INFLUÊNCIA DO GRAU DE HIDRÓLISE NAS PROPRIEDADES FUNCIONAIS DE HIDROLISADOS PROTEICOS DO CAMARÃO BRANCO (Litopenaeus vannamei)

Transcrição

1 INFLUÊNCIA DO GRAU DE HIDRÓLISE NAS PROPRIEDADES FUNCIONAIS DE HIDROLISADOS PROTEICOS DO CAMARÃO BRANCO (Litopenaeus vannamei) J.M. Latorres, D.G. Rios, G. Saggiomo, C. Prentice-Hernández Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos Universidade Federal do Rio Grande, Escola de Química e Alimentos CEP: Rio Grande RS Brasil, Telefone: (53) Fax: (53) (julatorres@yahoo.com.br) RESUMO O objetivo do presente estudo foi verificar a influência do grau de hidrólise sobre as propriedades funcionais hidrofílicas (solubilidade proteica) e de superfície (propriedades de espuma e emulsificante) de hidrolisados proteicos de camarão branco. Para tanto, foram produzidos hidrolisados proteicos de camarão branco nos graus de hidrólise de 10 e 20 %, utilizando a enzima Protamex no músculo do camarão. Os resultados indicaram que quanto maior o grau de hidrólise, maiores serão os valores das propriedades hidrofílicas estudadas dos hidrolisados proteicos e menores os valores das propriedades de superfície. Os hidrolisados proteicos de camarão branco apresentam propriedades funcionais promissoras, surgindo como alternativas para sua adição em alimentos funcionais. ABSTRACT The objective of the present work was to study the influence of degree of hydrolysis on the hydrophilic functional properties (protein solubility) and surface (foam properties and emulsifiers) of shrimp protein hydrolysates. For this purpose, White shrimp protein hydrolysates were produced in degrees of 10 to 20% hydrolysis using the enzyme Protamex in shrimp muscle. Results indicated that the higher degree of hydrolysis, the greater the values of the hydrophilic properties of the studied protein hydrolysates and lower values of the surface properties. White shrimp protein hydrolysates have promising functional properties, emerging as alternatives to their addition in functional foods. PALAVRAS-CHAVE: grau de hidrólise; hidrolisados proteicos de camarão; propriedades funcionais. KEYWORDS: degree of hydrolysis; shrimp protein hydrolysate; functional properties. 1. INTRODUÇÃO A hidrólise proteica consiste na clivagem de moléculas de proteínas em unidades peptídicas de diferentes tamanhos, a quebra da estrutura das proteínas possibilita a modificação ou melhoramento das propriedades funcionais nativas devido a presença de peptídeos de baixo peso molecular, exposição de grupos hidrofóbicos e por um aumento do número de grupos iônicos (Liu et al., 2014; Souissi et al., 2007). Os processos enzimáticos utilizados na obtenção de hidrolisados proteicos são mais vantajosos quando comparados com os químicos, porque permitem o controle do grau de clivagem das proteínas no substrato (Fonseca et al., 2016; Santos et al., 2011). O grau de hidrólise pode influenciar as características funcionais do produto final, como solubilidade, capacidade de retenção de água, formação de espuma e emulsificação. Um aumento no tempo de hidrólise ou na relação enzima/substrato

