EFEITO DA HIDRÓLISE ENZIMÁTICA NA MORFOLOGIA DO AMIDO DE ARROZ

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1 EFEITO DA HIDRÓLISE ENZIMÁTICA NA MORFOLOGIA DO AMIDO DE ARROZ M.H.P. RODRIGUES 1, W.A. RUIZ 2 1 Universidade Federal do Rio Grande, Escola de Química e Alimentos 2 Universidade Federal do Rio Grande, Escola de Química e Alimentos para contato: marcyheli@hotmail.com RESUMO Este estudo incidiu sobre o efeito da hidrólise enzimática na morfologia do grânulo do amido de farinha de arroz através de microscopia eletrônica de varredura (MEV) de amostras do amido de arroz. O amido possui estrutura granular semicristalina composta por dois polissacarídeos, a amilose e amilopectina. Quando observado ao óptico, o amido apresenta uma estrutura de múltiplos anéis de crescimento com diferentes diâmetros. A hidrólise enzimática tem sido utilizada como técnica que possibilita a compreensão da estrutura física e química do grânulo de amido e de seus componentes. Neste trabalho o amido foi extraído a partir da farinha de arroz e purificado em solução aquosa. Depois de purificado o amido foi levado para a obtenção de microfotografias, antes e após hidrólise enzimática. A purificação é um fator importante, pois elimina os possíveis interferentes oriundos da farinha de arroz, possibilitando uma melhor compreensão da morfologia do amido de arroz. A hidrólise enzimática afetou ligeiramente o tamanho dos grânulos e a forma manteve-se angular. A enzima solubiliza o grânulo a partir de seu interior, provocando o aparecimento de algumas depressões e fissuras. 1. INTRODUÇÃO O arroz é consumido no Brasil, principalmente, na forma de grãos inteiros, descascados e polidos, ao contrário do que ocorre com o trigo e o milho, os quais são transformados em outros produtos antes do consumo. O aproveitamento de seu subproduto torna-se viável, pois, durante o beneficiamento do arroz, resultam aproximadamente 14% de grãos quebrados, que apresentam menor valor comercial. Considerando este panorama, uma das alternativas para agregar valor aos grãos quebrados seria a extração do amido, transformando esta matéria-prima em um produto com maior interesse industrial e comercial (NABESHIMA & ELDASH, 2004).

2 O amido é um homopolissacarídeo de estrutura granular semicristalina composto por dois polissacarídeos, a amilose e amilopectina. Encontra-se amplamente distribuído em diversas espécies, é um hidrato de carbono de reserva, sendo abundante em grãos de cereais, raízes e tubérculos (TESTER et al., 2004). Este quando observado ao óptico apresenta uma estrutura por camadas designadas anéis de crescimento, esta característica resulta de múltiplos anéis de crescimento que vão aumentando de diâmetro desde o hilum (centro do grânulo) ate a sua superfície, estes anéis representam os períodos diurnos de deposição de amido (TESTER et al., 2004). O tamanho, a forma e a estrutura dos grânulos de amido variam de acordo com a fonte botânica, com o estágio de desenvolvimento da planta e com a forma de tuberização. Os diâmetros dos grânulos geralmente variam de 1 a 100 µm, já os formatos, podem ser regulares e irregulares (SPIER, 2010; ASHOGBON & AKTAYO, 2012). A técnica utilizada para avaliar estas características dos grânulos é a microscopia eletrônica de varredura (MEV). A estrutura do grânulo é importante para explicar as características funcionais identificadas no amido. Uma maneira indireta que possibilita o entendimento da estrutura física e química dos amidos é o uso de enzimas sobre o amido granular (FRANCO et al., 2001). A taxa de hidrólise dos grânulos de amido depende, fortemente, da origem botânica do sistema enzimático utilizado e do tamanho dos grânulos. Amidos que naturalmente apresentam superfícies porosas, como o de milho, são degradados mais facilmente que aqueles cuja superfície é lisa, como o de mandioca e grânulos de menor diâmetro são mais suscetíveis às enzimas que aqueles de maior diâmetro. Dentro deste contexto, este estudo incidiu sobre o efeito da hidrólise enzimática na morfologia do grânulo do amido de farinha de arroz através de microscopia eletrônica de varredura (MEV) de amostras do amido de arroz. 2. MATERIAL E METODOS Neste trabalho amido isolado de farinha de arroz da cultivar Puitá INTA CL, amostras cedidas pela Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária-EMBRAPA Clima Temperado, Pelotas RS foram utilizados. A extração do amido foi realizada com base ao método descrito por MOURA (2008). A purificação do amido foi realizada em solução aquosa na presença de um solvente precipitante, a acetona. A solução foi filtrada a vácuo e o precipitado obtido (amido purificado) foi reservado. Os amidos foram submetidas à hidrólise enzimática com α-amilase bacterial sendo dispersas em tampão fosfato 0,1M ph 6,0. Foi adicionado alíquotas de 1 ml de solução de enzima e 1 ml de solução de CaCl 2 1%. As dispersões de amido foram levadas a banho termostático a 60 C por 10 minutos. Decorrido o tempo, foi adicionado 1 ml de solução de HCl 0,1N afim de cessar a reação

