A α-amilase é uma enzima chave na produção das cervejas por ser responsável pela clivagem do amido em açúcares fermentáveis. Durante o processo de preparação do mosto que ocorre de 40 a 80°C, essa enzima pode ser afetada por polifenóis presentes na mistura. O objetivo foi avaliar a cinética e o equilíbrio da interação de α-amilase com polifenóis usualmente presentes em cerveja e nas faixas de temperatura empregadas no processo. Para tanto, polifenóis comumente encontrados em cerveja (ácido clorogênico, ácido cafeico, ácido ferúlico e quercetina) foram incubados com α-amilase em 298, 313 e 323K, a atividade da enzima foi determinada por absorção molecular pelo método de triiodina, e os resultados tratados pela equação integrada de Michaelis-Menten. O equilíbrio químico da interação foi abordado por titulação espectrofluorimétrica em 293, 303, 313, 323 e 333 K. Os resultados apresentaram valores dos parâmetros cinéticos de α-amilase a 323K de Km 1,37 ±0,19 mg.mL-¹ e Vmax 0,66 ±0,08 mg.mL-¹.min-¹, e um modelo de inibição competitiva apresentando Ki entre 2,00x10-5 ±4,50x10-7 mol.L-¹ e 4,52x10-5 ±2,24x10-6 mol.L-¹. Foram encontrados valores de energia de ativação da enzima para ácido clorogênico > ácido ferúlico > ácido cafeico > quercetina. O ácido clorogênico foi o que apresentou maior estabilidade na formação dos complexos, com menor valor de Ki, maior sensibilidade com a temperatura e maior inibição na temperatura ótima da enzima (323K), antagonicamente aos valores apresentados para a quercetina. Os resultados da interação ligante-enzima revelaram valores de Kb crescente com a temperatura, sugerindo maior estabilidade na formação do complexo próximo a 323 K, e coincidentes com os resultados de inibição enzimática. Os valores para ∆H e ∆S sugerem um mecanismo entropicamente dirigido da associação. Estudo da relação estrutura-atividade demonstrou uma correlação positiva entre a atividade biológica (ligação e catálise) da α-amilase com os descritores de natureza polar dos polifenóis (número total de doadores e aceptores de ligações de hidrogênio, polarizabilidade, TPSA, Pka). Ensaios de interação da enzima com ácido clorogênico em diferentes valores de pH e força iônica apoiam os dados de estrutura-atividade, e sugerem a participação do íon carboxilato do ligante na interação com grupos básicos na vizinhança do sítio catalítico da enzima. / α-amylase is a key enzyme in the production of beer due to the hydrolysis of starch into fermentable sugars. During the preparation of its brewing mash (40 to 80 °C), this enzyme can be affected by polyphenols present in the mixture. Our aim was to evaluate the kinetics and equilibrium of the interaction of α-amylase with polyphenols usually present in beer at common temperature range employed in the process. Hence, polyphenols commonly found in beer (chlorogenic acid, caffeic acid, ferulic acid and quercetin) were incubated with α-amylase at 298, 313, 323K, enzyme activities were followed by molecular absorption using the triiodine method, and the results treated by the integrated Michaelis-Menten equation. The chemical equilibrium of the interaction was addressed by spectrofluorometric titration at 298, 303, 313, 323, 333K. The results showed values of the kinetic parameters of α-amylase at 323 K of Km 1.37 ±0.19 mg.mL-¹ and Vmax 0.66 ± 0.08 mg.mL-¹.min-¹, and a competitive inhibition model exhibiting inhibition constants (Ki) between 2.00 x 10 -5 ±4.50 x 10-7 mol.L-¹ and 4.52 x 10-5 ±2.24x10-6 mol.L-¹. Enzyme activation energy values were in order of chlorogenic acid > ferulic acid > caffeic acid > quercetin. Chlorogenic acid showed the highest stability in the complex formation, exhibiting the lowest Ki value, the more pronounced temperature sensitivity and the highest inhibition at optimum temperature (323K), in contrast to the values presented for quercetin. The results of the ligand-enzyme interaction revealed increasing values of the binding constant of the protein with the ligands (Kb) with temperature, suggesting a greater complex stability near 323 K, similar to that found from the enzyme inhibition data. The values for ∆H and ∆S suggest an entropy-driven force present in the association mechanism. The results for structure-activity relationship demonstrated a positive correlation between the biological activity (both binding and catalysis) of the α-amylase with the polar nature descriptors of the polyphenols (total number of hydrogen donors and acceptors of, polarizability, TPSA, pKa). Binding assays of the enzyme with chlorogenic acid at different pH values and ionic strength support the structure-activity results and suggest a plausible interaction of the carboxylate ion of the ligand with basic groups in the vicinity of the catalytic site of the enzyme.