Vírus ( CpSMV) , Expressou dentro Percentile De peso seco *

EFEITO DO MELHORAMENTO GENÉTICO SOBRE A
QUALIDADE NUTRICIONAL DE GENÓTIPOS E
FRAÇÕES PROTÉICAS DE FEIJÃO-DE-CORDA
Effect of breeding on the nutritional quality of genotypes of cowpea and
protein fractions)
Fernanda Maria Machado Maia1, José Tadeu Abreu de Oliveira2, Cláudio Cabral
Campello3, Ricristhi Gonçalves de Aguiar Gomes2, Isabel Cristiane Façanha Brasil2, Ilka
Maria Vasconcelos2
RESUMO
Feijão-de-corda [Vigna unguiculata (L.) Walp.] é uma leguminosa muito popular na Região Nordeste do Brasil
e constitui-se numa importante fonte de proteínas, carboidratos e outros nutrientes. No entanto, há escassez de
informações relacionando resistência e valor nutricional. Isso torna de grande importância estudar os aspectos
nutricionais dos genótipos melhorados e compará-los com genótipos não melhorados, para verificar se as alterações
promovidas pelo melhoramento afetam sua qualidade nutricional. A pesquisa foi conduzida com dois genótipos
Canapuzinho e TE93-244-23F, o primeiro susceptível e o outro resistente ao Vírus do Mosaico Severo do Feijão-decorda (CpSMV). Os genótipos foram comparados em relação a sua composição química, presença de fatores
antinutricionais e valor nutricional. As frações protéicas albuminas e globulinas dos dois genótipos também foram
utilizadas no estudo comparativo. Os genótipos de TE93-244-23F e Canapuzinho mostraram quantidades similares de
proteínas, lipídios e carboidratos. A presença de taninos, lectinas, inibidores de tripsina e urease foi detectada nos dois
genótipos e nas frações protéicas. As quantidades desses componentes foram diferentes nas farinhas e nas frações
albuminas e globulinas. Nos experimentos biológicos realizados com ratos, as farinhas das sementes dos genótipos
TE93-244-23F e Canapuzinho, como única fonte de proteínas, mesmo suplementadas com metionina, não foram
capazes de manter o crescimento adequado dos animais, apresentando valores mais baixos de NPU, digestibilidade,
valor biológico e conversão alimentar do que o padrão à base de clara do ovo. No entanto, as frações protéicas
albuminas e globulinas quando complementadas com clara do ovo, apresentaram valor nutricional igual ou superior ao
padrão (somente clara do ovo). Portanto, dentre os parâmetros analisados, os resultados permitem concluir que o
melhoramento genético para resistência ao CpSMV não comprometeu a qualidade nutricional do feijão-de-corda.
Palavras-chave: Valor nutricional; Vigna unguiculata; fatores antinutricionais.
ABSTRACT
Cowpea is the most popular grain legume in Brazil particularly for people living in the Northeast region where
it constitutes the principal source of protein and carbohydrate. The research was conducted with two cowpea genotypes,
Canapuzinho and TE93-244-23F, the first susceptible and the other resistant to the Cowpea Severe Mosaic Virus
(CpSMV), to evaluate whether the probable factors related to the resistance would interfere with the nutritional value.
Both genotypes were compared for their proximate analyses, presence of antinutritional substances and nutritional value.
In addition, the seed proteins were fractionated in globulins and albumins and analyzed for presence of antinutritional
substances. The seeds of TE93-244-23F and Canapuzinho showed similar amounts of proteins, lipids and
carbohydrates. All genotypes presented tannin and displayed haemagglutinating, trypsin inhibitory and urease activities.
