Valorization of pulses of the mediterranean diet as alternative dietary protein sources

Abstract

Mediante o crescimento populacional e o resultante aumento global do consumo e produção de alimentos, são necessárias novas fontes nutricionais alternativas e dietas mais sustentáveis que colmatem estes desafios. As leguminosas demonstram grande potencial relativamente ao seu perfil nutricional, sendo benéficas para a saúde, e representam uma alternativa proteica vegetal e uma solução agrícola mais ecológica. Este trabalho teve como objetivo caracterizar o perfil nutricional de dois tipos de leguminosas, tipicamente consumidas na dieta Mediterrânica, feijão frade (Vigna unguiculata) e feijão manteiga (Phaseolus vulgaris), com foco no estudo da biomassa obtida a partir dos grãos, sementes germinadas e extratos ricos em proteína e compostos fenólicos. A composição nutricional foi determinada relativamente a cinzas (4,03 % e 5,15 %), humidade (10,93 % e 14,03 %), lípidos (1,20 % e 1,32 %), proteína (38,44 % e 31,90 %) e carbohidratos (42,07 % e 43,92 %), para o feijão frade e manteiga respetivamente. A proteína foi fracionada pelo método sequencial de Osborne, tendo a fração solúvel em água recuperado a maior percentagem de proteína para ambos os feijões. O efeito de diferentes temperaturas de extração (25, 45 e 98 ºC) foi estudado aquando da obtenção de extratos bio funcionais de forma a determinar a recuperação de proteína, compostos fenólicos e a capacidade antioxidante dos extratos. A maior recuperação de proteína foi observada a 45 ºC em ambos os casos (150,27 mg/g no feijão frade e 125,68 mg/g no feijão manteiga), tal como a recuperação de compostos fenólicos. Relativamente à atividade antioxidante, os extratos de feijão frade obtidos a 45 ºC (DPPH e ABTS) demonstraram a maior atividade, no entanto para o feijão manteiga foram os extratos obtidos a 25 ºC (DPPH) e a 45 ºC (ABTS) que apresentaram maior atividade antioxidante. Os mesmos extratos, de feijão frade e feijão manteiga a 45 ºC, apresentaram também maior poder redutor (FRAP). Os extratos obtidos com farinha de sementes germinadas de feijão frade a 45 ºC demonstraram a maior recuperação de proteína, compostos fenólicos, maior poder redutor e maior capacidade antioxidante (ABTS). No entanto, a tendência oposta foi observada no feijão manteiga relativamente ao poder redutor. O índex de emulsificação foi calculado a 25 ºC (22,78 % e 32,14 %) e 45 ºC (31,03 % e 2,41%) para feijão manteiga e frade, respetivamente. A estabilidade da emulsão foi mantida durante 18 dias. Os resultados obtidos sugerem que as leguminosas estudadas representam uma valiosa alternativa vegetal, rica em compostos ativos e nutrientes, essencial para os desafios alimentares globais do futuro. A água de demolha e cozedura do feijão podem também ter propriedades funcionais interessantes, podendo ser usadas como ingredientes alimentares, aumentando a circularidade desta fonte de nutrientes.

Valorization of pulses of the Mediterranean diet as alternative dietary protein sources Sustainable food sources and diets are needed to meet future demands regarding global nutrition, as the population and global food demand for consumption and production increase. Pulses, show great nutritional profile providing benefits for human health, representing an interesting plant protein-based alternative and a greener solution in crop productivity. The present study aimed at characterizing the nutritional composition profile of two types of dry pulses typically consumed in the Mediterranean diet, cowpea (Vigna unguiculata) and kidney bean (Phaseolus vulgaris), while focusing on the study of both the biomass obtained from dried seeds, germinated seeds and protein-phenolic rich extracts. The proximate composition regarding ash (4.03 % and 5.15 %), moisture (10.93 % and 14.03 %), lipids (1.20 % and 1.32 %), protein (38.44 % and 31.90 %) and carbohydrates (42.07 % and 43.92 %) was determined for both bean varieties. Protein was fractionated using the Osborne sequential method and the overall highest protein recovery was achieved in the water-soluble fraction, for both bean varieties. The effect of different extraction temperatures (25, 45 and 98 ˚C) used to obtain bio-functional extracts were studied to determine differences in protein and phenolic contents, and antioxidant capacity of extracts. For both cowpea and kidney bean the highest protein recovery was at 45 ˚C (150.27 mg/g and 125.68 mg/g, respectively). About phenolic content, cowpea and kidney bean extracts had the highest value also at 45 ºC. Regarding antioxidant activity, for cowpea, higher radical scavenging activity was observed for extracts obtained at 45 ºC (DPPH and ABTS). For kidney bean, the extracts obtained at 25 ºC (DPPH) and 45 ºC (ABTS) showed greater radical scavenging activity. According to FRAP assay, extracts obtained at 45 ºC for kidney bean and cowpea showed the greatest reducing power. Extracts obtained at 45 ºC with dry sprout flour showed higher protein and phenolic compound recovery, greater reducing power and higher radical scavenging activity (ABTS) when compared to the water-soluble extracts for cowpea. The opposite trend was observed regarding reducing power (FRAP) for kidney bean. Emulsification index was calculated at 25 ºC (22.78 % and 32.14 %) and 45 ºC (31.03 % and 29.41 %) for kidney bean and cowpea, respectively. The samples’ emulsification stability was maintained throughout 18 days. The results suggest that the studied pulses represent an interesting plant-based alternative source of bioactive nutrients essential for future global food demands. Further, bean soaking and cooking waters may have interesting functional properties and may be used as food ingredients, thus increasing circularity of this source of nutrients.