2 resulta em uma redução do comprimento médio da cadeia de peptídeos na fração solúvel (proteína hidrolisada) (Zavareze et al., 2009). Os organismos aquáticos são considerados como uma importante fonte para a obtenção de hidrolisados proteicos (Fontana et al., 2009). O camarão branco é uma espécie de elevada produção comercial e que possui em sua composição elevado teor proteico (Ngo et al., 2014). Dentre os estudos sobre a obtenção de hidrolisados proteicos de espécies marinhas, até o momento, poucas informações foram relatadas sobre a obtenção e propriedades funcionais de hidrolisados proteicos de camarão branco. Nesse sentido, o trabalho tem como objetivo investigar as propriedades funcionais de hidrolisados proteicos de camarão branco com diferentes graus de hidrólise. 2. MATERIAL E MÉTODOS 2.1 Material As amostras de camarão branco foram fornecidas pela Estação Marinha de Aquicultura da Universidade Federal do Rio Grande, Rio Grande, Rio Grande do Sul, Brasil. O camarão branco foi obtido a partir dos tanques de cultivo e em seguida foram transportados para o Laboratório de Processamento de Pescado da Universidade Federal do Rio Grande, em caixas herméticas e armazenados a -18 C até o momento do processamento. O processamento da matéria-prima teve início com a higienização da espécie em água clorada (5 ppm), seguida do processo de remoção das carapaças, vísceras e cabeça. A enzima utilizada na hidrólise enzimática de proteínas do músculo do camarão branco foi a Protamex (endopeptidase obtida de Bacillus sp.), produzida pela Novozymes Latino Americana Ltda. Os demais reagentes utilizados foram de grau analítico (P.A.) Obtenção do hidrolisado proteico Os hidrolisados proteicos foram obtidos a partir das proteínas do músculo do camarão branco utilizando a enzima Protamex pelo método do -sat, nas condições de 7,0 e 50 ºC. A reação foi interrompida quando atingisse um grau de hidrólise de 10 e 20%. Finalizada a reação, a enzima foi inativada por aquecimento (90 C/10 min) em banho termostatizado, seguida de resfriamento em temperatura ambiente. As amostras foram centrifugadas a x g durante 20 min a 4 ºC, para descartar a matéria-prima não hidrolisada. O sobrenadante foi ultracongelado, liofilizado e depois armazenado à -30 ºC (Alemán et al., 2011; Liu et al., 2014; Ngo et al., 2014; Huang et al., 2014). O grau de hidrólise (GH) foi determinado segundo Adler-Nissen (1986) Solubilidade proteica A solubilidade proteica dos hidrolisados proteicos foi determinada segundo metodologia proposta adaptada de Liu et al. (2014). Inicialmente 100 mg de amostra foram dispersas em 10 ml de água destilada, e foram ajustadas para os s 2,0; 4,0; 7,0 e 10 com o auxílio de HCL (1M) e NaOH (1M). Cada solução foi agitada magneticamente durante 1h a 25ºC. As soluções foram centrifugadas a 3000 rpm durante 10 minutos, seguidas para um processo de filtração e as frações solúveis foram recolhidas. O teor de proteína solubilizada foi determinado de acordo com o método de Lowry et al. (1951).

3 2.4 Propriedades de espuma As propriedades de espuma dos hidrolisados proteicos, incluindo capacidade de formação de espuma (CFE) e estabilidade de espuma (EE), foram determinadas segundo Sathe e Salunkhe (1981), com modificações. Um volume de 200 ml contendo 10 mg.ml -1 de hidrolisados em água destilada foi ajustado em diferentes s (2,0; 4,0; 7,0 e 10,0). Em seguida, as soluções foram homogeneizadas em agitador a rpm durante 1 min, para incorporação do ar a 25ºC.As dispersões formadas foram transferidas para uma proveta graduada de 250 ml. A capacidade de formação de espuma foi calculada como a % de aumento de volume após a agitação em relação ao volume inicial, conforme a Equação 1. Capacidade de Formação de Espuma (%) = A B B 100% [1] Onde: A é o volume após a agitação (ml) e B é o volume antes da agitação (ml). A estabilidade da espuma formada foi obtida através do repouso (10 min) da dispersão a temperatura ambiente a 25 ºC, sendo calculada a partir da Equação 2. Estabilidade da Espuma (%) = A B B 100% [2] Onde A é o volume após agitação (ml) e B é o volume antes da agitação (ml). 2.5 Propriedades emulsificantes As propriedades emulsificantes dos hidrolisados proteicos, sendo índice de emulsificação (IE) e estabilidade do índice de emulsificação (EIE) foram determinadas segundo Pearce e Kinsella (1978), com adaptações. Um volume de 30 ml de solução de hidrolisado, na concentração 2 mg.ml -1 foi homogeneizado magneticamente com 10 ml de óleo de soja, com ajuste para os s 2,0; 4,0; 7,0 e 10,0. Em seguida, as soluções foram homogeneizadas a 1000 rpm durante 1 min. Uma alíquota de 50 µl de solução homogeneizada, foi transferida para um tubo de ensaio, e diluída em 5mL de SDS 0,1%. A absorbância da solução diluída foi mensurada em espectrofotômetro a 500 nm, nos tempos 0 e 10 minutos. As absorbâncias (A 0 e A 10 foram utilizadas para calcular IE e EIE, conforme demonstrado nas Equações 3 e 4. IE (m 2 /g) = 2 2, A c 0, [3] Onde A é absorbância a 500 nm e c é a concentração de proteína (g/ml) EIE (min) = A 0 10 A 0 A 10 [4] Onde: A 0 é a absorbância no tempo zero e A 10 é absorbância após 10 minutos de repouso.

