Comparação de perfil proteico de grãos de quatro cultivares de Feijão-Caupi e avaliação de sinergismo e bioacessibilidade fenólica durante codigestão in vitro com suco de laranja

Abstract

Desafios, como a promoção da biodiversidade e o aumento da oferta de alimentos para diversidade dietética, tornam o feijão-caupi uma alternativa relevante à área das ciências agrárias e ciência dos alimentos. O feijão-caupi é uma leguminosa de destaque no continente Africano e regiões Norte e Nordeste do Brasil, principalmente pelo alto teor de proteína presente no grão, bem como baixo custo e resiliência ao estresse hídrico. O nosso principal objetivo foi estabelecer uma metodologia de extração de proteínas, comparar o perfil proteico de grãos de quatro cultivares de feijão-caupi (Vigna unguiculata), BRS Aracê, BRS Itaim, BRS Pajeú e BRS Xiquexique por meio da técnica de eletroforese bidimensional (2-DE), bem como identificar atividade antioxidante sinérgica deste ao ser consumido com suco de laranja pera (Citrus sinensis). Para isso, a eletroforese bidimensional foi utilizada para separação e comparação das proteínas. Para avaliação de sinergia, 20 compostos fenólicos foram identificados em amostras por CLAE-DAD antes e após a digestão in vitro, além da determinação de compostos fenólicos totais, e atividade antioxidante pelos métodos ABTS e FRAP. A eletroforese bidimensional foi eficiente na separação das proteínas, os perfis de proteoma de grãos de quatro cultivares de feijão-caupi foram comparados, em que foi observada alta correlação entre a mesma espécie. Além disso, a análise de componentes principais indicou que há diferença na abundância de proteínas entre as cultivares, as cultivares BRS Aracê e BRS Xiquexique, ambas biofortificadas com ferro e zinco foram agrupadas, separadas das cultivares BRS Itaim e BRS Pajeú. Na codigestão de feijão-caupi cozido e suco de laranja, ácido gálico, (-)-epicatequina e ácido clorogênico foram os polifenóis mais bioacessíveis. O cozimento do feijão-caupi e a extração dos compostos com solvente afetaram as concentrações de polifenóis. Após a digestão, os índices de bioacessibilidade foram maiores para o feijão-caupi (136,11%) e feijão-caupi cozido (744,74%) quando comparados ao suco de laranja (31,87%), indicando que o tratamento térmico melhorou a bioacessibilidade dos fenólicos do feijão-caupi. A capacidade antioxidante variou bastante, mas foi maior na fase intestinal para o feijão-caupi cozido e amostra de codigestão, e interações sinérgicas polifenol-polifenol ou polifenol-proteína podem ter contribuído para esse efeito, particularmente, nessas amostras. A combinação de suco de laranja com feijão-caupi cozido digerido simultaneamente promoveu maior teor de alguns fenólicos bioacessíveis do que essas amostras isoladas. Este estudo demonstra como melhorar a qualidade de géis de 2-DE de grãos de feijão-caupi, e que perfis 2-DE podem ser usados para discriminar variedades de feijão-caupi. Além disso, este foi o primeiro estudo referente a codigestão de feijão-caupi e suco de laranja, e demonstrou o aumento de fenólicos com propriedades antioxidantes provenientes de interações entre polifenóis bioacessíveis de um suco de frutas e feijão na fase final da simulação gastrointestinal, fornecendo base científica para aplicação de codigestão em estudos futuros relacionados à saúde.

Abstract: Challenges, such as promoting biodiversity and increasing the food supply for dietary diversity, become cowpea a relevant alternative in the field of agricultural science and food science. Cowpea is a prominent legume in the African continent and in the North and Northeast regions of Brazil, mainly due to the high protein content present in the grain, as well as its low cost and resilience to water stress. We aimed to establish a protein extraction methodology, to compare the protein profile of four cowpea (Vigna unguiculata) cultivars, BRS Aracê, BRS Itaim, BRS Pajeú and BRS Xiquexique by two-dimensional electrophoresis (2-DE), as well as identifying its synergistic antioxidant activity when consumed with orange juice (Citrus sinensis). For this, two-dimensional electrophoresis was used to separate and compare the proteins. For synergy evaluation, 20 phenolic compounds were identified in samples by HPLC-DAD before and after in vitro digestion, in addition to the determination of total phenolic compounds, and antioxidant activity by ABTS and FRAP methods. Two-dimensional electrophoresis was efficient in separating the proteins, the proteome profiles of four cowpea cultivars were compared, in which a high correlation was observed between the same species, even with different cultivars. In addition, the principal component analysis indicated that there is a difference in protein abundance between the cultivars, the BRS Aracê and BRS Xiquexique cultivars, both biofortified in iron and zinc, were grouped, separated from the BRS Itaim and BRS Pajeú cultivars. In co-digestion of cooked cowpea and orange juice, gallic acid, (-)-epicatechin and chlorogenic acid were the most bioaccessible polyphenols. Cooking and solvent extraction of cowpea affected their polyphenolic concentration. After digestion, the bioaccessibility indexes (BI) were increasing for cowpea (136.11%) and cooked cowpea (744.74%) when compared to orange juice (31.87%), indicating that heat treatment improved the bioaccessibility of cowpea phenolics. Antioxidant capacity varied widely but was higher in the intestinal phase for the cooked cowpea and co-digestion sample, and synergistic polyphenol-polyphenol or polyphenol-protein interactions may have contributed to this effect, particularly in these samples. The combination of orange juice with cooked cowpea simultaneously digested promoted higher content of some bioaccessible phenolics than these isolated samples. This study demonstrates how to improve the quality of 2-DE gels from cowpea beans, and that 2-DE profiles can be used to discriminate cowpea varieties. Furthermore, this was the first study concerning the co-digestion of cowpea and orange juice. The increase of phenolics with antioxidant properties coming from interactions between bioaccessible polyphenols from a fruit juice and beans at the end-phase of gastrointestinal simulation provided scientific basis for co-digestion application in health-related future studies.