Produção de galactooligossacarideos por linhagens fungicas
Daniele Rodrigues
DISSERTAÇÃO
Português
T/UNICAMP R618p
[Production of galactooligosaccharides by fungi strains]
Campinas, SP : [s.n.], 2009.
100 p. : il.
Orientador: Glaucia Maria Pastore
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos
Resumo: Atualmente, um dos desenvolvimentos mais significativos na ciência é o de alimentos funcionais, relacionado ao desenvolvimento de suplementos dietéticos que afetam beneficamente a saúde. Dentre esses pode-se citar os galactooligossacarídeos, que é um grupo de oligossacarídeos considerados...
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Resumo: Atualmente, um dos desenvolvimentos mais significativos na ciência é o de alimentos funcionais, relacionado ao desenvolvimento de suplementos dietéticos que afetam beneficamente a saúde. Dentre esses pode-se citar os galactooligossacarídeos, que é um grupo de oligossacarídeos considerados como carboidratos não digeríveis devido sua resistência à hidrólise das enzimas do intestino. Dentre os benefícios obtidos com a ingestão de galactooligossacarídeos estão o aumento da população de bifidobacterias no cólon e, com isso, a redução dos níveis de bactérias patogênicas, além do aumento da absorção de cálcio, estimulação do sistema imune, combate a infecções intestinais, regulação do colesterol sérico e a redução do risco de câncer de cólon. A produção dos galactooligossacarídeos tem sido estudada extensivamente em microrganismos, através da reação de transgalactosilação enzimática catalisada pela b-galactosidase. O principal objetivo do presente trabalho foi a produção da enzima b-galactosidase por linhagens fúngicas para produção de galactooligossacarídeos. Primeiramente os fungos foram selecionados aleatoriamente da coleção de microrganismos do Laboratório de Bioaromas (Departamento de Ciência de Alimentos ¿ UNICAMP) e isolados de amostras de favo de mel coletadas na cidade de Itapira-SP. Posteriormente, os microrganismos foram testados quanto à produção da enzima b-galactosidase e atividade de transgalactosilação. Para o estudo do processo fermentativo, foram selecionados 3 microrganismos com maior atividade de transgalactosilação. Foi realizado um delineamento experimental, composto por 9 tratamentos, visando avaliar o efeito da temperatura (24, 30 e 36 oC), umidade (40, 50 e 60%) e concentração de lactose (0, 7,5 e 15%) no meio para a produção enzimática. Em seguida, foi selecionado o melhor microrganismo para extração e caracterização da enzima para a produção de galactooligossacarídeos. As variáveis estudadas foram: temperatura (35, 45, 55 e 65 oC), pH (4, 5, 6 e 7), concentração de lactose inicial (20, 30, 40 e 50%) e concentração do extrato enzimático bruto liofilizado (52, 104, 156 e 208 U). De todos os ensaios, foram retiradas alíquotas depois de 6, 12, 24, 36, 48 e 72 horas de reação. Para avaliar a influência do tempo na síntese de galactooligossacarídeo, foi realizada uma curva cinética para medir a produção em 3, 6, 9, 12, 18, 24, 30, 36, 48 e 72 horas de reação. A seleção de microrganismos resultou em 5 linhagens produtoras de galactooligossacarídeos: Aspergillus sp (LB-01), Aspergillus sp (LB-32), Aspergillus sp (LB-36), Penicillium sp (LB-51) e Scopulariopsis sp (LB-35). O microrganismo com maior produção de 4¿galactosillactose foi o Aspergillus sp (LB-32) que converteu 19,17% da lactose presente no meio e produziu 7,25% do tetrassacarídeo. O segundo maior produtor foi Penicillium sp (LB-51) com produção de 6,71%, seguido por Scopulariopsis sp (LB-35) com 6,65%, Aspergillus sp (LB-01) com 5,22% e Aspergillus sp (LB-36) com 4,97% de produção de galactooligossacarídeo. O estudo do processo fermentativo foi realizado com os segunites microrganismos: Aspergillus sp (LB-32), Penicillium sp (LB-51) e Scopulariopsis sp (LB-35). Pôde-se observar que alguns tratamentos favoreceram o crescimento dos microrganismos, enquanto outros foram desfavoráveis. O tratamento controle T9 (que compreende as condições 30 oC, 0% de concentração de lactose no meio e 50% de umidade) foi o que mais se destacou, apresentando os maiores valores de atividade para todos os microrganismos. Todos os outros tratamentos possuíram valores de atividade enzimática significativamente inferiores (P<0,05) aos valores obtidos no tratamento controle. Os resultados da caracterização enzimática mostraram que, para o microrganismo Aspergillus sp (LB-32), as temperaturas mais altas (65 oC) e os valores de pH mais baixos (pH 4) foram favoráveis para a produção de 4¿galactosil-lactose. A concentração inicial de 50% de lactose foi desfavorável devido à precipitação da mesma, estando a maior produção de galactooligossacarídeo no valor referente a 40% de lactose. O aumento na concentração enzimática foi diretamente proporcional ao aumento da produção de 4¿galactosil-lactose, sendo o melhor resultado com a utilização de 208 U. Todos os ensaios mostraram melhores resultados quando a reação atingiu 48 horas. Através da curva cinética, notou-se que a produção de galactooligossacarídeo inicia-se depois de 3 horas de reação, atingindo o máximo de produção em 48 horas. O melhor resultado foi obtido com o uso da temperatura em 65 oC, produzindo 12,10% de 4'galactosil-lactose, através da conversão de 31,27% da lactose
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Abstract: Actually, one of the most significant development in science are functional foods, connected with the development of dietetic supplement that affects beneficially the health. Among these, we can mention the galactooligosaccharides, that is a group of oligosaccharides considerated as...
