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BIOQUÍMICA DA FERMENTAÇÃO DE 
LEGUMINOSAS
Profa. Dra Maria Ivone M J Barbosa (DTA/IT/UFRRJ)
Dra. Amanda Fulgoni da Cunha Estanech UFRRJ
2024-1
INSTITUTO DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA DE 
ALIMENTOS
Introdução
🠶 Aumento acentuado no consumo de produtos de origem animal, representa hoje
mais da metade da oferta de proteína per capita/dia (58%).
o Carnes e derivados (33,14%)
o Cereais (17,38%)
o Leite e derivados (17,17%)
o Peixes e frutos do mar (10,63%)
o Ovos (4,68%)
o Leguminosas (3,32%)
(Bonnet et al., 2020).
Leguminosas
➢ Segunda cultura mundial de alimentos, depois dos cereais (Fasolin et al., 2019).
➢ Fonte altamente valiosa de proteínas e minerais (P, Mg, Fe, K, Co e Mn) (Fasolin et al.,
2019).
➢ As leguminosas têm potencial para se tornarem ingredientes fundamentais, como
substitutos ou combinados com cereais, em diferentes produtos (Monnet et al., 2019).
Aspectos nutricionais das leguminosas
✓ Ricas em carboidratos de absorção lenta, fibra, proteínas, vitaminas do complexo B e ácidos
graxos
poliinsaturados (LALEG, et al., 2016)
✓ O teor de proteínas pode variar entre 20% e 40%. As proteínas das leguminosas são de alta
qualidade,
caracterizando-as como uma alternativa alimentar altamente nutritiva.
Leguminosas Proteína (%) Amido (%) Fibra (%) Gordura (%)
Feijão caupi 24,5 51,4 19,4 2,2
Feijão fava 26,1 37,0 13,1 2,5
Soja 35,1 1,5 20,0 17,7
Ervilha 18,3 45 12,0 0,6
Grão-de-bico 28,2 44,4 9,0 3,1
Fonte: FROTA, et al., (2008); KUMAR; PANDEY(2020)
Aspectos nutricionais das leguminosas
🠶 Apesar dos bons aspectos nutricionais, a presença de fatores antinutricionais, comum em leguminosas,
limitam significativamente seu valor nutricional e seu consumo.
🠶 Presença de diversas substâncias antinutricionais, entre eles podemos destacar o fitato (ácido fítico), inibidores
de proteases, oligossacarídeos e compostos fenólicos (taninos e saponinas) ((MUDRYJ et al., 2014)
🠶 Uso das leguminosas de forma mais ampla é de alguma forma limitado pelos efeitos adversos para a nutrição
humana (MARTÍN-CABREJAS, 2004).
Fatores antinutricionais
🠶 São produzidos como metabólitos secundários para exercer um efeito protetor contra "ataques" de
microrganismos ou insetos (Belitz et al., 2009).
🠶 Fatores proteicos (lectinas, inibidores protease como inibidores de tripsina e quimiotripsina) e fatores não
proteicos (ácido fítico, compostos fenólicos - taninos e saponinas)
🠶 Altas concentrações, podem reduzir drasticamente a bioacessibilidade de muitos nutrientes e, assim, interferir
na sua absorção (Belitz et al., 2009).
Fatores antinutricionais
🠶 Inibidores de proteases – Redução da disgestibilidade proteica.
o Tripsina e quimiotripsina – Hidrolases (proteína dietética) frequentemente encontrados em
leguminosas
como soja (20 g/kg) feijão branco (3,6 g/kg) e grão-de-bico (1,5 g/kg) (Belitz et al., 2009).
🠶 Ácido fítico - Complexos com minerais como cálcio, zinco, ferro e magnésio.
✓ Proteínas e enzimas digestivas (proteases e amilases) resultando em menor
solubilidade proteica e inibição da proteólise (Rosa-Sibakov et al., 2018).