3 enzimática. A secagem das amostras de amido ocorreram através de liofilização. A observação dos grânulos de amido, antes e após purificação, foi realizada em microscópio eletrônico de varredura (MEV), modelo JSM 6610LV. Uma pequena quantidade de amostra de amido foi colocada sobre uma fita adesiva de carbono, aderida a um disco metálico e conduzida a um metalizador, equipamento Sputtering Desk V, para aplicação de uma camada de ouro. As amostras foram observadas em MEV com resolução de 2500x. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO A morfologia dos grânulos de amido de arroz foi analisada em microscopia eletrônica de varredura (MEV). Como se pode observar, a partir da análise qualitativa do tamanho dos grânulos não existem diferenças notórias no tamanho. Pode se observar também que o método utilizado para isolar o amido não danifica os grânulos de amido. A fotomicrografia do amido de arroz não purificado está mostrada na Figura 1. Nesta observase a presença de traços de impurezas, provavelmente proteínas, lipídios e fibras, oriundos da farinha de arroz. A superfície do grânulo do amido apresentou aspecto esponjoso e um indicativo de formato irregular. Figura 1- Microfotografia observada em MEV (aumento de 2500x) do amido de arroz não purificado.

4 Já nas imagens obtidas para o amido purificado, mostrado na Figura 2, ainda é possível observar a presença de resíduos de outros constituintes presentes na farinha de arroz. Também é possível observar diferenças entre as imagens quanto a variações no número de grânulos individuais e grânulos composto. Quanto à forma o amido de arroz purificado apresentou formatos circulares e poliédrico. Kiekow (2014), em seu estudo, encontrou imagens semelhantes para os grânulos de amido de arroz purificado pelo método Al- Hakkak e afirma que após o processo de microfiltração a presença de impurezas diminuiu. Estes grânulos composto podem ser atribuídos a presença de proteína residual como indicado por Cardoso et al. (2007), reafirmando a dificuldade de isolar este tipo de grânulo de outros componentes do arroz. Figura 2- Microfotografia observada em MEV (aumento 2500x) do amido de arroz purificado. A Figura 3 e a Figura 4 apresentam os grânulos de amido, purificado e não purificado, respectivamente, hidrolisados pela α-amilase. Verifica-se que o tamanho dos grânulos após hidrólise enzimática foi ligeiramente afetado e a forma manteve-se angular. No amido não purificado constatase que a enzima diminuiu o aspecto esponjoso e o formato irregular como visto na Figura 1.

5 Figura 3- Microfotografia observada em MEV (aumento 2500x) do amido de arroz não purificado submetido à hidrólise enzimática. Figura 4- Microfotografia observada em MEV (aumento 2500x) do amido de arroz purificado submetido à hidrólise enzimática.