The amount of these components was different in the flour and in the globulin and albumin fractions. The feeding trials
conducted with rats fed the experimental diets containing the seed flours as the sole protein source, at 10% level,
induced to impaired growth, lower values of NPU, digestibility and Feed Efficiency for Canapuzinho and TE93-244-23F,
respectively, when compared to the animals fed the high quality diet containing egg white. However, both albumin and
globulin fractions were better accepted by the rats, since they improved diet consumption to the level showed by the rats
fed the egg white and increased all the nutritional parameters assessed in this study. The results show that the
resistance to CpMSV induced by cowpea improvement, making TE93-244-23F, did not alter its nutritional value.
Keywords: Nutritional value; Vigna unguiculata; antinutritional factors.
1
Curso de Nutrição, Universidade Estadual do Ceará. E-mail: [email protected]
Departamento de Bioquímica e Biologia Molecular, Universidade Federal do Ceará
3 Faculdade de Veterinária, Universidade Estadual do Ceará.
Apoio: PRONEX, PROCAD, CNPq e FUNCAP
2
1 INTRODUÇÃO
Vigna unguiculata conhecida por feijão-de-corda, feijão-macassar, feijão-de-praia
ou feijão-miúdo é uma leguminosa dotada de alto conteúdo protéico, presente nas regiões
tropicais e subtropicais, estando amplamente distribuído no mundo (BEVITORI et al.,
1992). Representa, portanto, uma importante fonte de proteínas, calorias, vitaminas e
minerais para dieta de um grande segmento da população da África, Brasil e Índia (NG,
1990; PEDALINO et al., 1992; OLUWATOSIN, 1998). No entanto, é sabido que o uso de
grãos de leguminosas e de outras fontes vegetais como alimento é limitado devido à
presença de fatores tóxicos e/ou antinutricionais que, quando consumidos, podem causar
respostas adversas para homens e/ou animais (MARTÍNEZ et al., 1995; HUGHES et al.,
1996). No Brasil, o feijão-de-corda é produzido, predominantemente, nas regiões
Nordeste/Norte, sendo considerado gênero de primeira necessidade na dieta da
população destas regiões (TEIXEIRA et al., 1988; BERGMAN et al., 1996). Portanto, fazse necessário não apenas pesquisas que conduzam a uma maior produtividade das
culturas já existentes (KENDALL et al., 1997), mas, também, um acompanhamento da
qualidade nutricional dos genótipos geneticamente melhorados. Isto porque a composição
química dos genótipos de feijão-de-corda pode variar devido à manipulação genética,
práticas agronômicas, manejo pós-colheita e de armazenamento, idade das sementes e
tratamento no processamento aplicado na preparação das sementes para o consumo
humano (UZOGARA e OFUYA, 1992). Assim, com a finalidade de aumentar a quantidade
e qualidade protéica foram criados no Nordeste do Brasil genótipos de feijão-de-corda
através de melhoramento genético (melhoramento convencional através da hibridação),
visando o aumento da produtividade, resistência a doenças, principalmente às viroses,
qualidade do grão e arquitetura da planta (FREIRE FILHO et al., 2000). Apesar de vários
genótipos terem sido criados, há escassez de informações relacionando resistência e
valor nutricional. Isso torna de grande importância estudar os aspectos nutricionais dos
genótipos melhorados que são utilizados para cultivo e propagação no Nordeste, e
compará-los com genótipos não melhorados, para verificar se as alterações promovidas
pelo melhoramento afetaram sua qualidade nutricional.
