Caracterização do perfil proteico e do conteúdo fenólico antioxidante de grãos de lentilha (Lens culinaris) em estudos de bioacessibilidade e bioatividade em células intestinais humanas Caco-2

Abstract

A lentilha é uma das leguminosas de maior importância no mundo, é bastante reconhecida por seu alto teor de proteínas, fibras, vitaminas e minerais, e pela presença de compostos fenólicos com propriedades antioxidantes e anti-inflamatórias. Esses compostos estão associados à redução do risco de doenças crônicas, como diabetes, doenças cardiovasculares e certos tipos de câncer, o que torna a lentilha uma escolha importante para estudos que buscam relacionar alimentação e saúde. O presente trabalho teve como objetivo caracterizar o perfil proteico, o conteúdo fenólico total, a atividade antioxidante e a bioacessibilidade de grãos de lentilha brasileira e canadense, bem como de concentrados proteicos obtidos a partir de lentilhas cozidas, além de avaliar a bioatividade das frações bioacessíveis em células intestinais humanas Caco-2. Os grãos de lentilha foram submetidos à cocção, caracterização nutricional e extração de compostos fenólicos e proteínas. As amostras, incluindo grãos inteiros e os concentrados proteicos, foram submetidas à digestão in vitro, simulando as fases oral, gástrica e intestinal. A atividade antioxidante foi determinada pelos métodos ABTS e capacidade redutora do reagente de Folin-Ciocalteu, enquanto o índice de bioacessibilidade foi calculado com base na fração de compostos fenólicos ou proteínas liberadas após a digestão intestinal. A quantificação de proteínas solúveis totais foi realizada antes e após a digestão in vitro pelo método de Bradford e o perfil proteico foi avaliado por eletroforese em gel de poliacrilamida com dodecil-sulfato de sódio (SDS-PAGE), visando identificar modificações estruturais e a formação de peptídeos de menor peso molecular. A bioatividade dos extratos não digeridos e das frações bioacessíveis foi investigada em células intestinais humanas Caco-2 por meio de ensaios de citotoxicidade celular. Os resultados demonstraram que a digestão in vitro promoveu alterações significativas no conteúdo fenólico e na atividade antioxidante das amostras, antes da digestão in vitro, a atividade antioxidante dos grãos cozidos que variou de 131,2 a 143,5 µmol TEAC/100 g, enquanto a capacidade redutora variou de 191,8 a 226,7 mg GAE/100 g, para as lentilhas importada e nacional, respectivamente. Durante a digestão observou-se redução inicial da atividade antioxidante na fase oral (27,8 a 29,9 µmol TEAC/100 g; 119,3 a 121,6 mg GAE/100 g), seguida de aumento na fase gástrica (34,9 a 50,1 µmol TEAC/100 g; 245,7 a 275,2 mg GAE/100 g) e valores máximos na fase intestinal (89,9 a 189,9 µmol TEAC/100 g; 470,0 a 519,5 mg GAE/100 g), respectivamente. Os índices de bioacessibilidade foram de 144,8% (AA) e 245,0% (CRF) para a lentilha canadense e 62,7% (AA) e 229,1% (CRF) para a nacional. A atividade antioxidante dos concentrados atingiu valores elevados na fase intestinal (296,7 a 311,7 µmol TEAC/100 g), acompanhada por aumento da capacidade redutora (216,1 a 296,4 mg GAE/100 g). Os concentrados proteicos apresentaram maior teor de proteínas solúveis antes da digestão (0,26 a 0,58 mg/g) e maior liberação proteica durante a digestão, com máximos na fase gástrica (1120,2 a 1489,2 µg/mL). A análise do perfil proteico por SDS-PAGE revelou a predominância de leguminas (11S) e vicilinas (7S), com fragmentação progressiva e formação de peptídeos de menor peso molecular após a digestão, sugerindo possível formação de peptídeos bioativos. Os ensaios em células Caco-2 indicaram que tanto a lentilha cozida quanto suas frações bioacessiveis não apresentaram efeito citotóxico nas concentrações avaliadas (CC50 > 20?60 µM), evidenciando potencial bioatividade e segurança para aplicação alimentar. Assim, conclui-se que a lentilha, tanto na forma de grão quanto de concentrado proteico, apresenta elevado potencial bioativo após a digestão gastrointestinal simulada, reforçando seu papel como alimento funcional e como fonte promissora de compostos fenólicos antioxidantes e proteínas com possível atividade biológica.

