Determinação das condições de atividade otima, da estabilidade termica e da cinetica da hidrolise enzimatica de bromelina presente na casca e no talo do abacaxi (Ananas comosus L. Merril) variedade perola

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Elias, Moacyr Jorge
Data de Publicação: 2010
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1611067
Resumo: Orientador: Elias Basile Tambourgi
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Merril, variedade pérola, enfocando seu aproveitamento quando recuperada a partir dos resíduos da industrialização, foram pesquisadas, em comparação com a bromelina pura, condições de pH e temperatura para maior atividade, estabilidade térmica ao longo do tempo em várias temperaturas e a cinética da sua atividade catalítica, empregando caseína como substrato. O extrato foi obtido pela trituração da casca e do talo interno do fruto e a reação de hidrólise, com pH controlado, efetuada em reator com 75 mL de volume útil sob constante agitação. Após a reação foi retirada amostra, adicionada em tubo contendo ácido tricloroacético e centrifugado, analisando a absorbância do sobrenadante. Atividade e a cinética foram expressas em mmol tirosina / L.minuto pela absorbância a 280 nm dos aminoácidos aromáticos gerados na hidrólise da caseína. Foram empregadas três relações enzima / substrato (em massa): 1 / 25, 1 / 50 e 1 / 125 para os ensaios relativos ao planejamento experimental em estrela tendo como ponto central pH em 7,0 e temperatura de 35 °C, os resultados foram tratados fornecendo as equações do modelo e as superfícies de resposta; as equações foram tratadas matematicamente fornecendo gráficos da melhor atividade em função da temperatura; os resultados do planejamento experimental mostraram similaridade entre a bromelina dos resíduos do fruto e a bromelina pura tomada como padrão. Para a estabilidade térmica os ensaios foram efetuados determinando a atividade para a relação 1 / 25 sob temperaturas variando entre 25 °C e 62 °C ao longo de 180 minutos com duas faixas de pH: a de melhor atividade definida no planejamento experimental (5,5 a 6,5) e entre 3,3 e 3,5; os resultados foram tratados analisando o gráfico da atividade em função do tempo mostrando que o modelo de ordem um é adequado para descrever a inativação térmica da enzima e que ela ocorre de maneira mais acentuada na faixa de pH 3,3 a 3,5 com valor do fator de freqüência k0 (minuto-1) 2,5 x1032 vezes maior para o extrato. Os ensaios para determinar a cinética da atividade catalítica da bromelina sobre a caseína foram efetuados a temperatura constante de 35 °C e pH de máxima atividade definido no planejamento experimental para cada uma das três relações enzima / substrato estudadas; foram elaboradas as curvas da concentração de aminoácidos formados ao longo do tempo (zero a 15 minutos) e os resultados tratados calculando a derivada das curvas no tempo zero (velocidade inicial); o modelo de Michaelis - Menten mostrou ser adequado para descrever o mecanismo de hidrólise da caseína pela bromelina e os resultados indicam que os valores da velocidade máxima (Vmax) e da constante de Michaelis (Km) são maiores para o extrato dos resíduos do fruto do que para a bromelina pura.Abstract: The bromelain, enzyme found in pineapple, hydrolyses peptide protein bonds; there is application in several areas involving food, medicine and animal nutrition. In pineapple the bromelain is present in the flesh, skin and core of the fruit. Aiming to evaluate the bromelain present in Brazilian fruit Ananas comosus L. Merril, pérola type, focusing its use from industrialization residues recovering, it was searched, comparing with pure bromelain, pH conditions and temperature for higher activity, thermal stability along the time under several temperatures and the kinetics of its catalytic activity, using casein as a substrate. The extract was obtained crushing the skin and core of the fruit and the hydrolysis reaction, with controlled pH, done in a 75 mL net volume reactor under constant stirring. After reaction a sample was taken, added to a tube with tri chloroacetic acid and centrifuged, analyzing the supernatant absorbance. Activity and kinetics were expressed as mmol of tyrosine / L.min from absorbance at 280 nm of aromatic amino acids generated by casein hydrolysis. Three enzyme / substrate ratio were employed (weight basis):1 / 25, 1 / 50 and 1 / 125 for star type experimental design assays with central point at 7.0 for pH and at 35 °C for temperature, the results were processed giving the model equation and surface responses, the equations were mathematically treated giving graphics of best activity as a function of temperature; the experimental design results showed similarity between bromelain from fruit residues and pure bromelain taken as reference. The assays for thermal stability were carried out by activity determination for 1 / 25 ratio under temperatures varying from 25 °C and 62 °C during 180 minutes for two pH ranges: that for best activity defined from experimental design (5.5 to 6.5) and between 3.3 to 3.5; the results were treated by the analysis of the graphics of activity as a function of time showing that the order one model is adequate to describe the enzyme thermal inactivation and that it is stronger at pH range of 3.3 to 3.5 with values of frequency factor k0 (minute-1) 2.5 x1032 times bigger for the extract.The assays to determine the kinetics of bromelain catalytic activity on casein were carried out at constant temperature of 35 °C and pH of maximum activity defined by experimental design for each one of the three studied enzyme / substrate ratio; curves were built for the concentration of formed amino acids along the time (from zero to 15 minutes) and the results treated calculating the curves derivative at time zero (initial rate); the Michaelis - Menten model showed to be adequate to describe the casein hydrolysis mechanism of casein by bromelain and the results indicate that the maximum reaction rate (Vmax) values and the Michaelis constant (Km) values are bigger for the fruit residues extract than that for pure bromelain.DoutoradoSistemas de Processos Químicos e InformáticaDoutor em Engenharia Química[s.n.]Tambourgi, Elias Basile, 1957-Gomes, Adelino Martisn FerreiraCabral, Antônio Carlos DantasKunigk, LeoCosta, Marcello Nitz daUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia QuímicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASElias, Moacyr Jorge20102010-05-02T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf185 p. : il.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1611067ELIAS, Moacyr Jorge. Determinação das condições de atividade otima, da estabilidade termica e da cinetica da hidrolise enzimatica de bromelina presente na casca e no talo do abacaxi (Ananas comosus L. Merril) variedade perola. 2010. 185 p. Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1611067. 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