PT103511A - Utilização de uma proteína de plantas do género lupinus como bioestimulante do crescimento e desenvolvimento de plantas e na formulação de preparados proteicos para alimentação humana e/ou animal - Google Patents

Abstract

A PRESENTE INVENÇÃO DIZ RESPEITO A APLICAÇÕES DE UMA PROTEÍNA EXTRAÍDA DE PLANTAS DO GÉNERO LUPINUS, UMA DAS REFERIDAS APLICAÇÕES RESULTANDO DA FORTE ACTIVIDADE BIOESTIMULANTE DA PROTEÍNA SOBRE O CRESCIMENTO E O DESENVOLVIMENTO DAS PLANTAS. OS PREPARADOS OU EXTRACTOS DE LUPINUS CONTENDO A PROTEÍNA ACTUAM COMO PROMOTORES DO CRESCIMENTO DAS PLANTAS, PARTICULARMENTE EM PLANTAS DOENTES OU NATURALMENTE ENFRAQUECIDAS. OUTRA APLICAÇÃO POSSÍVEL REFERE-SE À ALIMENTAÇÃO DO SER HUMANO E ANIMAL. SENDO O PREPARADO, CONTENDO A PROTEÍNA DE LUPINUS, PARTICULARMENTE RICO EM PROTEÍNAS, PODE SER UTILIZADO COMO SUPLEMENTO PROTEICO NA ALIMENTAÇÃO ANIMAL, SOB A FORMA DE UM PREPARADO ANÁLOGO AO TOFU, APÓS PRECIPITAÇÃO DA GLOBULINA COM CÁLCIO E MAGNÉSIO, OU SOB A FORMA DE REQUEIJÃO VEGETAL, APÓS PRECIPITAÇÃO DAS ALBUMINAS POR TRATAMENTO TÉRMICO.

Description

DESCRIÇÃO WOTILI1A#W> DE UMA PROTEÍNA DE PLANTAS DO GÉNERO LUPINUS COMO BIOESTIMULANTE DO CRESCIMENTO E DESENVOLVIMENTO DE PLANTAS E NA FORMULAÇÃO DE PREPARADOS PROTEICOS PARA ALIMENTAÇÃO HUMANA E/OU ANIMAL"

Campo da Invenção A presente invenção insere-se no campo da Biologia, pertencendo a sua aplicação prática como bioestimulante e como aditivo alimentar aos domínios técnicos das Ciências Agrárias, da Agricultura e das Indústrias Agro-Alimentares.

Antecedentes da Invenção A presente invenção diz respeito a duas aplicações de uma proteína extraída de plantas do género Lupinus, a qual foi recentemente objecto do pedido de patente nacional N° 103322. As referidas aplicações traduzem-se na utilização da proteína como bioestimulante do crescimento e desenvolvimento de plantas e a formulação de preparados proteicos para alimentação humana e/ou animal.

Desde há muito tempo que se tem procurado desenvolver práticas agrícolas que promovam o crescimento das plantas cultivadas e que aumentem a sua produção. Por outro lado, é previsível que, a um prazo mais ou menos longo, ocorra falta de alimentos em muitas regiões do nosso planeta. As técnicas que envolvem o crescimento de plantas em ambientes controlados são dispendiosas e requerem equipamento sofisticado. Por este motivo, muitos investigadores têm descoberto substâncias fisiologicamente activas, quer de origem natural quer sintéticas, que exibem um efeito positivo sobre o crescimento e o desenvolvimento das culturas. Contudo, poucas foram as substâncias com estas caracteristicas que encontraram aplicação prática nas condições reais da agricultura. E, pois, cada vez mais importante encontrar ou desenvolver promotores do crescimento das plantas que sejam amigos do ambiente, não exibindo toxicidade para o ambiente, o Homem e os animais.

