La laccase est une enzyme ayant une faible spécificité qui peut dégrader de nombreux contaminants présents dans l'environnement. Son utilisation dans des procédés de bioremédiation est donc appelée à augmenter dans les années à venir. Il est donc important d'améliorer le potentiel d'utilisation de cette enzyme en la rendant réutilisable et plus stable qu'à l'état naturel. Plusieurs techniques d'immobilisation/insolubilisation sont déjà disponibles mais la plupart utilisent un agent toxique pour plusieurs espèces. Cette étude cherche donc à remplacer ce produit toxique par un agent biodégradable, le chitosane, ayant peu d'effets sur l'environnement dans la formation d'agrégats d'enzymes réticulés [ cross-linked enzyme aggregates (CLEAs)]. Les conditions de formation de ces biocatalyseurs ont été optimisées dans le but d'obtenir un produit actif et stable. Ces CLEAs ont également été caractérisées en termes de capacité catalytiques [i.e. catalytique], de stabilité thermique et face aux dénaturants chimiques ainsi qu'en terme de dimensions.

L'utilisation d'enzymes dans différentes applications biotechnologiques et industrielles s'est avérée prometteuse durant les dernières décennies. La laccase est une enzyme qui suscite l'attention, notamment, grâce à sa capacité à dégrader une vaste gamme de polluants présents dans l'environnement, à son apparente stabilité, et au fait qu'elle peut d' [sic] être utilisée dans une variété d'applications comme : les cosmétiques, l'industrie du papier, ou encore le traitement des eaux et la bioremédiation de sols. Il apparaît donc pertinent d'améliorer le potentiel d'utilisation de cette enzyme en augmentant sa stabilité et sa capacité à être réutilisée. À ces fins, plusieurs méthodes l'immobilisation/insolubilisation sous forme de cross-linked enzyme agregates (CLEAs) ou encore la formation d'une structure polymérique autours [sic] des biocatalyseurs se sont avérés efficaces. Cette étude vise à stabiliser la laccase libre et sous forme de CLEAs via la formation de réseau polymérique organique/inorganique formé de chitosane et de silane. Cette technique a permis de 1) stabiliser significativement l'activité enzymatique face aux dénaturants chimiques et thermique [i.e. thermiques]; 2) augmenter la résistance thermique de la laccase et des CLEAs modifiées; 3) augmenter l'efficacité catalytique de la laccase et CLEAs modifiées ainsi que leur affinité pour le substrat utilisé. De plus, les biocatalyseurs formés s'avèrent insolubles ce qui permettrait leur utilisation/réutilisation dans des bioréacteurs opérés en continu.

Na produção de suco de uva, a adição de preparados enzimáticos durante a maceração, antes da prensagem, é um pré-requisito para a obtenção de rendimentos satisfatórios de suco, além de melhorar a qualidade organoléptica, promovendo uma maior extração de cor e compostos bioativos. Uma segunda aplicação enzimática pode ser realizada após o processo de prensagem no suco ainda turvo, buscando reduzir essa turbidez, o que facilitará os processos de clarificação e filtração posteriores, aumentando a produtividade dessas etapas. Porém, existe um grande número de enzimas comerciais disponíveis para a aplicação na indústria de sucos, sendo assim, é importante avaliar o potencial de cada preparado enzimático para uma utilização correta. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da composição dos diferentes preparados enzimáticos na extração, qualidade e compostos bioativos do suco de uva elaborado com a variedade Concord. Primeiramente, o efeito de oito diferentes preparados enzimáticos foi avaliado para extração e qualidade do suco de uva. Subsequentemente, os dois preparados enzimáticos que se destacaram (Pectinex® Ultra Clear e Lallzyme® Beta), foram utilizados de forma sinérgica em um planejamento experimental, buscando encontrar a condição ótima de tempo, temperatura, concentração de enzima e proporção de Pectinex® Ultra Clear/Lallzyme® Beta, que pudesse maximizar a extração do suco de uva. E, por fim, foram obtidos agregados enzimáticos entrecruzados (CLEAs), como forma de imobilização das diferentes enzimas encontradas nos preparados enzimáticos para a clarificação do suco de uva. Os experimentos foram realizados no Laboratório de Biocatálise e Tecnologia Enzimática do ICTA/UFRGS. As uvas utilizadas nos experimentos foram da variedade Concord fornecida pela empresa Vitivinícola Jolimont, de Canela, RS. As preparações enzimáticas utilizadas foram caracterizadas em relação a cinco atividades enzimáticas, sendo elas, pectinase total (PE), poligalacturonase (PG), pectina liase (PL), pectina metil esterase (PME) e celulase (CE). Desta mesma forma, os combi-CLEAs foram caracterizados em relação as suas atividades enzimáticas, além disso, sua