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Abstract: Actually, one of the most significant development in science are functional foods, connected with the development of dietetic supplement that affects beneficially the health. Among these, we can mention the galactooligosaccharides, that is a group of oligosaccharides considerated as non-digestible carbohydrates due to their resistance to hydrolysis of intestine enzymes. Among the benefits obtained with galactooligosaccharides ingestion are the increase of bifidobacteria population in the colon and, by their antagonistic effect, the reduction of the pathogenic bacteria level, over the increase of calcium absorption, immune system stimulation, intestinal diseases combat, serum cholesterol regulation and the reduction of colon¿s cancer risks. The production of galactooligosaccharides has been extensively studied in microorganisms, through the transgalactosylation reaction catalyzed by b-galactosidase enzyme. The aim of this work was the production of b-galactosidase enzyme by fungus strains to produce galactooligosaccharide. Firstly, the fungus were ramdonly removed from the microorganisms collection of Bioaromas Laboratory (Food Science Department ¿ UNICAMP) and isolated from honeycomb collected at Itapira-SP. After this, the microorganisms were tested for the production of the b-galactosidase enzyme and transgalactosylation activity. To study the fermentative process, it was selected 3 microorganisms with the largest transgalactosylation activity. An experimental design was realized, consisting of 9 treatments, to evaluate the effect of temperature (24, 30 and 36 oC), humidity (40, 50 and 60%) and lactose concentration (0, 7,5 and 15%) in medium to produce the enzyme. After, it was selected the best microorganism to characterize its enzyme to produce galactooligosaccharides. The studied variables were: temperature (35, 45, 55 and 65 oC), pH (4, 5, 6 and 7), initial lactose concentration (20, 30, 40 and 50%) and lyophilized brute extract concentration (52, 104, 156 and 208 U). Aliquots were took out from all tests after 6, 12, 24, 36, 48 and 72 hours of reaction. To evaluate the time influence in galactooligosaccharides syntesis, it was realized a kinetic curve to meansure the production in 3, 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48 and 72 hours of reaction. The screening of microorganisms resulted in 5 galactooligosaccharides producer strains: Aspergillus sp (LB-01), Aspergillus sp (LB-32), Aspergillus sp (LB-36), Penicillium sp (LB-51) and Scopulariopsis sp (LB-35). The largest producer of 4¿galactosil-lactose was Aspergillus sp (LB-32), that has converted 19,17% of lactose actual midst and has produced 7,25% of the tetrasaccharide. The second best producer was Penicillium sp (LB-51) with 6,71% of production, followed by Scopulariopsis sp (LB-35) with 6,65%, Aspergillus sp (LB-01) with 5,22% and Aspergillus sp (LB-36) with 4,97% of galactooligosaccharides production. The study of the fermentative process was realized with the microorganisms: Aspergillus sp (LB-32), Penicillium sp (LB-51) and Scopulariopsis sp (LB-35). During the experiment, it could be noticed that some treatments promoted the growth of the microorganisms, while others were disadvantageous. The control treatment T9 (that consists of 30 oC, 0% of lactose concentration in medium and 50% of humidity) was the best, with the biggest activity values for all microorganisms. The other treatments showed enzymatic activity values significantly poorer (p<0,05) than the values obtained in control treatment. The results of the enzymatic characterization showed that, for the microorganism Aspergillus sp (LB-32), higher temperatures (65 oC) and lower pH values (pH 4) promoted the production of 4¿galactosil-lactose. The initial lactose concentration of 50% was disadvantageous because of lactose precipitation, being the best production of galactooligosaccharide with 40% of initial lactose. The increase in the enzymatic concentration was directly proportional to the increase of 4¿galactosil-lactose production, obtaining the best result with 208 U of enzyme. All the tests showed the best results in 48 hours of reaction. The kinetic curve showed that the production of galactooligosaccharides starts after 3 hours of reaction, and reaches the top of production in 48 hours. Our best result was obtained using 65 oC of temperature, producing 12,10% of 4¿galactosil-lactose throught 31,27% of lactose conversion
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