XRF na determinação de proteína bruta na soja

Rachel Ferraz de Camargo, engenheira de alimentos (FZEA/USP) e mestranda em Ciências (CENA/USP)

rachel.camargo@usp.br

Desenvolvimento de um método alternativo para a determinação de proteína bruta na soja

A soja é a principal fonte proteica de origem vegetal. Ela possui aproximadamente 36% de proteína em peso, na base seca (SHAHIDI, 2005). Atualmente, o grupo de pesquisa do Laboratório de Instrumentação Nuclear do Centro de Energia Nuclear na Agricultura está desenvolvendo um método para a determinação de proteína bruta na soja. O objetivo é oferecer um método rápido, limpo, confiável e de custo competitivo. O método em desenvolvimento possui três etapas: preparo dos grãos de soja; realização de medidas no material moído por fluorescência de raios X; conversão dos dados em concentração de proteína bruta com o um programa computacional. A técnica de XRF oferece alta frequência analítica (1 minuto por amostra). O tempo de preparo por amostra é de 100 segundos. Estima-se que a concentração de proteína pode ser determinada em menos de 5 minutos. O método pode ser considerado limpo, pois não requer reagentes químicos e não gera resíduos.

A fluorescência de raios X também pode ser empregada na determinação de outros nutrientes na soja, como fósforo, potássio, enxofre, cálcio, ferro, zinco e manganês. Esses são elementos essenciais para os animais que irão consumir o farelo produzido a partir da soja. Assim, o mesmo equipamento pode ser utilizado na triagem tanto do conteúdo mineral quanto do conteúdo proteico da soja.

Para quem não conhece, a fluorescência de raios X é uma técnica analítica utilizada para identificar e quantificar elementos químicos em amostras. Ela é baseada na medida da densidade de fluxo da radiação eletromagnética característica emitida a partir de elementos químicos presentes na amostra (RODRIGUES et al., 2018).

Dentre os métodos disponíveis para a determinação de proteína na soja, o Kjeldahl é o mais popular. Este é realizado em várias etapas: moagem dos grãos; digestão das amostras, empregando-se ácido sulfúrico concentrado, catalisadores e temperaturas elevadíssimas (370ºC), para converter o nitrogênio orgânico em sulfato de amônio; neutralização do sulfato de amônio com a formação da amônia, empregando-se uma base forte, tal como hidróxido de sódio; destilação da amônia, seguida da sua conversão em íon amônio com o ácido bórico, por exemplo; Titulação do íon borato, resultante com uma solução de ácido clorídrico; Por fim, a concentração de proteína é recuperada com base na estequiometria da reação, no volume de ácido clorídrico gasto na titulação, e aplicando-se um fator para a conversão da porcentagem de nitrogênio total em proteína bruta (CHANG & ZHANG, 2017). O método tem as desvantagens de ser demorado, trabalhoso e precisar de reagentes químicos. O tempo para a análise de 38 amostras de soja é de aproximadamente 5 horas, com equipamentos não automatizados.

Existem métodos mais rápidos, como por exemplo, o método de Dumas, que vem substituindo o de Kjeldalh. Este baseia-se na conversão de compostos à base de nitrogênio em óxidos de nitrogênio, através de combustão em temperaturas elevadas, seguida pela redução desses compostos em gás nitrogênio. A concentração de proteína é quantificada por cromatografia gasosa. O equipamento é automático e leva cerca de 4 minutos por amostra (CHANG & ZHANG, 2017).

Por fim, o método que está sendo desenvolvido pelo grupo de pesquisa tem potencial para competir com métodos rápidos existentes, tais como o método de Dumas. Diferentemente dos outros, o equipamento empregado pode fornecer, além da quantidade de proteína, a concentração de macro e micronutrientes da soja. Portanto o método será uma alternativa para agricultores, corporativas, fabricantes de ração animal.

Figura 1. Dispositivo de XRF que está sendo desenvolvido pelo grupo de pesquisa do Laboratório de Instrumentação Nuclear do Centro de Energia Nuclear na Agricultura. No futuro este equipamento poderá ser empregado na quantificação de proteína bruta na soja.

Referências

CHANG, S. K. C.; ZHANG, Y. Protein analysis. In: Nielsen, S. S. Food Analysis. 5th ed. West Lafayette: Springer, 2017. Chap. 18, p. 315 – 331.

RODRIGUES, E. S.; GOMES, M. H. F.; DURAN, N. M.; CASSANJI, J. G. B.; CRUZ, T. N. C.; SANT’ANNA NETO, A.; SAVASSA, S. M.; de ALMEIDA, E.; CARVALHO, H. W. P. C. Laboratory Microprobe X-Ray Fluorescence in Plant Science: Emerging Applications and Case Studies. Frontiers in Plant Science, v.9, n.1588, 2018.

SHAHIDI, F. Bailey’s industrial oil and fat products. 6. ed. New Jersey: John Wiley & Sons, Inc., 2005. v. 1.