Produção, purificação e formulação de amilase e sua aplicação em panificação

Orientadora: Prof.a Dr.a Luciana Porto de Souza Vandenberghe

Coorientador: Prof. Dr. Carlos Ricardo Soccol

Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia. Defesa : Curitiba, 09/06/2017

Inclui referências

Área de concentração : Agroindústria e Biocombustíveis

Resumo: Enzimas são moléculas de proteína que atuam como catalisadores especializados para reações químicas. Elas têm contribuído muito para a indústria tradicional e moderna, melhorando os processos existentes. Neste trabalho, direcionamos o foco nas aplicações técnicas, indústria de panificação. Embora as aplicações de enzimas estejam em pleno andamento, são necessários avanços para superar suas fraquezas na manutenção de atividades durante os processos catalíticos. A otimização da produção de ?-amilase (E.C.3.2.1.1) a partir de fungo Aspergillus oryzae LPB 5593, utilizando um subproduto da moagem de trigo (amido) como única fonte de carbono, foi realizada por fermentação submersa (FSm). A investigação de nutrientes quanto à sua influência na produção de ?-amilase foi realizada por meio de um desenho DCCR (Delineamento Central Composto Rotacional) tipo 34. (NH4)2SO4, uréia e peptona foram selecionados com base na sua influência positiva como fonte de nitrogênio na produção de enzimas. A concentração de nutrientes otimizada produziu aumento da expressão de ?-amilase de 199 U.mL-1 para 768 U.mL-1. A enzima foi separada e concentrada em sistema de ultrafiltração por membranas Pellicon 2. Os estudos de formulação e estabilidade para conservação da atividade enzimática prolongaram a estabilidade da enzima em 79,43% por 120 dias sob refrigeração com utilização polietilenoglicol (PEG) 1% e sorbitol 5% em massa. A aplicação da ?-amilase em pó foi realizada em panificação com objetivo de melhorar as propiedades reológicas da farinha de trigo de modo a aumentar a qualidade nas características de cor, volume, maciez, crocância e vida de prateleira. As concentrações utilizadas foram de 20 ppm e 30 ppm com valores satisfatórios (volume de 9,2 cm3) e semelhantes aos fornecidos pela enzima comercial (volume de 9,1 cm3).

Abstract: Enzymes are protein molecules that act as specialized catalysts for chemical reactions. They have contributed a lot to the traditional and modern industry, improving existing processes. In this work, we focus the technical applications, baking industry. Although enzyme applications are in full swing, advances are needed to overcome their weaknesses in maintaining activities during catalytic processes. The optimization of ?-amylase production (E.C.3.2.1.1) from fungus Aspergillus oryzae LPB 5593, using a by-product of wheat (starch) milling as sole source of carbon, was performed by submerged fermentation (FSm). The nutrient investigation for its influence on ?-amylase production was performed using a DCCR (Rotational Composite Central Design) type 34. (NH4)2SO4 design, urea and peptone were selected based on their positive influence as a source of in the production of enzymes. Optimized nutrient concentration produced increased ?-amylase expression from 199 U.mL-1 to 768 U.mL-1. The enzyme activity was separated and concentrated in a Pellicon 2 membrane ultrafiltration system. The formulation and stability studies for the conservation of the enzymatic activity extended the enzyme estability by 79.43% for 120 days under refrigeration using 1% polyethylene glycol (PEG) and sorbitol 5% by weight. The application of ?-amylase powder was carried out in baking in order to improve the rheological properties of wheat flour in order to increase the quality in the characteristics of color, volume, softness, crispness and shelf life. The concentrations used were 20 ppm and 30 ppm with satisfactory values (volume 9.2 cm3) and similar to those provided by the commercial enzyme (volume 9.1 cm3).