Orientador: Flavia Maria Netto

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos

Resumo: Tratamento térmico, alta pressão ou hidrólise enzimática, utilizados em conjunto ou separadamente, podem alterar determinantes antigênicos (epítopos) presentes nas proteínas, e têm sido estudados como estratégia para obtenção de produtos com menor potencial alergênico, porém ainda com...

Resumo: Tratamento térmico, alta pressão ou hidrólise enzimática, utilizados em conjunto ou separadamente, podem alterar determinantes antigênicos (epítopos) presentes nas proteínas, e têm sido estudados como estratégia para obtenção de produtos com menor potencial alergênico, porém ainda com sucesso limitado. A enzima transglutaminase (TG), que catalisa a reação de ligação cruzada inter ou intramolecular em diversas proteínas, também tem sido utilizada com este propósito. A associação da hidrólise enzimática com a polimerização por TG é uma estratégia ainda pouco explorada, mas que oferece boas perspectivas em relação à redução da antigenicidade de proteínas. Diante disso, o presente estudo teve como objetivos obter e caracterizar a ß-Lactoglobulina (ß-Lg) polimerizada por TG e a ß-Lg polimerizada pré e pós hidrólise enzimática com as proteases Alcalase, Neutrase ou bromelina, e avaliar o efeito destes processos na antigenicidade da proteína. A melhor condição de hidrólise da ß-Lg, com cada uma das proteases estudadas foi definida a partir de um delineamento composto central rotacional (DCCR), tendo como variáveis independentes a concentração de proteína (2,2 -7,8% p/v) e relação enzima : substrato (E:S), 6,9 - 28 U g-1 proteína e, como variável dependente o grau de hidrólise (GH), determinado pelo método pH-stat. A condição selecionada, 3% de proteína e E:S 25 U g-1, foi a utilizada para a hidrólise da ß-Lg pré ou pós polimerização com a enzima TG. As condições experimentais foram: (1) hidrólise da ß-Lg com as três enzimas, seguida de polimerização com TG (10 ou 25 U g-1) ou (2) polimerização da ß-Lg (7%p/v) com TG (10U TG g-1) realizada pós tratamento térmico ou na presença de agente redutor Cys (0,1 mol L-1), seguido por hidrólise com as diferentes proteases. As amostras hidrolisadas e as polimerizadas pré ou pós hidrólise foram caracterizadas por eletroforese SDS-PAGE/tricina, cromatografia líquida de alta eficiência de fase reversa (CLAE-FR), cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas (MS) e ensaios imunoquímicos (ELISA e Imunoblote). Os hidrolisados obtidos com Alcalase apresentaram 12,7% de GH e com Neutrase e bromelina aproximadamente 4%. Os perfis eletroforéticos da ß-Lg polimerizada pós tratamento térmico (ß-Lg TT TG) ou na presença de Cys (ß-Lg Cys TG), apresentaram bandas de massa molecular (MM) alta, porém a polimerização pós hidrólise, avaliada por eletroforese e cromatografia, não resultou em aumento da MM aparente dos hidrolisados. A ligação isopeptídica e-(?-Gln)Lys, catalisada pela TG, foi detectada em concentração mais elevada no material polimerizado pós hidrólise com alcalase, seguido do tratamento de polimerização da presença de Cys. No estudo da polimerização pré hidrólise, a alcalase foi a enzima que hidrolisou mais eficientemente tanto a ß-Lg como seus polímeros. Os polimerizados pre ou pós hidrólise com neutrase ou bromelina apresentaram ß-Lg residual, observada no perfil eletroforético e cromatográfico, sendo que para os hidrolisados com neutrase, a fração correspondente à ß-Lg residual apresentou maior intensidade. O tratamento isolado de hidrólise, principalmente com alcalase ou bromelina, ou a associação deste processo com a TG foram capazes de reduzir significativamente a resposta antigênica da ß-Lg. Os hidrolisados da ß-Lg com neutrase apresentaram reação antígeno-anticorpo apenas na região correspondente ao monômero da ß-Lg, sendo que a reação foi menos intensa após a polimerização do hidrolisado com a TG. As amostras foram submetidas à digestão in vitro e avaliadas por espectrometria de massas (MS/MS) quanto à identificação de epítopos lineares. Verificou-se que tanto a ß-Lg polimerizada após tratamento térmico ou na presença de Cys como a amostras polimerizadas pré ou pós hidrólise com bromelina apresentaram alguns fragmentos correspondentes aos epítopos, embora em menor número quando comparados aos epítopos identificados na ß-Lg nativa. Para o tratamento com a alcalase, isolado ou associado à TG, não foram identificados fragmentos correspondentes aos epítopos após digestão gastrointestinal das amostras. Os resultados obtidos indicaram que a hidrólise, principalmente com alcalase, associada ou não à polimerização com TG, foi capaz de reduzir a antigenicidade da ß-Lg, mostrando-se uma alternativa para a produção de alimentos hipoalergênicos

Abstract: Heat treatment, high pressure and enzymatic hydrolysis have been studied aiming at obtaining products with low allergenic potential since they can alter antigenic determinants (epitopes) in the protein. The transglutaminase (TG), an enzyme that catalyzes inter or intramolecular cross-link...

