Orientador: Hélia Harumi Sato

Texto em português e inglês

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos

Resumo: As proteases constituem um dos mais importantes grupos de enzimas produzidos comercialmente, apresentando diversas aplicações nas indústrias de alimentos e farmacêutica. A utilização de proteases na hidrólise enzimática de proteínas para obtenção de peptídeos com propriedades antioxidantes...

Resumo: As proteases constituem um dos mais importantes grupos de enzimas produzidos comercialmente, apresentando diversas aplicações nas indústrias de alimentos e farmacêutica. A utilização de proteases na hidrólise enzimática de proteínas para obtenção de peptídeos com propriedades antioxidantes tem recebido grande notoriedade nas pesquisas científicas. Nesse contexto, o presente trabalho visou estudar a produção e caracterização bioquímica de protease de Aspergillus oryzae LBA 01 obtida por processo fermentativo em estado sólido e avaliar a aplicação desta protease e de preparações comerciais na hidrólise de proteínas para obtenção de hidrolisados com atividade antioxidante. A maior produção de protease por A. oryzae LBA 01 foi observada em meio de cultivo composto de farelo de trigo, peptona (2,0% p/p) e extrato de levedura (2,0% p/p) sob as seguintes condições: 50,0% de umidade inicial, inóculo de 107 esporos.g-1 e incubação a 23°C por 72h. A caracterização bioquímica, realizada por planejamento experimental, mostrou que a protease apresentou maior atividade na faixa de pH 5,0-5,5 e 55-60°C, e estabilidade no intervalo de pH 4,5-6,0 após 1h de tratamento na faixa de temperatura de 35-45°C. Proteína isolada de soja, soro de leite e clara de ovo apresentaram aumento expressivo nas suas propriedades antioxidantes quando hidrolisadas com diferentes proteases microbianas. A aplicação de protease comercial Flavourzyme® 500L, obtida de A. oryzae, para a hidrólise de proteína isolada de soja, resultou na obtenção de hidrolisados com maior atividade antioxidante quando comparados aos hidrolisados preparados com as proteases de A. oryzae LBA 01 e a protease comercial Alcalase® 2.4L de Bacillus licheniformis. As condições de hidrólise, definidas a partir de delineamento composto central rotacional (DCCR), foram: concentração de substrato de 90,0 mg.mL-1 e adição de 70,0 U de protease por mL de mistura reacional (U.mL-1), resultando em 775,17 e 11,83 Trolox EQ µmol.g-1, para os ensaios de ORAC e DPPH, respectivamente. Os hidrolisados de soro de leite com maior capacidade antioxidante foram obtidos com a protease de A. oryzae LBA 01. A adição de 70,0 U.mL-1 de protease a solução de soro de leite 80,0 mg.mL-1, resultou em 424,32 e 16,39 Trolox EQ µmol.g-1, para os ensaios de ORAC e DPPH, respectivamente. Na preparação de hidrolisados de proteínas de clara de ovo, a utilização de 30,0 mg.mL-1 de substrato e 20,0 U.mL-1 da protease comercial Flavourzyme® 500L de A. oryzae, resultou em 1.193,12 e 19,05 Trolox EQ µmol.g-1 para os ensaios de ORAC e DPPH, respectivamente. Os maiores valores de atividade antioxidante, para os três substratos, foram detectados entre 30 e 180 minutos de incubação, onde o grau de hidrólise variou de 40,0 a 66,0%. Os resultados obtidos mostraram que a preparação de protease de A. oryzae LBA 01 obtida por fermentação em estado sólido e posterior concentração por precipitação com sulfato de amônio, diálise e liofilização, apresentou atividade enzimática semelhante às preparações comerciais avaliadas, tendo, portanto, potencial para aplicação na hidrólise proteica. A hidrólise enzimática, nas condições de estudo avaliadas, aumentou de 2 a 23 vezes a capacidade antioxidante de proteína isolada de soja, soro de leite e clara de ovo, mostrando-se um processo eficaz para obtenção de peptídeos com atividade antioxidante

Abstract: Proteases are one of the most important groups of enzymes produced commercially, with several applications in the food and pharmaceutical industries. The use of proteases in the enzymatic hydrolysis of proteins to obtain peptides with antioxidant properties has gained great notoriety in...

Abstract: Proteases are one of the most important groups of enzymes produced commercially, with several applications in the food and pharmaceutical industries. The use of proteases in the enzymatic hydrolysis of proteins to obtain peptides with antioxidant properties has gained great notoriety in scientific research. In this context, the main objectives of the present study were to optimize the production of the protease from Aspergillus oryzae LBA 01 by solid state fermentation, and to determine its biochemical characteristics. The application of this protease and of commercial preparations to protein hydrolysis, and the study of the antioxidant properties of the hydrolysates obtained, was evaluated. The optimum fermentation medium was composed of wheat bran, 2.0% (w/w) peptone and 2.0% (w/w) yeast extract, and the conditions for maximum protease production were an initial moisture content of 50.0%, an inoculum level of 107 spores.g-1 and incubation at 23°C for 72h. The biochemical characterization, evaluated using an experimental design, showed that the enzyme was most active in the pH range 5.0-5.5 and 55-60°C. The enzyme was stable from pH 4.5 to 6.0 after 1h incubation at 35-45°C. Soy protein isolate, bovine whey protein and egg white protein exhibited increases in antioxidant activity when hydrolyzed with the different microbial proteases. For the hydrolysis of soy protein isolate, application of the commercial protease Flavourzyme® 500L from A. oryzae resulted in hydrolysates with greater antioxidant activity as compared to hydrolysates prepared with the protease from A. oryzae LBA 01 and the commercial protease Alcalase® 2.4L from Bacillus licheniformis. The hydrolysis conditions, as defined by a central composite rotational design (CCRD), were: 90.0 mg.mL-1 substrate concentration plus 70.0 U of protease per mL of reaction mixture (U.mL-1), which resulted in 775.17 and 11.83 Trolox EQ µmol.g-1 as determined by the ORAC and DPPH assays, respectively. For the whey protein hydrolysates, the greatest antioxidant activity was obtained with the protease from A. oryzae LBA 01. According to the CCRD, the use of 80.0 mg.mL-1 of bovine whey protein and 70.0 U.mL-1 of protease resulted in 424.32 and 16.39 Trolox EQ µmol.g-1, respectively, as determined by the ORAC and DPPH assays. For the egg white protein, hydrolysis with 20.0 U.mL-1 of Flavourzyme® 500L from A. oryzae with 30.0 mg.mL-1 substrate concentration, resulted in 19.05 and 1,193.12 Trolox EQ µmol.g-1, respectively, as determined by the ORAC and DPPH assays. The maximum antioxidant activities were obtained in the range from 30 to 180 min of hydrolysis, with a degree of hydrolysis of about 40.0-66.0%. The results showed that the protease preparation from A. oryzae LBA 01 obtained by solid state fermentation produced enzymatic activity similar to that of the commercial preparations, and was an attractive enzyme to apply in protein hydrolysis. Under the conditions evaluated in this study, enzymatic hydrolysis resulted in a 2.0- to 23.0-fold increases in antioxidant activity for the soy protein isolate, bovine whey protein and egg white protein, being an effective process to obtain peptides with antioxidant activity