As plantas da família das leguminosas, ou, mais especificamente, as suas sementes, constituem, a nível mundial, a principal fonte de proteína na alimentação humana e animal. A soja desempenha aqui um papel preponderante, pela riqueza das suas sementes não só em proteína como em óleo. A soja requer, no entanto, para o seu cultivo, solos férteis e boas disponibilidades hídricas. As espécies do género Lupinus têm conquistado, nos últimos anos, uma posição de relevo e de grande potencial como alternativa 1 soja. Se, por um lado, as suas sementes apresentam níveis de proteína e óleo semelhantes aos da soja, por outro, é uma espécie bem adaptada a solos pobres e com fracos recursos hídricos. Por este motivo, têm por vezes sido referidas como os parentes pobres da soja. A limitação que impediu, desde há muito tempo, o cultivo generalizado das espécies do género Lupinus, paralelamente ao da soja, prende-se com o teor em alcaloides naturalmente presentes nas suas sementes e que são tóxicos para os animais. Por exemplo, em Portugal, o consumo tradicional de tremoços associado â ingestão de cerveja, é feito a partir de tremoços cozidos (o aquecimento a 100 :-'C destrói a sua capacidade germinativa mas não impede a imbibição das sementes) e submersos em água corrente durante alguns dias para remoção dos alcaloides tóxicos. No entanto, a aplicação recente de técnicas de melhoramento permitiram desenvolver as chamadas variedades doces, caracterizadas por possuírem um teor em alcaloides suficientemente baixo que permite a sua utilização na alimentação humana e animal. E, pois, previsível, um aparecimento crescente de produtos alimentares derivados do tremoço para alimentação humana e/ou animal, tal como aconteceu, há já alguns anos, com a soja. Este aspecto assume especial relevância no caso das proteínas das sementes de tremoço, quer sejam elas as albuminas ou as globulinas.

Sumário da Invenção A presente invenção pretende solucionar problemas técnicos existentes, através da utilização de uma proteína extraída de plantas do género Lupinus, a qual foi recentemente objecto do pedido de patente nacional N°103322. Os referidos problemas são descritos de seguida.

Dois dos problemas consistem na redução ou inibição do crescimento, verificadas particularmente em plantas doentes ou naturalmente enfraquecidas, e na toxicidade normalmente associada ás substâncias utilizadas como bioestimulantes. Estes problemas são ultrapassados devido % forte actividade bioestimulante da referida proteína sobre o crescimento e o desenvolvimento das plantas. Na realidade, preparados ou extractos de Lupinus contendo a proteína actuam como promotores do crescimento das plantas. Os restantes componentes presentes nos extractos representam uma mais-valia, na medida em que funcionam como adubo foliar. A ausência de toxicidade da proteína de Lupinus para o Homem, os animais e as plantas faz com que as suas aplicações na agricultura não tenham qualquer efeito prejudicial sobre o meio ambiente. O outro problema diz respeito ao reduzido conteúdo em proteínas vegetais da dieta alimentar comum do ser humano e animal e, nalguns casos, a sua fraca digestibilidade e a uma composição em aminoácidos desequilibrada. Com efeito, os preparados contendo a proteína de Lupinus contêm uma globulina maioritária (a própria proteína de Lupinus) e as diversas albuminas presentes no material vegetal a partir do qual é feita a extracção. Deste modo, o preparado contendo a proteína de Lupinus é particularmente rico em proteínas, podendo ser utilizado como suplemento proteico na alimentação animal por si, sob a forma de um preparado análogo ao tofu (após precipitação da globulina com cálcio e magnésio) ou sob a forma de requeijão vegetal (após precipitação das albuminas por tratamento térmico).

Breve Descrição das Figuras

Fig. 1 - Plantas de roseira no mesmo estágio de desenvolvimento foram pulverizadas com água (roseira da direita) ou com a proteína extraída de Lupinus (200 qg de proteína/mL; roseira da esquerda). A figura representa o estado de desenvolvimento das plantas 3 semanas após as pulverizações.

Fig. 2 - Plantas de melancia produzidas em viveiro. Após 1 mês e meio do início do seu ciclo vegetativo as plantas foram pulverizadas com: (A) Água (controlo); (B) Extracto de Lupinus contendo 100 qg de proteína/mL; (C) Bioestimulante existente no mercado, aplicado nas concentrações descritas na embalagem; (D) Extracto de Lupinus contendo 200 pg de proteína/mL. O ensaio foi seguido durante 2 semanas e as plantas fotografadas.

Fig. 3 - Perfil típico de insolubilidade das globulinas de plantas do género Lupinus em função da concentração de cálcio e de magnésio, exemplificado pelo efeitos destes catiões na auto-agregação da proteína extraída de Lupinus () e na conglutina p de Lupinus (o) . A conglutina p (0,5 0«:;,S;L':; o) e a proteína extraída de Lupinus (0,5 ) foram purificadas a partir de sementes secas e de cotilédones de plantas germinadas e crescidas durante oito dias, respectivamente.

