Aplicação da tecnologia de ultrassom para potencializar a hidrólise enzimática das proteínas da semente de abóbora: Efeito nas propriedades funcionais e biológicas dos peptídeos obtidos

Abstract

As proteínas de sementes de abóbora (PSA) apresentam potencial como matéria prima para a produção de hidrolisados multifuncionais. A hidrólise enzimática é preferível; entretanto, o alto custo das enzimas, o baixo grau de hidrólise e o longo tempo de reação limitam a proteólise em escala industrial. Para superar essas desvantagens, a tecnologia de ultrassom (US) pode ser utilizada para melhorar a performance enzimática. Desta forma, este estudo avaliou o efeito do US na hidrólise das PSA usando quatro enzimas comerciais (Alcalase®, Brauzyn®, Flavourzyme® e Neutrase®). Inicialmente, avaliou-se o efeito do US (40 kHz, 23,8W/L, pH 7,5, 25- 60°C, até 300 min) usando a Alcalase® em três situações: aplicação de US no pré- tratamento da enzima, no pré-tratamento do substrato e na reação assistida visando melhorar a taxa de proteólise, a concentração final de hidrolisados, a solubilidade e a atividade antioxidante in vitro. Na etapa seguinte, foi determinado o efeito do US (40 kHz, 23,8 W/L, pH 7,5, em diferentes temperaturas por até 180 min) no pré-tratamento da Brauzyn®, Flavourzyme® e Neutrase® através da avaliação das alterações induzidas pelo processo nas estruturas das enzimas e estas foram correlacionadas com as melhorias observadas nos parâmetros cinéticos da hidrólise e na solubilidade e atividade antioxidante in vitro dos hidrolisado obtidos. Após a aplicação do US na Alcalase® e na PSA foi observado que a atividade proteolítica aumentou até 10,3 e 50,1%, respectivamente, sugerindo potencialização da atividade de Alcalase® tratada e maior facilidade da hidrólise da proteína quando esta foi pré-tratada. Em condições potencializadas e assistidas por US, a hidrólise das PSA proporcionou um aumento na taxa (até 280%) e na concentração final de peptídeos solúveis em ácido tricloroacético (TCA) (até 24%). Consequentemente, os hidrolisados obtidos com a intervenção do US apresentaram maior solubilidade (≤148,1%) e maior capacidade de sequestro de radicais, conforme evidenciado pelos ensaios ABTS e DPPH. O pré- tratamento por US da Brauzyn®, Flavourzyme® e Neutrase® aumentou a atividade destas enzimas em até 20,8%, 22,4% e 22,7%, respectivamente. Por outro lado, emcondições mais drásticas de processo, o US promoveu uma redução na atividade até 28,0% (Brauzyn®), 73,2% (Flavourzyme®) e 19,3% (Neutrase®). Em condições de ativação e principalmente nas de inativação, observou-se que o US causou alterações nas estruturas terciárias das enzimas. Essas alterações levaram à mudanças nas macros características das enzimas (tamanho médio, IPD e pontecial zeta), impactando nas atividades residuais. Em condições de máxima ativação por US, a Flavourzyme® apresentou maior taxa de hidrólise (aumento de até 125% a 25°C) e a Brauzyn® e a Neutrase® apresentaram maior grau de hidrólise final (aumento de até 75% a 25°C e 76% a 40°C, respectivamente). Consequentemente, houve um aumento na solubilidade (destaque para Neutrase®) e atividade antioxidante in vitro (especialmente para Neutrase® e Flavourzyme®) dos hidrolisados. Portanto, o ultrassom pode ser estrategicamente usado para melhorar o perfil hidrolítico de proteases comerciais visando a produção de hidrolisados proteicos com propriedades biológicas e técnico-funcionais a partir da PSA. Palavras-chave: Ativação enzimática. Peptídeos. Proteases. Proteólise. Semente de abóbora. Sonicação.