2 MATERIAIS E MÉTODOS
Sementes de dois genótipos de Vigna unguiculata (L.) Walp. (TE93-244-23F e
Canapuzinho) foram cedidas pela Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária
(Embrapa) com sede em Teresina, Piauí. Os teores de umidade, cinzas e lipídios foram
determinados conforme técnica descrita por TRIEBOLD (1946). O teor de proteína bruta
foi dosado através do método Kjeldahl, adaptado para medida do N através do ensaio
colorimétrico descrito por BAETHGEN e ALLEY (1989). As principais classes de proteínas
foram separadas, de acordo com sua solubilidade, em globulinas e albuminas. O ensaio
para detecção de lectinas nas sementes foi conduzido seguindo-se a metodologia descrita
por VASCONCELOS et al. (1991), através de diluição seriada das amostras com igual
volume da suspensão de eritrócitos a 2%. Os resultados da atividade hemaglutinante
foram expressos como o inverso da maior diluição capaz de causar aglutinação dos
eritrócitos. Para detecção do inibidor de tripsina nas farinhas e frações protéicas dos
genótipos estudados foi feito um ensaio seguindo a metodologia descrita por
HAMERSTRAND et al. (1981). A atividade ureásica foi avaliada como descrito por
KAPLAN (1969), com algumas modificações. A determinação de tanino foi feita pelo
método de difusão radial descrito por HAGERMAN (1987), no qual o tanino reage com a
albumina sérica bovina formando um complexo precipitado, que é comparado a uma
curva padrão feita com ácido tânico. A avaliação da qualidade nutricional das proteínas
das sementes foi feita de acordo com a técnica descrita por MILLER e BENDER (1955),
utilizando-se ratos da linhagem “Wistar”, brancos, machos, desmamados com 21 dias.
Aos animais, foram administradas as dietas experimentais contendo a farinha dos
genótipos Canapuzinho e TE93-244-23F suplementadas com L-metionina para cobrir os
requerimentos dos ratos (COATES et al., 1969) e dietas contendo as frações protéicas
globulinas e albuminas como fonte de proteínas dos dois genótipos. Dietas controles,
positivo - Clara do ovo e negativo - isenta de proteínas (NPC), também foram usadas para
efeito de comparação. Em cada tratamento, foram usados 6 animais, mantidos em gaiolas
metabólicas que possibilitavam a coleta de fezes, urina e dieta perdida. A dieta e água
foram oferecidas ad libitum, por 10 dias. As dietas controles e experimentais foram
preparadas de modo a conterem 10% de proteínas. As frações protéicas foram
incorporadas as dietas nas mesmas proporções que são encontradas nas sementes,
sendo feita uma complementação com Clara do ovo, para se atingir os 10% de proteína.
Na análise estatística os dados obtidos foram submetidos à análise de variância e a
significância das diferenças entre as médias foi determinada através do teste de Tukey (p
< 0,05).
3 RESULTADOS
3.1 Composição química elementar
Os genótipos apresentaram altos teores de proteínas, carboidratos e fibra bruta,
contrastando com os baixos teores de lipídios. Os genótipos estudados, portanto,
constituem-se numa boa fonte de calorias e proteínas (Tabela 1).
Tabela 1 - Composição química elementar de sementes de Vigna unguiculata, genótipos
susceptíveis e resistentes ao vírus do mosaico severo do feijão-de-corda (CpSMV),
expressa em percentual do peso seco*
Constituinte
Genótipos
Susceptível
Resistente
Canapuzinho
TE93-244-23F
Umidade
11,09  0,06b
11,41  0,10a
Proteínas**
23,85  2,02a
23,32  2,57a
Lipídios
1,77  0,10a
1,76  0,01a
Carboidratos***
67,44  1,83a
66,82  1,34a
Fibra Bruta
3,77  0,15b
4,56  0,39a
Cinzas
3,53  0,02a
3,97  0,27a
Média  desvio padrão. Letras iguais horizontalmente referem-se a valores não significativamente diferentes (p > 0,05),
teste de Tukey. ** N x 6,25. *** Obtidos por diferença.
3.2 Presença de fatores antinutriconais
A presença de lectina foi observada nos extratos brutos e nas globulinas. Já as
albuminas não foram capazes de aglutinar os eritrócitos, independentemente do
tratamento enzimático empregado (Tabela 2).