6 Quanto menor o tamanho dos grânulos, maior a suscetibilidade enzimática. Rocha (2007), também observou esta relação entre o tamanho dos grânulos e a suscetibilidade enzimática para amido de mandioquinha-salsa. Grânulos de tamanho grande possuem maior área superficial do que grânulos pequenos, o que facilitaria a hidrólise dos grânulos de menor tamanho (Franco e Ciacco, 1992). A hidrólise enzimática mostrou redução na quantidade de grânulos grandes, sugerindo que a ação das enzimas provocou erosão superficial dos grânulos de amido (Rocha, 2007), indicando a presença de fragmentações na superfície do grânulo e inúmeros poros. De acordo com Kim e Robyt (1999), a enzima penetra nos grânulos de amido criando perfurações e solubiliza-se o grânulo a partir de seu interior, isto pode provocar o aparecimento de algumas depressões e fissuras na superfície do grânulo causando maior fragilidade e quebra de alguns grânulos. 4. CONCLUSÃO O amido de arroz, nas duas formas estudadas, apresentaram diferenças nas características estruturais e na forma como os grânulos se manifestam. A purificação é um fator importante que facilita o estudo da morfologia do grânulo tendo em vista a eliminação de possíveis interferentes. Pode-se observar que os grânulos de tamanho grande são mais suscetíveis ao ataque enzimático devido a sua maior área superficial disponível. A enzima modificou ligeiramente o tamanho dos grânulos originando algumas depressões e fissuras no grânulo de amido devido seu modo de solubilização. 5. REFERÊNCIAS ASHOGBON, A. O.; AKINTAYO, E. T. Morphological, functional and pasting properties of starches separated from rice cultivars grown in Nigeria. International Food Research Journal, v. 19, p , CARDOSO, M. B; PUTAUX, J-L.; SAMIOS, D.; SILVEIRA, N. P. Influence of alkali concentration on the deproteinization and/or gelatinization of rice starch. Carbohydrathe Polymes, v. 70, p , 2007.

7 FRANCO, C. M. L.; CIACCO, C. F. Factors that affect the enzymatic degradation of natural starch granules. Effect of size of the granules. Starch/Stark, v. 44, n. 11, p , FRANCO, C. M. L.; et al. Propriedades do amido, In: Culturas de tuberosas amiláceas latino americanas, Propriedades gerais do amido. Campinas: Fundação Cargill, v.1. KIEKOW, L. M., Extração, Purificação e Caracterização do amido de arroz utilizando o método All- Hakkak combinado com microfiltração. Dissertação de Mestrado. Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre RS, KIM, Y. K.; ROBYT, J. F. Enzyme Modiication of starch granules: in situ reaction of glucoamylase to give complete retention of D-glucose inside the granule. Carbohydrate Research, v. 318, n. 1-4, p , MOURA, W. S., Extração e Caracterização do amido do Hedychium coronarium e Elaboração de Filmes Biodegradáveis. Dissertação de Mestrado. Universidade Estadual de Goiás, Anápolis GO, NABESHIMA, E. H.; ELDASH, A. A. Modificação química da farinha de arroz como alternatva para o aproveitamento dos subprodutos do beneficiamento do arroz. Boletim Centro de Pesquisa de Processamento de Alimentos, v. 22, p , ROCHA, T. S., Estudo da Hidrólise Enzimática do amido de mandioquinha-salsa (Arracacia xanthorrhiza): Efeito do tamanho dos grânulos f. Dissertação de Mestrado. Universidade Estadual Paulista, São José do Rio Preto - SP SPIER, F. Efeito dos tratamentos alcalino, ácido e oxidativo nas propriedades do amido de milho. Dissertação de Mestrado. Universidade Federal de Pelotas, Pelotas RS, TESTER, R. F.; KARKALAS, J.; QI, X. Starch Composition, fine structure and architecture. Journal of Cereal Science, v.39, n. 2, p , 2004.