Orientador: Hélia Harumi Sato

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

Resumo: A isomaltulose e a trealulose são dissacarídeos isômeros estruturais, que podem ser obtidos a partir da sacarose utilizando-se glicosiltransferase bacteriana. Esses dissacarídeos são considerados açúcares alternativos de grande potencial para uso nas indústrias de alimentos e farmacêutica...

Resumo: A isomaltulose e a trealulose são dissacarídeos isômeros estruturais, que podem ser obtidos a partir da sacarose utilizando-se glicosiltransferase bacteriana. Esses dissacarídeos são considerados açúcares alternativos de grande potencial para uso nas indústrias de alimentos e farmacêutica porque são hidrolisados e absorvidos mais lentamente e apresentam baixo potencial cariogênico comparado com a sacarose. Foi estudada a imobilização de células de Serratia plymuthica ATCC 15928, produtora de glicosiltransferase por gelificação iônica em gel alginato contendo transglutaminase (TG) e também a utilização de células livres para a conversão de sacarose em isomaltulose e trealulose. Utilizando-se células livres de Serratia plymuthica ATCC 15928 foi obtido 70% de conversão em isomaltulose e 8% de trealulose a 25°C por 10 bateladas de 15 minutos, a partir de solução de sacarose 30%. Entre as cinco amostras de alginato de sódio testadas, para a imobilização das células de S. plymuthica ATCC 15928 com e sem adição de TG, foram obtidos melhores resultados (médio de três bateladas) de conversão de sacarose (37,4% de isomaltulose) utilizando o alginato de sódio B, de alta viscosidade (14.000cP Sigma ¿ A 7128) em presença de TG. Nas condições estudadas (1,7% de alginato de sódio, 30% de massa celular úmida, solução de cloreto de sódio 0,2Mol/L, 2% de TG e 35% de sacarose) também houve maior facilidade de formação de grânulos uniformes. A presença de TG como agente de reticulação na matriz de imobilização melhorou a estabilidade de conversão por três bateladas onde observou-se resultado médio 27% maior com relação a matriz com o mesmo tipo de alginato (B) em ausência de TG. A composição da matriz de imobilização com adição de TG foi otimizada por metodologia de planejamento experimental, assim como a adição de gelatina como fonte de proteína adicional para promoção de ligações cruzadas catalisadas pela TG. Os melhores resultados de conversão de sacarose (solução 35%) em isomaltulose (72,66% de isomaltulose e 8% de trealulose em 4 bateladas de 24horas) foram obtidos utilizando-se matriz de polissacarídeo-proteína composto de 1,7% de alginato de sódio 14.000cP (Sigma®-A7128), 0,25mol/L de CaCl2, 0,5% de gelatina, 3,5% de TG e concentração de massa celular úmida superior a 35% (m:v). Verificou-se que a adição de ALMP na matriz de alginato de cálcio-gelatina-TG para imobilização de S. plymuthica, testada por planejamentos experimentais seqüenciais, não aumentou a estabilidade da taxa de conversão de sacarose em isomaltulose quando comparada com as células imobilizadas em matriz de alginato de cálcio-gelatina-TG. Em processo contínuo utilizando-se coluna empacotada com células de S. plymuthica imobilizadas em matriz otimizada e descrita acima, foi obtida taxa de conversão média de 64% de sacarose em isomaltulose durante 200 horas de processo, equivalente a 0,27g de isomaltulose/g de células imobilizadas/hora em coluna a 25°C e fluxo de substrato (35% de sacarose) 0,2mL/min

Abstract: The isomaltulose and trehalulose are disaccharides and structural isomers, which can be obtained from sucrose using bacterial glycosyltransferase. These disaccharide are considered alternative sugars with great potential for use in the food and pharmaceutical industries because they are...

Abstract: The isomaltulose and trehalulose are disaccharides and structural isomers, which can be obtained from sucrose using bacterial glycosyltransferase. These disaccharide are considered alternative sugars with great potential for use in the food and pharmaceutical industries because they are hydrolyzed and absorbed more slowly and have a low cariogenic potential compared with sucrose. The conversion of sucrose to isomaltulose and trehalulose was estudied using immobilized and free cells of Serratia plymuthica ATCC 15928. The cells were immobilized by ionic gelation in alginate gel containing transglutaminase. Using free cells of Serratia plymuthica ATCC 15928 was obtained 70% isomaltulose conversion and 8% trehalulose conversion at 25° C in 10 batches of 15 minutes from a 30% sucrose solution. Among the five samples of sodium alginate tested for S. plymuthica ATCC 15928 cells immobilization, with or without the addition of TG, the best results (average of three batches) were obtained using sodium alginate B, high viscosity (14.000cP Sigma - A 7128) in the presence of TG, leading to 37.4% isomaltulose conversion from sucrose. In the studied conditions (1.7% sodium alginate, 30% wet cell mass solution of sodium chloride 0.2 Mol/L, 2% TG, 35% sucrose) was also easier to form uniform granules. The presence of TG as a crosslinking agent in the immobilization matrix improved the stability during three batches, resulting in an 27% higher average conversion with respect to a same type of alginate (B) matrix in absence of TG. Immobilization matrix compositions with addition of TG was optimized by experimental design methodology, as well as the addition of gelatin as a protein source for promoting additional crosslinking catalyzed by TG. The best results conversion of sucrose (35% solution) into isomaltulose (72.66% of isomaltulose and 8% of trehalulose in 4 batches of 24 hours) were obtained using proteinpolysaccharide matrix composed of 1.7% alginate 14.000cP sodium (Sigma® A7128), 0.25 Mol/L CaCl2, 0.5% gelatin, 3.5% TG, and wet cell mass concentration of 35% (w:v). It has been found that the addition of ALMP (amidated low methoxyl pectin) into the calcium alginate-gelatin-TG matrix for immobilization of S. plymuthica, tested by sequential experimental design, do not increase the stability of sucrose to isomaltulose conversions rate when compared with cells immobilized in calcium alginate -gelatin-TG matrix. In continuous process using a packed column with S. plymuthica cell's immobilized in the optimized matrix described above, it was obtained an average conversion rate of 64% sucrose to isomaltulose during a 200 hours process, equivalent to 0.27g isomaltulose per gram of immobilized cell per hour, in a column at 25° C and using flow substrate (35% sucrose) of 0.2 mL / min