectConformação estrutural de proteínas
dc.subjectPeptídeos
dc.subjectResíduo proteíco
dc.subjectSolubilidade proteíca
dc.subject.capesCiências Agrárias - Ciência e Tecnologia de Alimentos
dc.subject.cnpqCiências Agrárias - Ciência e Tecnologia de Alimentos
dc.subject.keywordsAntioxidant
dc.subject.keywordsGastrointestinal digestion
dc.subject.keywordsProtein structural conformation
dc.subject.keywordsProtein solubility
dc.subject.keywordsPeptides
dc.subject.keywordsProtein waste
dc.titleFarelo de glúten de milho: extrusão e propriedades funcionais tecnológicas e de saúde
dc.title.alternativeCorn gluten meal: extrusion and technological and health functional properties
dc.typeTese
dcterms.educationLevelDoutorado
dcterms.provenanceCentro de Ciências Agrárias

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