Fatores antinutricionais
🠶 Compostos fenólicos
✓ Taninos – Precipitação de proteínas, diminuindo a digestibilidade proteica
aminoácidos (Robinson et al., 2019).
e a disponibilidade de
✓ Saponinas - Micelas (interação com ácido biliar e colesterol), resultando em má absorção de 
colesterol e ácido graxos livres.
o Responsáveis pela rejeição sensorial devido ao seu gosto amargo e capacidade de formação de
espuma (Bessada et al., 2019).
Fatores antinutricionais
🠶 Oligossacarídeos da Família Rafinose (rafinose, estaquiose e verbascose).
✓ Ligações α-galactosídicas (enzimas humanas e animais não são capazes de
hidrolisar) possibilitando a metabolização desses açúcares por bactérias do trato
intestinal, com consequente produção de dióxido de carbono, hidrogênio e metano,
levando a incidência da flatulência ( Antunes et al., 1995; Yamaguishi, 2008)
🠶 Apesar dos efeitos negativos sua presença pode ser reduzida, e posteriormente a
biodisponibilidade de nutrientes pode ser aumentada.
Fermentação
🠶 Os microrganismos têm sido amplamente úteis e representam uma tecnologia promissora.
🠶 A fermentação de alimentos remonta a muitos séculos atrás e é considerada uma técnica 
preservação de alimentos.
de
🠶 A fermentação pode ser definida como um processo biológico no qual microrganismos
convertem substratos em novos produtos, como enzimas, biomassa e metabólitos primários e
secundários.
🠶 Forma de obter alimentos tradicionais e nutritivos, e também, uma ferramenta para a obtenção de
novos sabores, aromas e texturas e promover o prazer gastronômico.
Fermentação
Fermentação
🠶 Oportunidade biotecnológica para melhorar as propriedades nutricionais e funcionais.
🠶 A fermentação pode ser feita usando cultura inicial (starters) ou naturalmente.
🠶 Devido à falta de especificidade, a fermentação natural é menos eficaz e não
previsível, mas é a forma mais comum de fermentação nos países em desenvolvimento.
Fermentação
🠶 Ao selecionar:
- Características especificas da cultura e ao processo de fermentação.
- Combinação de microrganismo da cultura starter (produto com características e qualidades 
desejadas) a combinação deve ser apropriada
- Os critérios de seleção levar em consideração: a matéria-prima, as propriedades da (s) cepa
(s) e os requisitos de segurança alimentar.
Fermentação
🠶 Fermentação em alimentos.
o Fungos (por exemplo, Aspergillus spp., Mucor spp., e Rhizopus spp.)
o Bactérias (por exemplo, Lactobacillus spp., Bifidobacterium spp. e Streptococcus spp.)
o Leveduras (por exemplo, Saccharomyces spp.) (Borresen et al., 2012).
Fermentação
🠶 Estado sólido e método submerso.
🠶 A fermentação em estado sólido, ou fermentação semi-sólida, ou fermentação em
meio semi-sólido: Crescimento de microrganismos sobre substratos sólidos sem a presença de
água livre. o estado sólido permite o crescimento de microrganismos em substratos sólidos
cercados por uma fase gasosa contínua, o que promove o crescimento de microrganismos.
🠶 A fermentação em método submerso envolve o crescimento de microrganismos em
uma cultura líquida contendo nutrientes, alto teor de água livre e concentração de oxigênio
onde substratos são rapidamente consumidos.
Fermentação – Estado sólido e método submerso
Fermentação – Estado sólido e método submerso
🠶 Inóculo utilizado em cada técnica:
✓ O estado sólido é o ideal para o desenvolvimento de fungos, pois as condições de
processo são semelhantes ao ambiente natural onde esses microrganismos geralmente são
adaptados para crescer.
✓ No método submerso o meio de crescimento é liquido, mais adequado para o cultivo de
bactérias, devido à alta exigência de atividade de água .
Fermentação – Estado sólido e método submerso
🠶 A fermentação de leguminosas com fungo é mais frequentemente realizada em condições
de estado sólido, enquanto a maioria dos estudos de fermentação pelo método submerso
de leguminosas são realizados com bactérias.