estabilidade, reutilização e pH e temperatura ótima foram avaliados. Os compostos bioativos foram identificados e quantificados por HPLC-DAD-MS (cromatografia líquida de alta eficiência - detector de arranjo de diodos - espectro de massa) e a atividade antioxidante foi avaliada através dos métodos de ABTS e de capacidade redutora. Rendimentos superiores de suco foram obtidos com os preparados que apresentaram altas concentrações de PG e PME ou PL. Quando, o preparado Pectinex® Ultra Clear (PUC) foi utilizado, observou-se um aumento de 8,7% na quantidade de suco extraído em comparação com o controle. Já os maiores valores de compostos bioativos foram encontrados com os preparados que apresentaram em sua composição uma maior atividade CE (Lallzyme® Beta, LB). Entretanto, quando PUC e LB foram adicionados em conjunto, maiores valores de rendimento e compostos bioativos foram encontrados. Já os combi-CLEAs, se mostraram como uma ótima forma de enzima imobilizada para a clarificação do suco de uva. Dentre os combi-CLEAs produzidos, destacaram-se o combi-CLEA-BSA devido à melhor atividade enzimática e maior estabilidade térmica (3 vezes mais que a enzima solúvel), podendo ser reutilizados por 6 ciclos com conversão total do substrato em produto. Além disso, o combi-CLEA-BSA melhorou a clarificação do suco, obtendo uma redução da turbidez de 56.7 % em 1 h. Por fim, pode-se afirmar que o trabalho atingiu melhorias produtivas e qualitativas ao suco de uva através da tecnologia enzimática. / In grape juice production, the addition of enzyme preparations during the maceration prior to pressing is a prerequisite for obtaining satisfactory juice yield, besides it improves the organoleptic quality, improving color and bioactive compounds extraction. A second enzyme application may be performed after the pressing process in cloudy juice, in order to reduce this turbidity, facilitating clarification and filtration processes. However, there are a great number of commercial enzymes available to the application on the fruit juice industry, so it is important to know the ability of each enzyme preparation for correct use. Thus, the aim of this study was to evaluate the influence of the composition of the different enzymatic preparations in the extraction, quality and bioactive compounds of grape juice from Concord variety. Firstly, the effect of eight different enzyme preparations was evaluated for extraction and quality of grape juice. Subsequently, the best enzyme preparations (Pectinex® Ultra Clear and Lallzyme® Beta) were used in an experimental design to find the optimal time, temperature, enzyme concentration and ratio of Pectinex® Ultra Clear/Lallzyme® Beta which could maximize the extraction of grape juice. Finally, cross-linked enzyme aggregates (CLEAs) were obtained as a way to immobilize the different enzymes found in the enzyme preparations for grape juice clarification. The experiments were performed at the Laboratory of Biocatalysis and Enzyme Technology, ICTA/UFRGS. The grapes (Concord variety) were provided by Vitivinícola Jolimont, Canela, RS. The enzymatic preparations were characterized through of five enzymatic activities, being total pectinase (PE), polygalacturonase (PG), pectinlyase (PL), pectin methyl esterase (PME) and cellulase (CE). In the same way, the combi-CLEAs were characterized regarding their enzymatic activities, thermal, pH and operational stabilities, and optimal pH and temperature. The bioactive compounds were identified and quantified by HPLC-DAD-MS (High Performance Liquid Chromatography - Diode Array Detector – Mass Spectrum) and the antioxidant activity was performed by the method of ABTS and reducing capacity. High juice yield was obtained with the preparations that presented higher concentrations of PG, PME or PL activities. The Pectinex® Ultra Clear, when compared with the control, provided an increase of 8.7 % in the amount of juice extracted. On the other hand, the highest values of bioactive compounds were found for preparations with higher CE activity (Lallzyme® Beta). However, when PUC and LB were added together, higher values for yield and bioactive compounds were found. Already, regarding the combi-CLEAs, it appears to be a potential immobilized enzyme for clarification of grape juice. Among the combi-CLEAs obtained, combi-CLEAs-BSA presented the best enzyme activities, higher thermal stabilities (3 times more than the soluble enzyme) and it can be reused for 6 cycles with a total conversion of substrate to product. Furthermore, the combi-CLEA-BSA improved the juice clarification, obtaining 56.7 % in turbidity reduction in 1 h. Finally, it can be concluded that the work reached productive and qualitative improvements for grape juice through enzymatic technology.

