Raquel Linhares Carreira

Optimization of enzyme assisted processes for extracting and hydrolysing corn proteins aiming phenylalanine removal.

Two enzyme assisted processes were studied in this work, protein extraction and hydrolysis, aiming phenylalanine (Phe) removal from corn. For protein extraction, a protease of Bacillus liccheniformis was used and the effect of temperature (55 and 60°C) and time (1, 5, 15 and 24 h) was evaluated. For Phe removal, a pancreatin was used for hydrolyzing corn proteins and the activated carbon (AC) was the adsorbent support. In this case, the influence of several parameters was estimated, such as protein extract concentration, E:S ratio, use of freezedrying, protein: AC ratio and way of using AC. The efficiency of Phe removal was evaluated by second derivative spectrophotometry, measuring the Phe content in the corn flour as well as in the hydrolysates after AC treatment. The results showed that the time and the temperature influenced the protein extraction yield and the best results were obtained at 55°C, after 5 h, 15 h and 24 h of reaction, having reached an average extraction yield of 85.3%. The removal of Phe, changed from 68.63 to 97.55%, and its final concentration from 18.80 to 240.75 mg/100 g hydrolysate. The condition that produced the highest Phe removal was the one using a protein extract concentration = 1%, E:S = 1 or 2%, pH 9, temperature = 25°C, protein: C = 1:88.5, using three types of AC and freezedrying (hydrolysates H1 and H2). However, this condition presents some disadvantages such as the use of freezedrying, which highly raises the process cost, and a non-controlled and non-repeatable reaction. Among the samples with no freezedrying stage and more controllable reaction (H9 and H10), H10 is the best one, since it showed smaller Phe content (149.27 mg/100 g) using three types of AC, which is advantageous from the technical point of view. The reduction of the protein: AC ratio, for these two hydrolysates (H9 and H10) was not beneficial for Phe removal, leading to higher Phe content.

PROPRIEDADES EMULSIONANTES E SOLUBILIDADE DA CASEÍNA BOVINA: 2. EFEITO DA ADIÇÃO DE NaCl

The effect of the NaCl addition on the emulsifying properties of casein and tryptic casein hydrolysates was studied in two pH values (4,0 e 5,0). A 0.02 M concentration of salt was added to the buffer solutions used for preparing the samples. The protein solubility, the emulsifying capacity (EC), the emulsifying activity index (EAI) and the emulsion stability (ES) were determined. The mean radius (R) of fat droplets was also calculated. The results showed that the addition of NaCl increased the solubility and the EC of casein and casein hydrolysates, in both pH values. However, this salt addition reduced the EAI of casein and increased that of the hydrolysates.The opposite was observed relating to the R of fat droplets. Regarding the ES, that of casein presented little increase in pH 5.0, and the same result was obtained for only some hydrolysates in pH 5.0 or 4.0.

PROPRIEDADES EMULSIFICANTES E SOLUBILIDADE DA CASEÍNA BOVINA E DE SEUS HIDROLISADOS TRÍPTICOS: 1. EFEITO DO PH E DO TEMPO DE HIDRÓLISE

The effects of pH and hydrolysis time on the solubility and emulsifying properties were studied, in view of the industrial application of casein and its tryptic hydrolyzates. It has been tested the pH values of 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 7,0 and 8,0 and the reaction times: 5, 10, 15, 30 and 60 min. It has been evaluated the solubility, the emulsifying capacity, the emulsifying activity index and the emulsion stability. The results show that the best values for the functional properties of native casein were achieved at pH above 5,0. The tryptic hydrolysis of casein favored the solubility and emulsifying capacity but reduced the emulsion stability, at all pH and hydrolysis times, except in pH 5,0 with 5min of reaction. Otherwise, this enzymatic treatment improved the emulsifying activity index of casein only between pH 3,0- 5,0, after 10 min of reaction.