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2018-04-13T16:51:06Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_SinteseCaracterizacaoTermoquimica.pdf: 7789425 bytes, checksum: 48f235647b5e0f49acd60837ead1b243 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2018-04-13T17:01:52Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_SinteseCaracterizacaoTermoquimica.pdf: 7789425 bytes, checksum: 48f235647b5e0f49acd60837ead1b243 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-13T17:01:52Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_SinteseCaracterizacaoTermoquimica.pdf: 7789425 bytes, checksum: 48f235647b5e0f49acd60837ead1b243 (MD5) Previous issue date: 1980 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / FINEP - Financiadora de Estudos e Projetos / As reações dos haletos de zinco, cádmio e mercúrio com os ligantes metiluréia (UM), N,N'-dimetiluréia (DMU) e tetrametiluréia (TMU) produziram os seguintes adutos:ZnL2X2, MLX2 (M=Cd, Hg) (X = Cl, Br e L + UM, DMU e TMU), M (TMU) 2I2 (M+Zn, Cd),Cd (DMU) 3Br2 e Hg (DMU) 2Cl2. Estes adutos foram caracterizados por análise elementar, pontos de fusão, medidas de condutância, termogravimetria, espectros na região do infravermelho e espectro de massa. A partir dos valores das entalpias padrão de dissolução dos haletos, ligantes e adutos em solventes calorimétricos aropriados,calculou-se a entalpia padrão da reação. MX2(s) + nL (l,s) = MLnX2 (s); ΔHθR. Para a obtenção das entalpias padrão de formação dos adutos (ΔHθf) utilizou-se os valores de ΔHθR e foi necesário determinar as entalpias padrão de formação da DMU e MU, as quais foramobtidas através de calorimetria de combustão. Foram calculadas as entalpias padrão ΔHθD e ΔHθM referentes às equações abaixo: para tanto, necessitou-se determinar a entalpia padrão de vaporização da TMU e as entalpias padrão de sublimação da DMU e da MU. MLnX2(s) + Mx2(s) + nL(g) ; ΔHθD. MLnX2(s) + Mx2(s) + nL(g) ; -ΔHθM. Os dados térmicos, aliados aos espectros de massa dos adutos, sugerem que possivelmente estes compostos não existam, pelo menos em quantidades apreciáveis, no estado gasoso. Porém, pode-se estimar a entalpia da ligação metal-oxigênio, baseando-se no fato de que este modo de coordenação ocorreu com os três ligantes, conforme comprovam os dados de infravermelho. O parâmetro ΔHθR possibilitou estabelecer-se a ordem de basicidade TMU>DMU>MU e a de acidez dos metais Zn>Cd>Hg. / The reactions of zinc, cadmium and mercury halides with the ligands methylurea (MU), N, N'-dimethylurea (DMU) and tetramethylureia (TMU) yielded the following adducts: 2nL2x2, MLX2 (M + Cd, Hg) (X =Cl, Br and L=MU, DMU and TMU), M(TMU) 2I2 (M + Zn, Cd),Cd (DMU) 3Br3 and Hg (DMU) 2Cl2. These adducts were characterized by elemental analyses, melting points, conductance measurements, thermogravimetric. ifra red spectra and mass spectra. From the values os standard enthalpies of dissolution of thehalides,ligands and adducts in suitable calorimetric solvents, the standard enthapy of the reactions was calculated: MX2(s) + nL (l,s) = MLnX2 (s); ΔHθR. For the obtention of the standard enthalpies of formation ΔHθf of the adducts ΔHθR values were used. It was also necessary to determine the standard enthalpies of formation of DMU and MU, which were obtained by means of combustion calorimetry. The standard enthalpies, ΔHθD and ΔHθM, for the equations below were also calculated, howerer, it was necessary to determine the standard enthapy of vaporation of TMU and the standard enthalpies of sublimation of DMU and MU. MLnX2(s) + Mx2(s) + nL(g) ; ΔHθD. MLnX2(s) + Mx2(s) + nL(g) ; -ΔHθM. The thermal data in conjution with the mass spectra of the adducts suggest that possibility these compouds do not exist, at least in appreciable amounts in the gaseous phase. However, the enthalpy of the metal-oxigen bond was estimated, based on the fact that this mode of coordenation has occured with these three ligands, in agreement with the infra red results. The ΔHθR parameter establiches the order of basicity, TMU>DMU>MU, and the acidity order of of the metals, Zn>Cd>Hg.

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