Na produção de suco de uva, a adição de preparados enzimáticos durante a maceração, antes da prensagem, é um pré-requisito para a obtenção de rendimentos satisfatórios de suco, além de melhorar a qualidade organoléptica, promovendo uma maior extração de cor e compostos bioativos. Uma segunda aplicação enzimática pode ser realizada após o processo de prensagem no suco ainda turvo, buscando reduzir essa turbidez, o que facilitará os processos de clarificação e filtração posteriores, aumentando a produtividade dessas etapas. Porém, existe um grande número de enzimas comerciais disponíveis para a aplicação na indústria de sucos, sendo assim, é importante avaliar o potencial de cada preparado enzimático para uma utilização correta. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da composição dos diferentes preparados enzimáticos na extração, qualidade e compostos bioativos do suco de uva elaborado com a variedade Concord. Primeiramente, o efeito de oito diferentes preparados enzimáticos foi avaliado para extração e qualidade do suco de uva. Subsequentemente, os dois preparados enzimáticos que se destacaram (Pectinex® Ultra Clear e Lallzyme® Beta), foram utilizados de forma sinérgica em um planejamento experimental, buscando encontrar a condição ótima de tempo, temperatura, concentração de enzima e proporção de Pectinex® Ultra Clear/Lallzyme® Beta, que pudesse maximizar a extração do suco de uva. E, por fim, foram obtidos agregados enzimáticos entrecruzados (CLEAs), como forma de imobilização das diferentes enzimas encontradas nos preparados enzimáticos para a clarificação do suco de uva. Os experimentos foram realizados no Laboratório de Biocatálise e Tecnologia Enzimática do ICTA/UFRGS. As uvas utilizadas nos experimentos foram da variedade Concord fornecida pela empresa Vitivinícola Jolimont, de Canela, RS. As preparações enzimáticas utilizadas foram caracterizadas em relação a cinco atividades enzimáticas, sendo elas, pectinase total (PE), poligalacturonase (PG), pectina liase (PL), pectina metil esterase (PME) e celulase (CE). Desta mesma forma, os combi-CLEAs foram caracterizados em relação as suas atividades enzimáticas, além disso, sua estabilidade, reutilização e pH e temperatura ótima foram avaliados. Os compostos bioativos foram identificados e quantificados por HPLC-DAD-MS (cromatografia líquida de alta eficiência - detector de arranjo de diodos - espectro de massa) e a atividade antioxidante foi avaliada através dos métodos de ABTS e de capacidade redutora. Rendimentos superiores de suco foram obtidos com os preparados que apresentaram altas concentrações de PG e PME ou PL. Quando, o preparado Pectinex® Ultra Clear (PUC) foi utilizado, observou-se um aumento de 8,7% na quantidade de suco extraído em comparação com o controle. Já os maiores valores de compostos bioativos foram encontrados com os preparados que apresentaram em sua composição uma maior atividade CE (Lallzyme® Beta, LB). Entretanto, quando PUC e LB foram adicionados em conjunto, maiores valores de rendimento e compostos bioativos foram encontrados. Já os combi-CLEAs, se mostraram como uma ótima forma de enzima imobilizada para a clarificação do suco de uva. Dentre os combi-CLEAs produzidos, destacaram-se o combi-CLEA-BSA devido à melhor atividade enzimática e maior estabilidade térmica (3 vezes mais que a enzima solúvel), podendo ser reutilizados por 6 ciclos com conversão total do substrato em produto. Além disso, o combi-CLEA-BSA melhorou a clarificação do suco, obtendo uma redução da turbidez de 56.7 % em 1 h. Por fim, pode-se afirmar que o trabalho atingiu melhorias produtivas e qualitativas ao suco de uva através da tecnologia enzimática. / In grape juice production, the addition of enzyme preparations during the maceration prior to pressing is a prerequisite for obtaining satisfactory juice yield, besides it improves the organoleptic quality, improving color and bioactive compounds extraction. A second enzyme application may be performed after the pressing process in cloudy juice, in order to reduce this turbidity, facilitating clarification and filtration processes. However, there are a great number of commercial enzymes available to the application on the fruit juice industry, so it is important to know the ability of each enzyme preparation for correct use. Thus, the aim of this study was to evaluate the influence of the composition of the different enzymatic preparations in the extraction, quality and bioactive compounds of grape juice from Concord variety. Firstly, the effect of eight different enzyme preparations was evaluated for extraction and quality of grape