Emprego de cromatografia líquida de alta eficiência hidrofílica na determinação dos aminoácidos de hidrolisados de caseína

In this work, the use of hydrophilic-interaction chromatography (HILIC) was thoroughly studied for the first time in order to separate and quantify essential amino acids. Some parameters, such as the composition of the mobile phase and the flow rates were studied. The detection limit, the linearity and the repetibility of this technique were also determined. The results showed that, comparing to other methods for analysing amino acids mixtures, this technique presented some advantages, in terms of time, economy and simplicity, since the pre-column derivatisation is not needed and an isocratic condition can also be used. The utilisation of this technique for analysing the chromatography fractions of casein hydrolysates showed the importance of HILIC in the nutritional evaluation of these preparations.

Association of Two Enzymes for Obtaining Low Phenylalanine Protein Hydrolysates from Wheat Flour

This work involved the removal of phenylalanine (Phe) from wheat flour which followed three steps: 1. protein extraction using an alkaline protease from Bacillus licheniformis; 2. protein hydrolysis by the action of a commercial enzyme (pancreatin or Panc) in association with a crude enzymatic extract obtained from pineapple peel (CE); 3. use of activated carbon (AC) as adsorbent. The effect of some parameters, such as order of enzyme action, pH and reaction time, was evaluated. The efficiency of Phe removal was assessed by second derivative spectrophotometry, measuring the Phe content in the wheat flour as well as in its hydrolysates after AC treatment. The results showed the advantage of using CE for 1h30min followed by Panc for 3h30min, at pH 7.0, producing 66.28% of removal and a final Phe content of 522.44 mg/100g of hydrolysate.

Efeito de parâmetros hidrolíticos na obtenção de hidrolisados proteicos de farinha de trigo com baixo teor de fenilalanina

Tendo como objetivo a obtencao de hidrolisados proteicos de farinha de trigo com baixo teor de fenilalanina (Phe), foram preparados, inicialmente, extratos proteicos da farinha de trigo, empregando-se metodo enzimatico pela acao de protease de Bacillus licheniformis. Em seguida, esses extratos foram hidrolisados sob a acao do extrato enzimatico bruto (EEB), obtido de casca de abacaxi, e de pancreatina comercial; e alguns parâmetros hidroliticos foram avaliados, tais como temperatura (30; 35; 40; 50; e 70 °C), tempo (1 hora e 30 minutos; 2 horas e 30 minutos; 3 horas e 30 minutos), e pH de reacao (6,0; 7,0; 8,0 e 9,0). Para a remocao de Phe, empregou-se o carvao ativado (CA) e a eficiencia deste processo foi avaliada determinando-se o teor de Phe por espectrofotometria derivada segunda, na farinha de trigo, assim como nos hidrolisados apos tratamento com CA. Para os tres parâmetros estudados, observaram-se efeitos variados sobre a remocao de Phe, sendo que os melhores resultados foram encontrados ao se empregar a associacao sucessiva de EEB (E:S 10:100, 1 hora e 30 minutos), com a pancreatina (E:S 4:100, 3 horas e 30 minutos), em pH 7,0 a 50 °C, tendo atingido 66,28% de remocao de Phe, o que corresponde a um teor final de Phe de 522,44 mg.100 g-1 de hidrolisado.

Otimização da hidrólise da caseína para elevar o teor de pequenos peptídeos: emprego da pepsina

Visando a producao de hidrolisados de caseina para uso como suplemento dietetico, estudou-se a otimizacao das condicoes hidroliticas, empregando-se a pepsina para elevar os teores de di e tripeptideos. Os hidrolisados foram fracionados pela CLAE de exclusao molecular, seguida da quantificacao dos peptideos nas fracoes cromatograficas pelo metodo rapido da Area Corrigida da Fracao. Pelos resultados obtidos, infere-se que a obtencao do melhor perfil peptidico, para uso em dietas especiais, depende da definicao de alguns parâmetros, tais como, pH, relacao enzima:susbtrato e temperatura. Alem disso, o custo envolvido na preparacao deve ser considerado.

