Produção, pré-purificação e encapsulamento de enzima proteolítica secretada por fungo filamentoso

Abstract

RESUMO

O encapsulamento de enzimas permite a preservação de suas atividades biológicas em diversas condições ambientais, tendo importância na aplicação industrial. Dessa forma, o objetivo deste trabalho foi produzir, pré-purificar e encapsular a enzima microbiana protease obtida por fermentação semissólida. O extrato enzimático foi produzido a partir da fermentação de substrato com diferentes composições físico-químicas através do agente de fermentação o fungo filamentoso Aspergillus oryzae. Um planejamento experimental de mistura foi utilizado para mapear a região experimental e determinar as proporções ideais entre os substratos. O extrato enzimático obtido pela formulação otimizada foi submetido ao processo de purificação parcial em sulfato de amônio, diálise e na sequência liofilizado. Com a enzima liofilizada realizou-se a determinação enzimática, coagulação do leite, análise termogravimétrica e análise térmica diferencial. O processo de encapsulamento foi realizado através da técnica por gelificação iônica na presença do polímero alginato de sódio e cloreto de cálcio dihidratado. A difratometria por raios –X (DRX) identificou que as amostras mesocarpo do babaçu, farelo de trigo e fibra do coco babaçu estudadas apresentaram características parcialmente amorfas. A protease obtida na formulação do meio otimizado, precipitada e liofilizada apresentou capacidade de coagulação do leite, atividade proteolítica de 261,5 U/g e através das análises térmica foi verificado que o material possui estabilidade térmica em torno de 40 °C. Foi possível encapsular o extrato enzimático e preservar a atividade enzimática e com capacidade de coagulação do leite. Os resultados evidenciaram a otimização da formulação do meio, como também o potencial de aplicação industrial da enzima purificada e encapsulada preservando a atividade e possibilitando a aplicação e reutilização da enzima. ABSTRACT The encapsulation of enzymes allows the preservation of their biological activities in several environmental conditions, having importance in industrial application. Thus, the objective of this work was to produce, pre-purify and encapsulate the microbial protease enzyme obtained by semisolid fermentation. The enzymatic extract was produced from the fermentation of substrate with different physicochemical compositions through the fermentation agent the filamentous fungus Aspergillus oryzae. An experimental mixture design was used to map the experimental region and determine the optimal proportions between substrates. The enzyme extract obtained from the optimized formulation was subjected to partial purification in ammonium sulfate, dialysis, and then lyophilized. With the lyophilized enzyme the enzymatic determination, milk coagulation, thermogravimetric analysis and differential thermal analysis were performed. The encapsulation process was carried out through the ionic gelation technique in the presence of the polymer sodium alginate and calcium chloride dihydrate. X-ray diffractometry (XRD) identified that the studied babassu mesocarp, wheat bran and babassu coconut fiber samples presented partially amorphous characteristics. The protease obtained in the formulation of the optimized medium, precipitated and freeze-dried presented capacity of milk coagulation, proteolytic activity of 261.5 U/g and through thermal analysis it was verified that the material has thermal stability around 40 °C. It was possible to encapsulate the enzymatic extract and preserve the enzymatic activity and the milk coagulation capacity. The results showed the optimization of the medium formulation, as well as the potential of industrial application of the purified and encapsulated enzyme, preserving the activity and enabling the application and reuse of the enzyme.