Caracterização nutricional e toxidez da microalga Scenedesmus obliquus e propriedades técnico-funcionais de suas proteínas | Nutritional characterization and toxicity of microalga Scenedesmus obliquus and technical-functional properties of its proteins

A necessidade por novas fontes de alimentos com produção sustentável é um dos maiores desafios e interesse de pesquisa na área de alimentos e nutrição. A microalga Scenedesmus obliquus possui resistência a diferentes condições climáticas e mudança de pH, sendo uma espécie robusta, capaz de se adaptar em diferentes condições, e possui alta quantidade de proteínas e outros biocompostos. Os objetivos desse trabalho foram avaliar a ingestão de S. obliquus, como fonte de proteína na dieta de ratos Wistar machos, para determinar: ( i) a ingestão segura da microalga em altas doses (11,6 g de microalga / 100 g de dieta e 23,2 g de microalga / 100 g de dieta), ( ii ) a influência da ingestão de microalgas no perfil bioquímico do sangue, ( iii ) o efeito do consumo da microalga nos aspectos morfofuncionais no fígado e nos rins; e ( iv ) qualidade in vivo da proteína da microalga; integrar a extração de proteína com a extração de outros compostos da microalga S. obliquus além de analisar a capacidade técnico funcional dessa proteína quanto a formação de espuma e emulsão e avaliar a capacidade e estabilidade de formação de emulsão destas proteínas, bem como a resistência destas emulsões a variação de pH e alta força iônica, afim de simular o que ocorre no processamento de alimentos emulsionados. As dietas contendo microalga S. obliquus nas concentrações de 11,6 % e 23,2 %, que correspondem a 50 % e 100 % da proteína da dieta, foram bem toleradas pelos ratos no período de alimentação de 28 dias. A ingestão de microalga S. obliquus reduziu o teor de triglicerídeos (70 %), índice aterogênico (80 %) e concentração sérica de glicose (42 %), mesmo em uma dieta balanceada. Além disso, não foi observada alteração nos órgãos analisados (fígado, baço e rim), sugerindo o uso da microalga como alimento potencialmente seguro. A inclusão da etapa de separação de proteínas antes da extração de lipídeos é uma alternativa para a produção de óleo com menor teor de pigmentos e interferentes, visto que a maior parte dos pigmentos é separada junto com as proteínas solúveis. O uso da rota proposta gerou um concentrado de proteína solúvel da microalga S. obliquus, livre de cor intensa, e com alta capacidade e estabilidade de formação de espuma e emulsão. As proteínas da microalga Scenedesmus obliquus podem ser úteis como ingredientes em formulações alimentares pela semelhança nos valores de estabilidade da emulsão em comparação com proteína isolada do soro de leite e pela maior capacidade e estabilidade da espuma comparada com a proteína de soja. Além disso, as proteínas da microalga apresentaram alta estabilidade da emulsão, mesmo utilizando baixas concentrações (0,3 e 0,5 % de concentrado proteico contendo 63 % de proteína). Emulsões formadas com 0,5 % de proteína em pH 7,0 e 10,0 apresentaram estabilidade ao longo de 30 dias de armazenamento. As emulsões formadas a partir da microalga apresentaram resistência a mudança de pH (exceto próximo ao pI), e resistiram a altas concentrações de NaCl (< 500 mM), enquanto as proteínas de soja e soro de leite desestabilizaram em pH 4 a 6 e em concentrações acima de 100 mM de NaCl. Portanto, as proteínas da microalga S. obliquus possuem boa capacidade para formar emulsões estáveis, resistentes a variação de pH e à presença de sais, sendo assim, uma alternativa de agente emulsificante para uso na indústria de alimentos e aplicação em sistemas alimentares, mesmo em baixas concentrações. Palavras-chave: Microalga. Hipoglicemiante. Hipolipidêmico. Emulsão. Extração de proteínas. Pigmentos. Carotenoides. Perfil ácido graxo. Ômega.

The need for new sources of food with sustainable production is one of the greatest challenges and research interests in the area of food and nutrition. The microalgae Scenedesmus obliquus has resistance to different climatic conditions and pH changes, being a robust species, capable of adapting to different conditions, and has a high amount of proteins and other biocomposites. The objectives of this work were to evaluate the intake of S. obliquus, as a source of protein in the diet of male Wistar rats, to determine: (i) the safe intake of microalgae in high doses (11.6 g of microalgae / 100 g of diet) and 23.2 g of microalga / 100 g of diet), (ii) the influence of microalgae ingestion on the biochemical profile of the blood, (iii) the effect of microalgae consumption on the morphofunctional aspects in the liver and kidneys; and (iv) in vivo quality of the microalgae protein; integrate protein extraction with the extraction of other compounds from the microalgae S. obliquus in addition to analyzing the technical functional capacity of this protein in terms of foaming and emulsion and evaluating the emulsion formation capacity and stability of these proteins, as well as their resistance emulsions with varying pH and high ionic strength, in order to simulate what occurs in the processing of emulsified foods. Diets containing microalga S. obliquus in concentrations of 11.6% and 23.2%, which correspond to 50% and 100% of the dietary protein, were well tolerated by the rats in the 28-day feeding period. The good digestibility of the microalgal protein was also observed. Ingestion of microalga S. obliquus reduced the content of triglycerides (70 %), atherogenic index (80 %) and serum glucose concentration (42 %), even in a balanced diet. In addition, there was no change in the organs analyzed (liver, spleen, and kidney), suggesting the use of microalgae as a potentially safe food. The inclusion of the protein separation step before lipid extraction is an alternative for the production of oil with a lower content of pigments and interferents since most pigments are separated together with soluble proteins. The use of the proposed route generated a concentrate of soluble protein from the microalga S. obliquus, free of intense color, with high capacity and stability of foaming and emulsion. The microalgae proteins from microalga S. obliquus can be useful as ingredients in food formulations due to the similarity in the values of the emulsion stability compared to whey protein alone and by the greater capacity and stability of the foam compared to the soy protein. In addition, the microalgae proteins showed high emulsion stability, even using low concentrations (0.3 and 0.5% protein concentrate containing 63% protein). Emulsions formed with 0.5% protein at pH 7.0 and 10.0 showed stability over 30 days of storage. The emulsions formed from the microalgae showed resistance to pH changes (except close to pI), and resisted high concentrations of NaCl (<500 mM), while soy and whey proteins destabilized at pH 4 to 6 and in concentrations above 100 mM NaCl. Therefore, the proteins of the microalga S. obliquus have a good capacity to form stable emulsions, resistant to pH variation and the presence of salts, being, therefore, an alternative of emulsifying agent for use in the food industry and application in food systems, even low concentrations. Keywords: Microalgae. Hypoglycemic. Hypolipidemic. Emulsion. Protein extraction. Pigments. Carotenoids. Fatty acid profile. Omega.