4 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO A solubilidade proteica é apontada como umas das propriedades funcionais mais importantes apresentadas pelos hidrolisados proteicos, podendo afetar diretamente outras propriedades, como as propriedades de espuma e de emulsificação (Souissi et al., 2007). A Figura 1 apresenta a solubilidade dos hidrolisados proteicos de camarão em diferentes para os graus de hidrólise de 10 e 20%. Figura 1 Solubilidade (%) apresentada pelos hidrolisados proteicos de camarão branco Os resultados apresentados indicam que a amostra com grau de hidrólise de 20% apresentou maior solubilidade proteica, quando comparada com a amostra com grau de hidrolise de 10%, indicando que uma maior quebra no número de ligações peptídicas, resulta em peptídeos de baixo peso molecular, sendo estes mais susceptíveis a uma maior interação com o solvente, resultando em uma maior solubilidade proteica (Liu et al., 2014). A capacidade de formação de espuma depende da habilidade das proteínas em formar um filme interfacial coesivo capaz de envolver e reter ar. As propriedades de espuma dos hidrolisados proteicos de camarão estão apresentadas na Tabela 1. Os hidrolisados com GH de 10% no 4, apresentaram maior capacidade de formação de espuma. Tabela 1. Propriedades de espuma apresentadas pelos hidrolisados proteicos de camarão branco Capacidade de Formação de Espuma (%) Estabilidade da Espuma (%) GH (%) ± 1,8 a 29,8 ± 2,3 a 25,9 ± 2,6 a 16,3 ± 2,6 a 77,3 ± 1,3 a 70,8 ± 2,1 a 67,8 ± 2,1 a 65,9 ± 1,1 a 20 10,5 ± 2,3 b 17,7 ± 2,3 b 18,8 ± 1,1 b 10,5 ± 1,8 b 74,8 ± 2,0 b 81,1 ± 1,8 b 82,2 ± 1,8 b 69,4 ± 1,4 b GH: Grau de hidrólise. Média ± Desvio. Letras diferentes em uma mesma coluna indicam diferença significativa p<0,05.