juice. Subsequently, the best enzyme preparations (Pectinex® Ultra Clear and Lallzyme® Beta) were used in an experimental design to find the optimal time, temperature, enzyme concentration and ratio of Pectinex® Ultra Clear/Lallzyme® Beta which could maximize the extraction of grape juice. Finally, cross-linked enzyme aggregates (CLEAs) were obtained as a way to immobilize the different enzymes found in the enzyme preparations for grape juice clarification. The experiments were performed at the Laboratory of Biocatalysis and Enzyme Technology, ICTA/UFRGS. The grapes (Concord variety) were provided by Vitivinícola Jolimont, Canela, RS. The enzymatic preparations were characterized through of five enzymatic activities, being total pectinase (PE), polygalacturonase (PG), pectinlyase (PL), pectin methyl esterase (PME) and cellulase (CE). In the same way, the combi-CLEAs were characterized regarding their enzymatic activities, thermal, pH and operational stabilities, and optimal pH and temperature. The bioactive compounds were identified and quantified by HPLC-DAD-MS (High Performance Liquid Chromatography - Diode Array Detector – Mass Spectrum) and the antioxidant activity was performed by the method of ABTS and reducing capacity. High juice yield was obtained with the preparations that presented higher concentrations of PG, PME or PL activities. The Pectinex® Ultra Clear, when compared with the control, provided an increase of 8.7 % in the amount of juice extracted. On the other hand, the highest values of bioactive compounds were found for preparations with higher CE activity (Lallzyme® Beta). However, when PUC and LB were added together, higher values for yield and bioactive compounds were found. Already, regarding the combi-CLEAs, it appears to be a potential immobilized enzyme for clarification of grape juice. Among the combi-CLEAs obtained, combi-CLEAs-BSA presented the best enzyme activities, higher thermal stabilities (3 times more than the soluble enzyme) and it can be reused for 6 cycles with a total conversion of substrate to product. Furthermore, the combi-CLEA-BSA improved the juice clarification, obtaining 56.7 % in turbidity reduction in 1 h. Finally, it can be concluded that the work reached productive and qualitative improvements for grape juice through enzymatic technology.

Na produção de suco de uva, a adição de preparados enzimáticos durante a maceração, antes da prensagem, é um pré-requisito para a obtenção de rendimentos satisfatórios de suco, além de melhorar a qualidade organoléptica, promovendo uma maior extração de cor e compostos bioativos. Uma segunda aplicação enzimática pode ser realizada após o processo de prensagem no suco ainda turvo, buscando reduzir essa turbidez, o que facilitará os processos de clarificação e filtração posteriores, aumentando a produtividade dessas etapas. Porém, existe um grande número de enzimas comerciais disponíveis para a aplicação na indústria de sucos, sendo assim, é importante avaliar o potencial de cada preparado enzimático para uma utilização correta. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da composição dos diferentes preparados enzimáticos na extração, qualidade e compostos bioativos do suco de uva elaborado com a variedade Concord. Primeiramente, o efeito de oito diferentes preparados enzimáticos foi avaliado para extração e qualidade do suco de uva. Subsequentemente, os dois preparados enzimáticos que se destacaram (Pectinex® Ultra Clear e Lallzyme® Beta), foram utilizados de forma sinérgica em um planejamento experimental, buscando encontrar a condição ótima de tempo, temperatura, concentração de enzima e proporção de Pectinex® Ultra Clear/Lallzyme® Beta, que pudesse maximizar a extração do suco de uva. E, por fim, foram obtidos agregados enzimáticos entrecruzados (CLEAs), como forma de imobilização das diferentes enzimas encontradas nos preparados enzimáticos para a clarificação do suco de uva. Os experimentos foram realizados no Laboratório de Biocatálise e Tecnologia Enzimática do ICTA/UFRGS. As uvas utilizadas nos experimentos foram da variedade Concord fornecida pela empresa Vitivinícola Jolimont, de Canela, RS. As preparações enzimáticas utilizadas foram caracterizadas em relação a cinco atividades enzimáticas, sendo elas, pectinase total (PE), poligalacturonase (PG), pectina liase (PL), pectina metil esterase (PME) e celulase (CE). Desta mesma forma, os combi-CLEAs foram caracterizados em relação as suas atividades enzimáticas, além disso, sua estabilidade, reutilização e pH e temperatura ótima foram avaliados. Os compostos bioativos foram identificados e quantificados por HPLC-DAD-MS (cromatografia líquida de alta eficiência - detector de arranjo de diodos - espectro de massa) e a atividade antioxidante foi avaliada através dos métodos de ABTS e de capacidade redutora. Rendimentos superiores de suco foram obtidos com os preparados que apresentaram altas concentrações de PG e PME ou PL. Quando, o preparado Pectinex® Ultra Clear (PUC) foi utilizado, observou-se um aumento de 8,7% na quantidade de suco extraído em comparação com o controle. Já os maiores valores de compostos bioativos foram encontrados com os preparados que apresentaram em sua composição uma maior atividade CE (Lallzyme® Beta, LB). Entretanto, quando PUC e LB foram adicionados em conjunto, maiores valores de rendimento e compostos bioativos foram encontrados. Já os combi-CLEAs, se mostraram como uma ótima forma de enzima imobilizada para a clarificação do suco de uva. Dentre os combi-CLEAs produzidos, destacaram-se o combi-CLEA-BSA devido à melhor atividade enzimática e maior estabilidade térmica (3 vezes mais que a enzima solúvel), podendo ser reutilizados por 6 ciclos com conversão total do substrato em produto. Além disso, o combi-CLEA-BSA melhorou a clarificação do suco, obtendo uma redução da turbidez de 56.7 % em 1 h. Por fim, pode-se afirmar que o trabalho atingiu melhorias produtivas e qualitativas ao suco de uva através da tecnologia enzimática. / In grape juice production, the addition of enzyme preparations during the maceration prior to pressing is a prerequisite for obtaining satisfactory juice yield, besides it improves the organoleptic quality, improving color and bioactive compounds extraction. A second enzyme application may be performed after the pressing process in cloudy juice, in order to reduce this turbidity, facilitating clarification and filtration processes. However, there are a great number of commercial enzymes available to the application on the fruit juice industry, so it is important to know the ability of each enzyme preparation for correct use. Thus, the aim of this study was to evaluate the influence of the composition of the different enzymatic preparations in the extraction, quality and bioactive compounds of grape juice from Concord variety. Firstly, the effect of eight different enzyme preparations was evaluated for extraction and quality of grape juice. Subsequently, the best enzyme preparations (Pectinex® Ultra Clear and Lallzyme® Beta) were used in an experimental design to find the optimal time, temperature, enzyme concentration and ratio of Pectinex® Ultra Clear/Lallzyme® Beta which could maximize the extraction of grape juice. Finally, cross-linked enzyme aggregates (CLEAs) were obtained as a way to immobilize the different enzymes found in the enzyme preparations for grape juice clarification. The experiments were performed at the Laboratory of Biocatalysis and Enzyme Technology, ICTA/UFRGS. The grapes (Concord variety) were provided by Vitivinícola Jolimont, Canela, RS. The enzymatic preparations were characterized through of five enzymatic activities, being total pectinase (PE), polygalacturonase (PG), pectinlyase (PL), pectin methyl esterase (PME) and cellulase (CE). In the same way, the combi-CLEAs were characterized regarding their enzymatic activities, thermal, pH and operational stabilities, and optimal pH and temperature. The bioactive compounds were identified and quantified by HPLC-DAD-MS (High Performance Liquid Chromatography - Diode Array Detector – Mass Spectrum) and the antioxidant activity was performed by the method of ABTS and reducing capacity. High juice yield was obtained with the preparations that presented higher concentrations of PG, PME or PL activities. The Pectinex® Ultra Clear, when compared with the control, provided an increase of 8.7 % in the amount of juice extracted. On the other hand, the highest values of bioactive compounds were found for preparations with higher CE activity (Lallzyme® Beta). However, when PUC and LB were added together, higher values for yield and bioactive compounds were found. Already, regarding the combi-CLEAs, it appears to be a potential immobilized enzyme for clarification of grape juice. Among the combi-CLEAs obtained, combi-CLEAs-BSA presented the best enzyme activities, higher thermal stabilities (3 times more than the soluble enzyme) and it can be reused for 6 cycles with a total conversion of substrate to product. Furthermore, the combi-CLEA-BSA improved the juice clarification, obtaining 56.7 % in turbidity reduction in 1 h. Finally, it can be concluded that the work reached productive and qualitative improvements for grape juice through enzymatic technology.