🠶 Um dos principais efeitos da fermentação de leguminosas é encontrado em termos de
mudanças proteicas.
(Espinosa-Páez et al., 2017)
Fermentação: Alterações Bioquímicas
🠶 Carboidratos
✓ O maior carboidrato em cereais e leguminosas é o amido que fornece mais calorias nos países
em desenvolvimento. A fermentação ativa enzimas de amido (α-amilase e maltase)
que degradam o amido em maltodextrinas e açúcares simples respectivamente.
✓ Em leguminosas, a fermentação tem sido observada para levar tanto à diminuição quanto ao
aumento do teor de carboidratos ou amido.
(Osman, 2011 ; Chaves-Lopez et al., 2014).
Fermentação: Alterações Bioquímicas
🠶 Estudos têm mostrado:
🠶 A glicose liberada durante a fermentação é um substrato preferido para microrganismos fermentando
os alimentos e poderia explicar parcialmente a diminuição do carboidrato total após 24 horas de
fermentação (milheto depérola) (Osman, 2011).
🠶 Aumento significativo no teor de carboidratos na farinha de milheto de pérola fermentada (3%) (Adebiyi,
et al., 2017), farinha de aveia fermentada (1%) (Espinosa-Páez, et al., 2017), farinha de sorgo
fermentada (0,9%) (Mohammed, N.A., et al., 2011)
Fermentação: Alterações Bioquímicas
🠶 Estudos têm mostrado:
🠶 Redução de 3% no teor de carboidratos relatado durante a fermentação do feijão
vermelho (Phaseolus angularis) foi atribuída ao uso de carboidratos como fonte de energia para o
crescimento fúngico (Xiao, et al., 2018)
🠶 Aumento dos níveis de carboidratos de feijão preto fermentado (146%), feijão lima fermentado
(3%), e ervilha fermentada (até 8%), foram relatados com tais tendências ligadas a atividades de
enzimas durante a fermentação que devem ter levado à conversão de amidos resistentes a
amidos disponíveis; posteriormente, aumentando o teor de carboidratos (Espinosa-Páez, 2017)
Fermentação: Alterações Bioquímicas
🠶 Proteínas
✓ A fermentação aumenta a digestibilidade das proteínas vegetais. A proteína vegetal tem baixa
digestibilidade em relação à proteína animal.
✓ A fermentação bacteriana produz quebra e aumento da concentração de aminoácidos. Esse
aumento pode ser em parte devido à degradação da proteína complexa (proteólise) por
microrganismo, liberando peptídeos e aminoácidos, devido a ação de proteases com perfil de
hidrolases.
(Osman, 2011 ; Chaves-Lopez et al., 2014).
Fermentação: Alterações Bioquímicas
🠶 Proteínas
✓ Produção de aminoácidos adicionais durante a fermentação.
✓ A fermentação aumenta a quantidade de conteúdo de aminoácidos em produtos à base de
leguminosas, dependendo das espécies de leguminosas e cultivares, e tal aumento poderia
ser vantajoso na suplementação dos nutrientes obtidos de outras culturas alimentares.
Fermentação: Alterações Bioquímicas
🠶 Estudos têm mostrado:
🠶 Aumento de 6% (milheto de pérola) e 78% (farinha fermentada de milheto de pérola) de
proteína, respectivamente, com os autores atribuindo isso ao aumento das atividades de enzimas, a
degradação de proteínas complexas aos aminoácidos por meio da proteólise, bem como a produção de
aminoácidos adicionais durante a fermentação (Adebiyi et al., 2013).
🠶 A fermentação de amendoins (creme fermentado) aumentou o teor de proteína em aproximadamente 18%, e
isso foi atribuído à liberação de proteínas inicialmente ligadas aos fatores antinutricionais.
Fermentação: Alterações Bioquímicas
🠶 Minerais
✓ Minerais de fontes vegetais têm biodisponibilidade muito baixa porque são encontrados
complexados com materiais antinutricionais, como ácido fítico.