Descrição Pormenorizada da Invenção A presente invenção diz respeito a duas aplicações de uma proteína extraída de plantas do género Lupinus, a qual foi recentemente objecto do pedido de patente nacional N° 103322, compreendendo uma sequência de resíduos de aminoácidos representada por (B):

5'RRQRNPYHFS sqrfqtlykn RNGKIRVLER FDQRTNRLEN LQNYRIVEFQ SKPNTLILPK HSDADYVLW LNGRATITIV NPDRRQAYNL EYGDALRIPA GSTSYILNPD DNQKLRWKL AIPINNPGYF YDFYPSSTKD QQSYFSGFSR NTLEATFNTR YEEIQRIILG ME em que um ou mais resíduos de aminoácidos podem estar ausentes, ou serem substituídos, adicionados ou modificados e apresenta uma actividade fungicida.

As aplicações aqui reivindicadas são a utilização da referida proteína como bioestimulante do crescimento e desenvolvimento de plantas e a formulação de preparados proteicos para alimentação humana e/ou animal.

Preparações ou extractos contendo a proteína de Lupinus exibem uma potente actividade bioestimulante sobre todas as plantas testadas, de onde se destacam, por exemplo, a videira, a roseira, a melancia e o tomateiro. Este efeito é notório para concentrações de proteína iguais ou superiores a 200 pg/ísL, A análise da composição em resíduos de aminoácidos, bem como a grande susceptibilidade verificada a todas as proteases testadas (incluindo a tripsina, a quimotripsina, a subtilisina, a proteinase K e a pronase) da proteína de Lupinus, permitiram concluir que a mesma tem um valor nutritivo elevado para os organismos animais. Contudo, a proteína considerada na presente invenção é uma globulina. Por este motivo, ela é insolúvel em água e em soluções salinas diluídas, mas prontamente solúvel em soluções de força iónica elevada. Contudo, as globulinas são apenas insolúveis quando na presença de cálcio, magnésio ou outros catiões alcalino-terrosos. Estes catiões bivalentes, positivamente carregados, funcionam como pontes electrostáticas entre as moléculas da globulina, com carga eléctrica negativa, o que promove a sua auto-agregação em complexos tão grandes que são insolúveis. O tofu, por exemplo, é uma pasta coalhada que se assemelha a queijo fresco, preparado pela adição de cálcio e magnésio a um extracto aquecido de feijões de soja. Ambos os catiões são usados na preparação de tofu, encontrando-se comercialmente disponíveis, para este efeito, na forma de Nigari®. Deste modo, um extracto total de cotilédones de Lupinus pode ser usado na preparação de um concentrado da proteína de Lupinus, após a sua precipitação com cálcio e/ou magnésio. A figura 3, por exemplo, representa a precipitação da proteína extraída de Lupinus () em função das concentrações de cálcio e de magnésio adicionadas. Comparativamente, é apresentado o perfil de precipitação da sua proteína precursora, a conglutina S (a principal proteína de reserva das sementes secas de Lupinus) (o). As albuminas que ficam no soro resultante podem também ser precipitadas, por exemplo, por tratamento térmico, num processo idêntico ao do fabrico do requeijão, a partir das albuminas do leite que ficam no soro após a remoção das caseínas no fabrico do queijo.

Deste modo, formulações contendo a proteína extraída de plantas do género Lupinus, descrita no pedido de Patente de Invenção Nacional n° 103322, poderão ser utilizadas na alimentação humana e/ou animal.

Exemplos de aplicação São apresentados, de seguida, exemplos das utilizações aqui reivindicadas, embora os mesmos não devam ser considerados como limitativos do âmbito da presente invenção.

Exemplo 1; Efeito da pulverização com a proteína extraída de Lupinus em plantas de roseira. A actividade bioestimulante da proteína de Lupinus foi avaliada pulverizando a superfície das folhas de uma planta de roseira com um extracto de Lupinus contendo 200 pg de proteína/ml. Como controlo utilizou-se uma planta de roseira em igual estado de desenvolvimento e nas mesmas condições ambientais, mas que foi pulverizada com água. 0 resultado obtido, fotografado três semanas após a aplicação, pode ser visualizado na figura 1. Como se observa, ao fim de três semanas, a planta pulverizada com a proteína apresenta um crescimento superior, evidenciando o aparecimento precoce dos primeiros botões florais.