Tabela 2 - Atividade hemaglutinante total (UH/g de farinha) dos extratos brutos,
das albuminas e globulinas presentes nas sementes de Vigna unguiculata, genótipos
susceptíveis e resistentes ao vírus do mosaico severo do feijão-de-corda (CpSMV), frente
a eritrócitos de coelho (2%) tratados enzimaticamente.
Genótipos
Tratamento
Atividade Hemaglutinante Total
Extrato Bruto
Globulinas
Albuminas
Tripsina
237
99
-
Bromelaína
237
99
-
Papaína
237
99
-
Tripsina
240
192
-
Bromelaína
240
192
-
Papaína
240
192
-
Susceptível
Canapuzinho
Resistente
TE93-244-23F
Inibidores de tripsina foram detectados em maior quantidade tanto na farinha das
sementes, como nas frações protéicas globulinas e albuminas do genótipo resistente
TE93-244-23F (Tabela 3).
Tabela 3 - Atividade inibidora de tripsina (UI/g de farinha)* presente nas sementes de
Vigna unguiculata, genótipos susceptíveis e resistentes ao vírus do mosaico severo do
feijão-de-corda (CpSMV)
Genótipos
Farinha
Albuminas
Globulinas
12,20  0,69b
3,31  0,08b
2,33  0,04b
19,70  0,43a
3,70  0,02a
2,88  0,04a
Susceptível
Canapuzinho
Resistente
TE93-244-23F
Média ± desvio padrão. Letras iguais, verticalmente, referem-se aos resultados não estatisticamente
diferentes (p > 0,05), teste de Tukey (n = 6). * UI/gF refere-se a quantidade de mg de tripsina inibida por
grama de farinha.
Todos os genótipos estudados apresentaram atividade ureásica (TABELA 4). No
genótipo Canapuzinho essa atividade prevaleceu nas albuminas (3,03 U/g de farinha),
enquanto que no genótipo TE93-244-23F um maior conteúdo dessa enzima se
concentrou nas globulinas (3,88 U/g de farinha).
Tabela 4 - Atividade ureásica (U/g de farinha)* presente nas sementes de Vigna
unguiculata, genótipos susceptíveis e resistentes ao vírus do mosaico severo do feijão-decorda (CpSMV).
Genótipos
Extrato Bruto
Albuminas
Globulinas
15,82  1,17a
3,03  0,34a
2,84  0,06b
17,21  0,69a
1,66  0,10b
3,88  0,26a
Susceptível
Canapuzinho
Resistente
TE93-244-23F
Média ± desvio padrão. Letras iguais na vertical referem-se a resultados não estatisticamente diferentes (p > 0,05), teste
de Tukey (n = 6). 1 g de enzima pura contém 870.000 unidades (Sigma).
A presença de taninos foi detectada nos genótipos estudados (TABELA 5). O
genótipo susceptível ao vírus CpSMV Canapuzinho apresentou, significativamente, maior
quantidade desse constituinte. Nas frações protéicas não foi possível a determinação dos
taninos pelo fato deles estarem concentrados no tegumento das sementes
Tabela 5 - Teor de tanino (mg/100 g de farinha) presente nas sementes de Vigna
unguiculata, genótipos susceptíveis e resistentes ao vírus do mosaico severo do feijão-decorda (CpSMV).
Genótipos
Taninos
Susceptível
Canapuzinho
13,42  1,07a
Resistente
TE93-244-23F
11,92  0,40b
Média ± desvio padrão. Letras iguais referem-se a resultados não estatisticamente diferentes (p > 0,05), teste
de Tukey (n = 6).