Abstract: Heat treatment, high pressure and enzymatic hydrolysis have been studied aiming at obtaining products with low allergenic potential since they can alter antigenic determinants (epitopes) in the protein. The transglutaminase (TG), an enzyme that catalyzes inter or intramolecular cross-link in different proteins has also been used to reduce the protein antigenicity. The association of enzymatic hydrolysis and polymerization by TG is another strategy for reducing the antigenicity of food proteins, promising that needs further research. Therefore, the present study aimed to obtain and characterize the ß-Lg polymerized by TG before or after enzymatic hydrolysis with the proteases alcalase, neutrase or bromelain and evaluate the effect of these processes on the protein antigenic response. The optimum conditions for hydrolysis of ß-Lg, obtained with the three different enzymes, were defined using a central composite rotatable design (CCRD), where the independent variables were protein concentration (2.2% -7.8 w / v) and enzyme: substrate ratio (E:S), 6.9 to 28 U g-1 protein, and the dependent variable (response) was the degree of hydrolysis (DH) determined by the pH-stat method. The hydrolysis condition defined by CCRD was 3% of protein (w/v) and E:S ratio 25 U g-1. The experimental conditions were: (1) hydrolysis of ß-Lg with the three enzymes used separately, followed by polymerization by TG (10 or 25 U g-1) or (2) polymerization of ß-Lg (7% w/v) by TG (10U g TG-1) after heat-treatment (80 °C/60 min) or in presence of reducing agent Cys (0.1 mol L-1), followed by hydrolysis. The samples were characterized by SDS-PAGE/tricine, reverse phase high-performance liquid chromatography (RP-HPLC), liquid chromatography coupled to mass spectrometry (HPLC-MS) and by immunochemical assays (ELISA and Imunoblote). The highest DH of the ß-Lg was obtained with alcalase (12.6%), while with neutrase or bromelain a DH of 4% approximately was achieved. The electrophoresis profiles of ß-Lg polymerized after heat treatment (ß-Lg TT TG) or in the presence of Cys (ß-Lg Cys TG) showed bands with high molecular mass (MM). On the other hand, the post-hydrolysis polymerization, analyzed by SDS-PAGE and RP-HPLC, resulted in no increase in the MM of the hydrolysates. The highest concentration of the cross-link, by formation of the isopeptide bound e-(?-Gln) Lys, was found in the sample polymerized after hydrolysis with alcalase, followed by the sample ß-Lg Cys TG. The polymerized pre or pos hydrolysis with neutrase or with bromelain showed residual ß-Lg, observed in electrophoretic and chromatographic profiles, and for hydrolysates with neutrase, the band corresponding to ß-Lg showed higher residual intensity. Alcalase was the enzyme which hydrolysed more efficiently both untreated and polymerized ß-Lg. Using neutrase or bromelain to hydrolyse polymerized ß-Lg, a residual ß-Lg (18.3 kDa) was observed in the electrophoretic and chromatographic profiles. The avaluation of antigenicity showed that hydrolysis treatment used alone, especially with alcalase or bromelain, or the combination of this process with TG was capable to reduce significantly the antigenic response of ß-Lg. The ß-Lg hydrolysed with neutrase showed antigen-antibody reaction only in the region corresponding to the ß-Lg monomer, and this reaction was less intense after the association of hydrolysis with neutrase and polymerization by TG. The samples were submitted to in vitro digestion and then analyzed by mass spectrometry (MS / MS) to identification of linear epitopes in the protein. It was verified that the polymerized samples (ß-Lg TT TG or ß-Lg Cys TG) as well as those polymerized before or after hydrolysis with bromelain, retained some fragments corresponding to the epitopes, although to a lesser extent when compared to the epitopes identified in the untreated ß-Lg. Interestingly that for the treatment with alcalase, associated or not with the TG, no epitopes were identified after gastrointestinal digestion. These results indicated that the hydrolysis, especially with alcalase, and the association of hydrolysis with polymerization, were capable to reduce the ß-Lg antigenicity and could be an alternative for elaboration of hypoallergenic products