✓ A fermentação é um dos métodos de processamento que são aplicados para liberar esses minerais
complexos e torná-los prontamente biodisponiveis.
✓ A fermentação também aumenta a biodisponibilidade de cálcio, fósforo e ferro devido à degradação
de oxalatos e ácido fitico que se complexam com minerais, reduzindo assim sua biodisponibilidade.
Fermentação: Alterações Bioquímicas
▪ Redução dos fatores antinutricionais (destoxificação)
✓ Consequência do efeito microbiano no aumento da atividade de protease durante a
fermentação (Phengnuam & Suntornsuk, 2013).
✓ A fermentação fornece condições ideais de pH para degradação enzimática do ácido
fitico.
✓ Bactérias lácticas como Lactobacillus (L. plantarum, L. fermentum, L. brevis, L.
buchneri e L. reuteri) são capazes de hidrolisar os α-galactooligossacarídeos em
fermentações de vegetais devido a atividade da α-galactosidase (Bonnet et al., 2020).
✓ Os oligossacarídeos disponíveis podem ser utilizados por microrganismos (Kasprowicz
- Potocka et. Al., 2018).
Fermentação: Alterações Bioquímicas
🠶 Redução do índice glicêmico (IG)
✓ Ácidos orgânicos de cadeia curta produzidos durante a fermentação, como ácido
láctico, ácido
acético e ácido propiônico.
✓ Este efeito pode ser atribuído à acidificação biológica, que é um dos principais fatores que
diminui a taxa de hidrólise de amido (De Angelis et al., 2009).
✓ Aumento do teor de fibras.
✓ Auxiliar no controle glicêmico (Bonnet et al., 2020).
Fermentação em leguminosas
Fermentação em leguminosas
Redução de fatores 
antinutricionais 
(destoxificação)
Redução da taxa de 
hidrolise do amido e 
índice glicêmico
Fonte de peptídeos 
inibitórios da enzima 
convertora da 
angiotensina I (ECA)
Aumento do teor de 
proteínas e melhor 
digestibilidade proteica
Xiao, et al., 2015
Fasolin et al., 2019
Bonnet et al., 2020
Melhor 
biodisponibilidade de 
minerais
Fermentação em leguminosas
🠶 Fermentação – Tecnologia promissora para melhorar as propriedades funcionais e
valores nutracêuticos de produtos obtidos a partir de vegetais;
🠶 Reduiz os fatores antinutricionais de leguminosas (amplia a utilização em produtos
plant based);
🠶 Altera as tecnofuncionalidades de produtos origem vegetais
https://www.scielo.br/j/cr/a/vCXLZx3T5xbNjdBpRgmLf3b/abstract/?lang=pt
https://www.mdpi.com/2311-5637/8/2/63
Referências
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protein, digestibility, bioactive and functional properties. Trends in Food Science & Technology, 93,
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🠶 Bonnet, C., Bouamra-Mechemache, Z., R´equillart, V., & Treich, N. Viewpoint: Regulating meat
consumption to improve health, the environment and animal welfare.
Food Policy, 2020.
🠶 Coda, R.; Melama, L.; Rizzello, G. C.; Curriel, A.; Sibakov, J.; Holopainen, U.; Pulkkenen,
M.; Sozer, N. Effect of air classification and fermentation by Lactobacillus plantarum VTT E-
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🠶 De Angelis, M.; Damiano, N.; Rizzello, C. G., Cassone, A., Di Cagno, R.; Gobbetti, M.
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Referências
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Andrade, C. C. P., Ramos, O. L., & Vicente, A. A. Emergent food
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• Free, 100% Legume Pasta. Plos One. v, 11, p.1-19. 2016
• 🠶 LeBlanc, J. G. et al. Lactobacillus fermentum CRL 722 is able to
deliver active a- galactosidase activity in the small intestine of rats.
amandafulgoni@gmail.com