Efeito da precipitação pelo ácido tricloroacético (TCA) e da ultrafiltração sobre o perfil peptídico de hidrolisados de caseína

Neste trabalho, estudou-se a influencia da ultrafiltracao e da precipitacao pelo acido tricloroacetico (TCA) sobre o perfil peptidico de hidrolisados de caseina. Apos esses tratamentos, os hidrolisados foram fracionados pela CLAE-EM (cromatografia liquida de alta eficiencia - exclusao molecular), seguida da quantificacao dos peptideos nas fracoes cromatograficas pelo metodo rapido da Area Corrigida da Fracao (ACF). Observou-se que esses tratamentos alteraram o perfil peptidico, tendo reduzido os teores de di- e tripeptideos da maioria das preparacoes enzimaticas. Algumas consideracoes relacionadas as condicoes operacionais e a influencia da hidrofobicidade dos peptideos foram feitas, no intuito de explicar os resultados obtidos.

Ação de fatores enzimáticos na obtenção de hidrolisados protéicos de farinha de trigo com baixo teor de fenilalanina

Visando ao preparo de farinha de trigo com baixo teor de fenilalanina (Phe), extraiu-se, enzimaticamente as proteinas, empregando-se uma protease alcalina de Bacillus licheniformis. Em seguida, os extratos proteicos foram hidrolisados pela acao de enzimas comerciais (pancreatina e bromelina) e de extratos enzimaticos obtidos da casca de abacaxi (bruto e purificado), avaliando-se alguns parâmetros enzimaticos, tais como tipo de enzima, tipo de acao enzimatica, tipo de associacao enzimatica e ordem de acao enzimatica. O carvao ativado (CA) foi empregado como meio adsorvente e a eficiencia da remocao de Phe foi avaliada por espectrofotometria derivada segunda, determinando-se o teor de Phe na farinha de trigo e em seus hidrolisados, apos tratamento com CA. O melhor resultado foi encontrado ao se empregar a associacao sucessiva do extrato bruto seguida da pancreatina, tendo atingido 66,28% de remocao e o teor final de Phe de 522,44 mg/100 g de hidrolisado.

PERFIL PEPTÍDICO DE HIDROLISADOS PROTÉICOS DA FARINHA DE TRIGO, APÓS A REMOÇÃO DE FENILALANINA

Este trabalho teve como objetivo caracterizar o perfil peptídico de hidrolisados protéicos de farinha de trigo, após a remoção de fenilalanina. Inicialmente, as proteínas foram extraídas e hidrolisadas enzimaticamente, empregando-se a associação sucessiva de uma pancreatina comercial e de um extrato enzimático bruto obtido da casca de abacaxi (EB), preparado no laboratório. Em seguida, os hidrolisados protéicos foram tratados pelo carvão ativado para a remoção de fenilalanina e, então, fracionados por cromatografia líquida de alta eficiência de exclusão molecular, seguida pela quantificação dos peptídeos e aminoácidos livres pelo método da Área Corrigida da Fração. O efeito de alguns parâmetros hidrolíticos, tais como a ordem de adição das enzimas, a temperatura de reação, a relação enzima: substrato (E:S), foi avaliado, assim como o efeito do tratamento físico da amostra, visando, também, à redução de custos para a adaptação desse processo em larga escala. Foi observado que o emprego do ultraturrax no preparo da amostra foi benéfico, tendo produzido um menor teor de grandes peptídeos. Além disso, o conjunto dos resultados obtidos demonstrou a vantagem de se utilizar a pancreatina (E:S = 4:100) primeiramente, por 3h30min, seguida da ação do EB (E:S = 10:100) durante 1h30min, nas condições ótimas de pH e temperatura de cada enzima, produzindo uma maior quantidade de di-tripeptídeos (23,58%), um dos maiores teores de aminoácidos livres (36%) e o menor conteúdo de grandes peptídeos (12%).