Utilização de diferentes técnicas de imobilização e aplicação biotecnológica de α-galactosidase extracelular de Debaryomyces hansenii UFV-1

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: César, Isabel Cristina da Rocha
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa; Bioquímica Aplicada
• Palavras-chave em Português: Hidrólise; Enzimas imobilizadas; Alfa-galactosidase; Rafinose; Intestinos - Microbiologia; CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICA::ENZIMOLOGIA
• Link de acesso: https://locus.ufv.br/handle/123456789/32569; https://doi.org/10.47328/ufvbbt.2024.408

A presença de ROs, principalmente estaquiose e rafinose, em sementes de soja pode acarretar em distúrbios gastrointestinais em humanos. Isso ocorre porque, ao alcançar o intestino, os ROs são fermentados pela microbiota, produzindo gases que podem causar cólicas, inchaço, flatulência e diarreia. Os ROs apresentam ligações glicosídicas α–1,6 que não podem ser hidrolisadas devido à ausência da enzima α-galactosidase em humanos e animais. Uma alternativa para a remoção desses fatores antinutricionais é a aplicação da α-galactosidase no processamento da soja. Esta enzima catalisa a hidrólise de ligações α-1,6 de resíduos α- galactosídeos em oligossacarídeos simples como rafinose e estaquiose e em polissacarídeos como galactomananas. As α-galactosidases podem ser produzidas de diversos microrganismos, dentre eles Debaryomyces hansenii, levedura encontrada em produtos como queijos e salsichas, e que não apresenta restrição quanto à segurança, para o seu uso no processamento de alimentos. O alto custo para a obtenção da enzima limita a rentabilidade da grande maioria das aplicações. Com isso, a utilização de subprodutos de baixo custo como o soro de leite reduz o custo da enzima e contribui para a economia circular. A utilização de α-galactosidase apresenta diversos gargalos como a desnaturação, inativação, curta vida útil industrial, além da dificuldade de separá-la do meio em que se encontra. Uma alternativa para contornar essa problemática é a imobilização, que consiste em confinar fisicamente a enzima. Com a imobilização, as enzimas tendem a apresentar melhor estabilidade, reutilização e fácil separação do meio reacional, reduzindo assim o custo geral de aplicações industriais. Este estudo teve como objetivo verificar a produção da enzima α-galactosidase por D. hansenii UFV-1 utilizando o soro de leite como fonte de carbono. Posteriormente, realizar a imobilização da enzima utilizando diferentes técnicas e, por conseguinte, aplicar a enzima livre e imobilizada em leite de soja para avaliar a hidrólise dos oligossacarídeos de rafinose em leite de soja. No presente estudo foi possível observar que D. hansenii UFV-1 foi capaz de produzir a enzima α-galactosidase intra (0,274 U/mL) e extracelular (0,213 U/mL), utilizando somente o soro de leite como fonte de carbono. A enzima α-galactosidase extracelular foi escolhida para a realização das próximas etapas, para economia de tempo e energia. A enzima α-galactosidase extracelular apresentou pH e temperatura ótimos de 4,0 e 50 °C, respectivamente, além disso, apresentou ser termoestável durante 5 dias nas temperaturas de 50 e 60°C. Ademais, nas temperaturas de armazenamento testadas (25 e 4 °C) a enzima manteve sua atividade durante 5, 15 e 30 dias. Durante o tratamento do leite de soja, utilizando 0,02 U de enzima, foi possível observar os percentuais de hidrólise foram 8,0 e 2,8 e 8,1 e 2,8 % de estaquiose e rafinose, nos tempos 4 e 6 horas, respectivamente. Ao utilizar 0,08 U de enzima, os percentuais de hidrólise de estaquiose e rafinose foram 10,3 e 3,0 e 17 e 11 % nos tempos de 4 e 6 horas, respectivamente. A α- galactosidase imobilizada em alginato de cálcio e partículas magnéticas apresentou pH e temperatura ótimos de 6,0 e 50 °C e de 4,0 e 40 °C, respectivamente. Ambas as enzimas foram mais termoestáveis na temperatura de 50 °C. Em relação às temperaturas de armazenamento, a temperatura de 4 °C foi a que proporcionou maiores atividades enzimáticas e a enzima imobilizada em partículas magnéticas manteve mais de 90 % de sua atividade durante 5, 15 e 30 dias nessa temperatura. A enzima imobilizada em alginato de cálcio foi aplicada para hidrólise de oligassacarídeos de rafinose em leite de soja, devido ao seu baixo custo, não toxicidade e facilidade da técnica de imobilização. Durante 4 e 6 horas, e os percentuais de hidrólise obtidos foram 3,3 e 42 % para estaquiose e 11 e 45 %, para rafinose, respectivamente. Conclui-se que a α-galactosidase livre e imobilizada em alginato de cálcio e partículas magnéticas apresenta potencial para a hidrólise dos ROs em leite de soja, uma vez que todas as formas da enzima apresentaram pH ótimo na faixa acídica e atividade enzimática em altas temperaturas, fato que é de extrema relevância, uma vez que o pH do leite de soja normalmente está compreendido entre 6,4 e 6,8, e o processamento deste produto ocorre em temperaturas de 50 a 60° C. Além disso, a α-galactosidase livre apresentou-se termoestável durante 5 dias nas temperaturas utilizadas no processamento de soja. Ademais, a α-galactosidase imobilizada, tanto em alginato de cálcio quanto em partículas magnéticas, apresentou termoestabilidade em 50 e 60 °C por até 10 horas, o que é de extrema importância, visto que são nessas temperaturas e tempos que ocorre a hidrólise dos oligossacarídeos de rafinose presentes em leite de soja. Palavras – chave: α-Galactosidase; Alginato; Partículas magnéticas.