Exemplo 2: Efeito da pulverização com a proteína extraída de Lupinus em plantas de viveiro de melancia. A actividade bioestimulante da proteína extraída de Lupinus foi avaliada, pulverizando plantas de melancia provenientes de um viveiro, com um mês e meio de desenvolvimento, com um extracto de Lupinus. 0 ensaio foi realizado em estufa, e as plantas foram pulverizadas com: (A) Água (controlo); (B) Extracto de Lupinus contendo 100 pg de proteína /ml; (C) Bioestimulante existente no mercado, aplicado nas concentrações descritas na embalagem; (D) Extracto de Lupinus contendo 200 pg de proteína/mL. Foram utilizadas 24 plantas em cada ensaio. 0 ensaio foi seguido durante duas semanas. Os resultados obtidos encontram-se ilustrados na figura 2.

Como se pode observar, a planta pulverizada com a maior concentração de proteína (200 pg de proteína/mL; D), que será a dose recomendada, apresenta um maior desenvolvimento e um crescimento foliar bastante superior, quando comparada com a tratada com o bioestimulante do mercado e ou com o controlo. Na planta pulverizada com metade da concentração recomendada (isto é, 100 pg de proteina/mL) , embora o seu desenvolvimento não seja tão significativo, também apresenta alguma vantagem em relação à situação de pulverização com água.

Exemplo 3: Efeito da pulverização com a proteína extraída de Lupinus em videiras atacadas com Uncirtula necator (o fungo causador do oídio da videira, a doença economicamente mais importante a nível mundial que afecta esta cultura). 0 extracto de Lupinus foi quantificado e preparou-se uma solução diluída do extracto contendo a proteína de Lupinus na concentração de 200 pg de proteína/mL. Plantas de videira mantidas em condições de estufa foram pulverizadas com o extracto ou com água (utilizada como controlo desta experiência); 24 horas após a aplicação observou-se, comparativamente ao controlo, um maior vigor na planta tratada com a proteína e o aparecimento de rebentos novos. Esta situação manteve-se durante pelo menos uma semana, após a qual a planta, que se encontrava prostrada devido à presença do fungo, se tornou mais viçosa e com muitas folhas novas que não manifestavam qualquer sintoma da doença.

Exemplo 4: Determinação das concentrações óptimas de cálcio e de magnésio requeridas para a preparação de um concentrado da proteína de Lupinus do tipo tofu. A composição equilibrada em aminoácidos da proteína de Lupinus bem como a sua excelente digestibilidade (ela é prontamente hidrolisada nos seus aminoácidos constituintes por acção das proteases do nosso aparelho digestivo) ilustram o potencial nutritivo do concentrado de proteína de Lupinus preparado por precipitação com 5 mM de cálcio+magnésio (ver figura 3).

Lisboa, 28 de Junho de 2006

Claims (3)

1. Utilização de uma proteína extraída de plantas do género Lupinus ou produzida de forma recombinante, ou de um seu preparado ou formulação, compreendendo uma sequência de resíduos de aminoácidos representada por (B) : (B) 5'RRQRNPYHFS sqrfqtlykn RNGKIRVLER FDQRTNRLEN LQNYRIVEFQ SKPNTLILPK HSDADYVLW LNGRATITIV NPDRRQAYNL EYGDALRIPA GSTSYILNPD DNQKLRVVKL AIPINNPGYF YDFYPSSTKD QQSYFSGFSR NTLEATFNTR YEEIQRIILG ME D:í,: em que um ou mais resíduos de aminoácidos podem estar ausentes, ou serem substituídos, adicionados ou modificados, apresentando actividade fungicida, caracterizada por ser aplicada como bioestimulante no crescimento e desenvolvimento de plantas e na formulação de suplementos proteicos para a alimentação humana e animal.

2. Utilização da proteína, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por ser aplicada como bioestimulante ou como promotor do crescimento e desenvolvimento de plantas, sendo o efeito bioestimulante ainda mais acentuado quando a proteína é aplicada em pulverizações foliares de plantas enfraquecidas ou atacadas por agentes patogénicos.

3. Utilização da proteína de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por ser aplicada, com ou sem precipitação com sais de cálcio e/ou magnésio ou com ou sem tratamento físico, tal como por aquecimento, na preparação de para concentrados proteicos, de elevado valor alimentar, consumo humano e animal. Lisboa, 11 de Outubro de 2006