5 A Tabela 2 apresenta as propriedades emulsificantes dos hidrolisados proteicos de camarão branco em diferentes. Tabela 2. Propriedades de emulsificação dos hidrolisados proteicos de camarão branco IE (m GH /g) EIE (min) (%) ,0 ± 0,2 a 6,1 ± 0,3 a 28,2 ± 0,7 a 67,2 ± 0,5 a 4,7 ± 0,4 a 0,2 ± 0,01 b 7,2 ± 0,6 a 7,1 ± 0,7 a 20 11,9 ± 5,2 ± 21,9 ± 0,9 b 56,2 ± 0,1 b 2,4 ± 0,1 b 0,3 ± 0,07 a 2,3 ± 4,2 ± GH: grau de hidrólise; IE: índice de emulsificação; EIE: estabilidade do índice de emulsificação. Média ± Desvio. Letras diferentes em uma mesma coluna indicam diferença significativa p<0,05. Para ambos os hidrolisados, os maiores valores de emulsificação foram observados em 10. Valores mínimos do índice de emulsificação foram observados em 4,0, provavelmente porque esse estaria próximo ao ponto isoelétrico das proteínas de pescado, onde algumas moléculas seriam precipitadas ou teriam cargas reduzidas, resultando numa redução das suas propriedades emulsificantes (Kristinsson & Rasco, 2000). 4. CONCLUSÕES As propriedades funcionais dos hidrolisados proteicos de músculo de camarão obtidos a partir da hidrólise utilizando a enzima Protamex foram influenciadas pelo número de ligações peptídicas clivadas. Um maior grau de hidrólise proporcionou os maiores resultados para solubilidade proteica, e o menores resultados para as propriedades de formação de espuma e emulsificante. 5. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientifico e Tecnológico (CNPq) e à Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes) pelo apoio financeiro e bolsas concedidas. Agradece também à Estação Marinha de Aquicultura da Universidade Federal do Rio Grande pela doação da matéria prima. 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ADLER-NISSEN, J. (1986). Enzymic hydrolysis of food proteins. Elsevier Applied Science Publishers, ALEMÁN, A., PÉREZ-SANTIN, E., BORDENAVE-JUCHEREAU, S., ARNAUDIN, I., GÓMEZ- GUILLÉN, M. C. & MONTERO, P. (2011). Squid gelatin hydrolysates with antihypertensive, anticancer and antioxidant activity. Food Research International, 44,

6 FONSECA, R. A. S., SILVA, C. M., ROSA, G. & PRENTICE, C. (2016). Enzymatic hydrolysis of cobia (Rachycentron canadum) meat and wastes using different microbial enzymes. International Food Research Journal, 23, FONTANA A., CENTENARO, G. S., PALEZI, S. C. & PRENTICE-HERNÁNDEZ, C. (2009). Obtenção e avaliação de concentrados proteicos de corvina (Micropogonias furnieri) processados por extração química. Química Nova, 32, HUANG, G. R., REN, Z. Y. & JIANG, J. X. (2014). Optimization of hydrolysis conditions for Iron binding peptides production from Shrimp processing byproducts. American Journal of Food Technology, 9, LIU, Y., LI, X., CHEN, Z., YU, J., WANG, F. & WANG, J. (2014). Characterization of structural and functional properties of fish protein hydrolysates from surimi processing by-products. Food Chemistry, 151, LOWRY, O. H., ROSEBROUGH, N. J., FARR, A. L. & RANDALL, R. J. (1951). Protein measurement with the Folin phenol reagent. Journal of Biological Chemistry, 193, KRISTINSSON, H. G. & RASCO, B. A. (2000). Fish protein hydrolysates: Production, biochemical, and functional properties. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 40, NGO, D. H., RYU, B. & KIM, S. K. (2014) Active peptides from skate (Okamejei kenojei) skin gelatin diminish angiotensin-i converting enzyme activity and intracellular free radical-mediated oxidation. Food Chemistry, 143, PEARCE, K. N. & KINSELLA, J. E. (1978). Emulsifying properties of proteins: Evaluation of a turbidimetric technique. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 26, SATHE, S. K. & SALUNKHE, D. K. (1981). Functional properties of the Great Northern bean (Phaseolus vulgaris L.) proteins: Emulsion, foaming, viscosity and gelation properties. Journal of Food Science, 46, SANTOS, D. S., MARTINS, V. G., SALAS-MELLADO, M. & PRENTICE, C. (2011) Evaluation of functional properties in protein hydrolysates from Bluewing searobin (Prionotus punctatus) obtained with different microbial enzymes. Food and Bioprocess Technology, 4, SOUISSI, N., BOUGATEF, A., TRIKI-ELLOUZ, Y. & MONCEF, N. (2007). Biochemical and functional properties of sardinella (Sardinella aurita) by-product hydrolysates. Food Technology. Biotechnology, 45, ZAVAREZE, E. R., SILVA, C. M., SALAS-MELLADO, M. & PRENTICE-HERNÁNDEZ, C. (2009). Funcionalidade de hidrolisados proteicos de cabrinha (Prionotus punctatus) obtidos a partir de diferentes proteases microbianas. Química Nova, 32,