Abstract: Lentils are one of the most important legumes in the world, widely recognized for their high protein, fiber, vitamin, and mineral content, and for the presence of phenolic compounds with antioxidant and anti-inflammatory properties. These compounds are associated with a reduced risk of chronic diseases such as diabetes, cardiovascular disease, and certain types of cancer, making lentils an important choice for studies seeking to relate diet and health. This study aimed to characterize the protein profile, total phenolic content, antioxidant activity, and bioavailability of domestic and imported lentil grains, as well as protein concentrates obtained from cooked lentils, and to evaluate the bioactivity of bioaccessible fractions in human Caco-2 intestinal cells. Lentil grains were subjected to cooking, physicochemical characterization, and extraction of phenolic compounds and proteins. Samples, including whole grains and protein concentrates, were subjected to in vitro digestion, simulating the oral, gastric, and intestinal phases. Antioxidant activity was determined by the ABTS method and the reducing capacity of the Folin-Ciocalteu reagent, while the bioaccessibility index was calculated based on the fraction of phenolic compounds or proteins released after intestinal digestion. Total soluble protein quantification was performed before and after in vitro digestion using the Bradford method, and the protein profile was evaluated by sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) to identify structural modifications and the formation of lower molecular weight peptides. The bioactivity of undigested extracts and bioaccessible fractions was investigated in human Caco-2 intestinal cells using cellular cytotoxicity assays. The results demonstrated that in vitro digestion promoted significant changes in the phenolic content and antioxidant activity of the samples. Before in vitro digestion, the antioxidant activity of the cooked grains ranged from 131.2 to 143.5 µmol TEAC/100 g, while the reducing capacity ranged from 191.8 to 226.7 mg GAE/100 g for imported and domestic lentils, respectively. During digestion, an initial reduction in antioxidant activity was observed in the oral phase (27.8 to 29.9 µmol TEAC/100 g; 119.3 to 121.6 mg GAE/100 g), followed by an increase in the gastric phase (34.9 to 50.1 µmol TEAC/100 g; 245.7 to 275.2 mg GAE/100 g) and maximum values in the intestinal phase (89.9 to 189.9 µmol TEAC/100 g; 470.0 to 519.5 mg GAE/100 g), respectively. The bioaccessibility indices were 144.8% (AA) and 245.0% (CRF) for the imported lentil and 62.7% (AA) and 229.1% (CRF) for the national lentil. The antioxidant activity of the concentrates reached high values in the intestinal phase (296.7 to 311.7 µmol TEAC/100 g), accompanied by an increase in reducing capacity (216.1 to 296.4 mg GAE/100 g). The protein concentrates showed a higher content of soluble proteins before digestion (0.26 to 0.58 mg/g) and greater protein release during digestion, with maximum values in the gastric phase (1120.2 to 1489.2 µg/mL). The analysis of the protein profile by SDS-PAGE revealed the predominance of legumes (11S) and vicilins (7S), with progressive fragmentation and formation of lower molecular weight peptides after digestion, suggesting possible formation of bioactive peptides. Assays in Caco-2 cells indicated that neither cooked lentils nor their bioaccessible fractions showed cytotoxic effects at the evaluated concentrations (CC50 > 20?60 µM), demonstrating potential bioactivity and safety for food application. Thus, it is concluded that lentils, both in grain and protein concentrate form, exhibit high bioactive potential after simulated gastrointestinal digestion, reinforcing their role as a functional food and as a promising source of antioxidant phenolic compounds and proteins with possible biological activity