Nesse trabalho, isolados fúngicos obtidos de vegetais em decomposição foram testados quanto à sua capacidade de produzir pectinases aplicáveis ao tratamento enzimático de sucos de maçã e de mirtilo. Com base na secreção de endo-poligalacturonase (endo-PG), dois isolados identificados e denominados Aspergillus niger LB23 e Aspergillus fumigatus LB39J foram selecionados para uso em processos em estado sólido e submerso, respectivamente. Os extratos enzimáticos dessas linhagens não apresentam teores de aflatoxinas totais (B1, B2, G1, G2) até um limite de detecção de 2 μg/Kg. A preparação enzimática obtida em cultivo em estado sólido de A. niger LB23 apresentou maiores atividades de endo-PG e exo-poligalacturonase (exo-PG) em pH 4,0, enquanto a reação enzimática com os extratos enzimáticos obtidos em cultivos submersos de A. fumigatus LB39J foram favorecidos em pH entre 4,0 e 5,0, para endo-PG, e 5,0, para exo-PG. Com relação à temperatura de reação da preparação pectinolítica de A. niger LB23, endo e exo-PG mostraram melhores desempenhos nas faixas 40-50°C e 50-60°C, respectivamente. Para as poligalacturonases de A. fumigatus LB39J, definiu-se um intervalo entre 40 e 60°C, para endo-PG, e 60ºC, para exo-PG, como as melhores temperaturas. Quando a estabilidade térmica das poligalacturonases presentes em ambas as preparações foi avaliada, observou-se preservação de cerca de 70% das atividades após 150 minutos de exposição a temperaturas de até 40ºC. Foi avaliada a influência de diferentes concentrações de glicose e pectina sobre os resultados do processo em cultivos em estado sólido com A. niger LB23, sendo observado incremento das atividades de endo e exo-PG em meio com 6% (m/m) de pectina e isento de glicose, atingindo-se 65 unidades por grama de meio seco (U/g) e 198 U/g, respectivamente. Em cultivos submersos com A. fumigatus LB39J, maiores atividades foram obtidas em meio com 20 g/L de pectina e sem glicose: 42 U/mL de endo-PG e 32 U/mL de exo-PG. Nas condições definidas para o processo submerso, foram testados diferentes valores de pH inicial do meio. As máximas atividades foram observadas com pH inicial 3,0 para endo-PG (44 U/mL) e 4,0 para exo-PG (37 U/mL). Adicionalmente, em fermentador de bancada, constatou-se que um valor de pH inicial de 4,0, com o valor mínimo sem controle e, após, com o valor máximo controlado em 3,5, proporcionou as maiores atividades com 81 U/mL de endo-PG e 49 U/mL de exo-PG. Comparando-se os extratos enzimáticos produzidos pelas linhagens selecionadas, verificou-se que as pectinases produzidas por A. niger LB23 foram mais eficientes na hidrólise enzimática das substâncias pécticas presentes nos sucos de maçã e mirtilo, proporcionando, maior redução de turbidez (90 e 40%) e viscosidade (40 e 60%) e aumento na clarificação (90 e 55%). Esses resultados indicam o potencial das pectinases de A. niger LB23 para o tratamento enzimático de sucos de frutas, ressaltando-se que o teor de compostos fenólicos e a capacidade antioxidante dos sucos foram, em sua maior parte, preservados após o tratamento. / In this work, fungus samples isolated from decomposing vegetables were tested with respect to their capacity of producing pectinases to be applied to the enzymatic treatment of apple and bilberry juices. Taking in account the secretion of endo-polygalacturonase (endo-PG), two isolates which were identified and named Aspergillus niger LB23 e Aspergillus fumigatus LB39J were selected for solid-state and submerged cultivations, respectively. The enzymatic extracts from these strains did not present total aflatoxin (B1, B2, G1, G2) levels up to detection limit of 2 μg/Kg. The enzyme preparation obtained from solid-state cultivation of A. niger LB23 showed the largest activities of both endo-PG and exo-polygalacturonase (exo-PG) at pH 4.0, whereas the reaction with submerged A. fumigatus L39J enzymatic extracts was favoured at pH between 4.0 and 5.0 for endo-PG and 5.0 for exo-PG. With respect to the reaction temperature for A. niger LB23 pectinolytic preparation, endo and exo-PG showed the best performances at the ranges 40-50ºC and 50-60ºC, respectively. For A. fumigatus L39J polygalacturonases, a range from 40 to 60ºC, for endo-PG, and 60ºC, for exo-PG, were defined as the best temperatures. When the thermal stability of polygalacturonases present in both preparations was evaluated, preservation of about 70% of activities was observed after exposing the enzymes to temperatures up to 40ºC for 150 minutes. The influence of different glucose and pectin concentrations on the results of the solid-state process with A. niger LB23 was assessed and an increment in endo and exo-PG activities were observed in medium containing 6% (w/w) of pectin and absence of glucose, with activities of 65 units per gram of dry medium (U/gdm) and 198 U/gdm being achieved. In submerged cultivation of A. fumigatus LB39, highest enzyme activities were obtained in medium with 20 g/L of pectin and without glucose: 42 U/mL for endo-PG and 32 U/mL for exo-PG. In the conditions defined for the submerged process, different medium initial pH values were tested. Maximum activities were observed at initial pH of 3.0 for endo-PG (44 U/mL) and 4.0 for exo-PG (37 U/mL). Furthermore, in bench bioreactor, it was observed that an initial pH of 4.0, with uncontrolled minimum value and, afterwards, maximum value controlled at 3.5 led to the largest enzyme production with 81 U/mL of endo-PG and 49 U/mL of exo-PG. By comparing the enzymatic preparations produced by the selected strains, it was noticed that the pectinase produced by A. niger LB23 were more efficient for the hydrolysis of pectic substances present in both apple and bilberry juices, since it improved reduction of turbidity (90 and 40%) and viscosity (40 and 60%) and increasing clarification (90 and 55%), respectively. These results indicate the potential of A. niger LB23 pectinases for the enzymatic treatment of fruit juices, being remarkable that both the level of phenolic compounds and antioxidant capacity of juices were mostly preserved after treatment.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ucs.br:11338/516 |
| Date | 03 September 2010 |
| Creators | Sandri, Ivana Greice |
| Contributors | Silveira, Maurício Moura da |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UCS, instname:Universidade de Caxias do Sul, instacron:UCS |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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