4 TESTES BIOLÓGICOS
4.1 Crescimento dos animais
As farinhas das sementes de Vigna unguiculata, genótipos TE93-244-23F e
Canapuzinho, suplementadas com metionina, incorporadas em dietas semi-sintéticas
para ratos induziram uma menor taxa de crescimento dos animais (Figura 1), quando
comparadas com a dieta padrão (clara do ovo), considerada uma fonte protéica de alto
valor nutritivo. Quando as frações albuminas e globulinas de ambos genótipos,
complementadas com clara do ovo foram oferecidas aos ratos, o desempenho deles foi
excelente, com curvas de crescimento melhores do que a obtida com a dieta controle
positivo. Quando comparadas às mesmas classes de proteínas dos dois genótipos,
(albuminas com albuminas e globulinas com globulinas) diferenças significativas no
crescimento dos animais não foram observadas, independentemente da resistência ou
não dos genótipos ao vírus CpSMV.
Figura 1 - Curvas de crescimento dos ratos (n = 6) alimentados com dietas contendo
farinha, albuminas e globulinas de sementes de Vigna unguiculata, genótipos TE93-24423F e Canapuzinho, comparadas com o crescimento de ratos alimentados com a dieta
contendo clara do ovo (C) e dieta isenta de proteína (NPC).
140
120
100
80
60
40
20
0
0
1
2
Clara do ovo
Canapuzinho
A Canapuzinho
3
4
5
6
G TE93-244-23F
TE93-244-23F
A TE93-244-23F
7
8
9
10
G Canapuzinho
NPC
4.2 Conversão Alimentar
Em relação à conversão alimentar, foi observada clara superioridade para as
dietas contendo as frações protéicas, não havendo diferenças significativas entre os
diferentes tratamentos (p < 0,05). Quando verificada a conversão alimentar do grupo
mantido com a dieta à base de clara do ovo, detectou-se que os valores obtidos com as
frações protéicas foram estatisticamente iguais entre os diferentes tratamentos. Já a
conversão alimentar dos animais submetidos a dietas contendo farinha crua foi bem
inferior tanto em relação àquelas observada para as frações como para o controle positivo
(Figura 2).
7
16
6
14
5
12
4
10
3
8
2
6
1
A TE93-244-23F
A Canapuzinho
G Canapuzinho
Clara do ovo
F Canapuzinho
GANHO DE PESO
G TE93-244-23F
-2
F TE93-244-23F
-1
4
NPC
0
2
0
DIETA INGERIDA
Figura 2 - Relação ganho de peso e dieta ingerida dos ratos (n = 6) alimentados com
dietas contendo farinha, albuminas e globulinas de sementes de Vigna unguiculata,
genótipos TE93-244-23F e Canapuzinho, comparadas com o crescimento de ratos
alimentados com a dieta contendo clara do ovo (C) e dieta isenta de proteína (NPC).
4.3 Digestibilidade, NPU e Valor Biológico
As farinhas dos dois genótipos mesmo suplementadas com metionina
apresentaram valores de digestibilidade e NPU mais baixos, quando comparadas ao
controle positivo que foi a dieta contendo clara de ovo. No entanto, todas as frações
protéicas (albuminas e globulinas) dos dois genótipos estudados apresentaram
digestibilidades, NPU e valor biológico similares ao padrão positivo (clara do ovo), com
exceção da fração albumina do genótipo TE93-244-23F que apresentou um valor de
NPU mais baixo (Figura 3).
a
a
100
a
a
b b
a
a
ab
a
bc
80
ab ab a
ab
a
a
c
bc
c
d
60
40
20
0
Digestibilidade
Clara do ovo
G Canapuzinho
A TE93-244-23F
NPU
F Canapuzinho
G TE93-244-23F
Valor Biológico
F TE93-244-23F
A Canapuzinho
Figura 3 - Parâmetros nutricionais obtidos pela alimentação de ratos submetidos a dietas
contendo farinha, albuminas e globulinas de sementes de Vigna unguiculata, genótipos
TE93-244-23F e Canapuzinho, comparados com a dieta contendo clara de ovo. Teste de
Tukey (n = 6).
5 CONCLUSÃO
Dentre os parâmetros analisados, os resultados permitem concluir que o
melhoramento genético para resistência ao CpSMV não comprometeu a qualidade
nutricional do feijão-de-corda.
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