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Título: Uso de protease de Bacillus spp na hidrólise proteica de farinha de feijão (Phaseolus vulgaris L.)
Título(s) alternativo(s): Use of Bacillus spp. protease to improve protein hydrolysis of bean (Phaseolus vulgaris L) flour
Autor : Dias, Disney Ribeiro
Primeiro orientador: Schwan, Rosane Freitas
Primeiro membro da banca: Abreu, Celeste Maria Patto de
Schwan-Estrada, Kátia Regina Freitas
Piccoli, Roberta Hilsdorf
Silva, Cristina Ferreira
Área de concentração: Ciência dos Alimentos
Palavras-chave: Protease
Feijão
Enzimas proteolíticas
Soro de leite
Bacillus (Bacteria)
Data da publicação: 15-Ago-2014
Referência: DIAS, D. R. Uso de protease de Bacillus spp. na hidrólise protéica de farinha de feijão (Phaseolus vulgaris L.). 2007. 131 p. Tese (Doutorado em Ciência dos Alimentos)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2007.
Resumo: The common beans (Phaseolus vulgaris L.) are a staple food for Brazilian diet, which represent the major source of dietary protein, and other micronutrients and minerals. Despite the considerable concentration of protein in beans, the food is considered of low biological value when compared to animal proteins and other plant protein sources. The application of proteases in the food industry has increased considerably in recent years. This class of enzymes plays an important role in Food Science and Technology, for example, in the manufacture of cheese, in decrease of the allergenicity of milk proteins, the modification of food texture, in beverage industry and, more recently, to obtain protein hydrolysates. Improving of the nutritional quality of the food, especially to increase their biological value of proteins has been the subject of many researches. One possibility to achieve satisfactory results in this regard is the use of proteases to obtaining protein hydrolysates. These compounds have the digestion favored due to higher levels of di and tripeptideos and tend to hipoallergenicity. Aiming to improve the nutritional qualities of beans, especially the protein availability, the objective of this work was to use a microbial enzyme produced from a low-cost source, capable of promoting the hydrolysis of proteins from beans and improve its in vitro digestibility. This work was performed in two steps. Firstly, two strains of Bacillus, one from culture collection (B. subtilis ATCC 6633) and a wild type (Bacillus sp. UFLA 817CF) isolated from coffee beans in South of Minas Gerais, Brazil, were evaluated in relation to secretion of alkaline proteases. The strains were grown on nutrient broth, nutrient broth with sodium caseinate and nutrient broth with three different concentrations of cheese whey powder during 72 h. Samples were collected at 24 hour intervals to evaluate the proteolytic activity, protein content and cell population. Maximum protease activity was observed after 24 hours growth for both the microorganisms, a period that coincided with the end of the exponential phase. The specific activity values were, respectively, 839.8 U/mg for B. subtilis ATCC 6633 and 975.9 U/mg for Bacillus sp. UFLA 817CF. The 60% saturation presented the best results for specific protease activity in all the growth culture media tested with Bacillus sp. UFLA 817CF. Bacillus sp. UFLA 817CF showed highest enzymatic activity at pH 9.0 and 40 °C in the three culture media tested (NB, NBC e NBW1). The protease obtained from culture of the wild Bacillus strain presented stability at pH 7.0 and considerable heat stability at 40°C and 50°C, and could be an alternative for the industry to utilize cheese whey to produce proteolytic enzymes. The second step included improving the availability of protein in beans by enzymatic treatments were performed in four cultivars (ON, OPNS, TAL and VC3). The approach was completely randomized design with four replicates. It was used a 4 x 3 factorial arrangement (four cultivars and three treatments; treatment 1: addition of commercial protease and treatment 2: addition of protease from Bacillus sp., treatment 3: control without enzyme). The concentration of total protein (g/100 g of dry matter) in the samples ranged from 16.94% to 18.06%, while the concentration of total phenolics was between 0.78% and 1.12% (g Eq. tanic acid / 100 g dry matter). The in vitro protein digestibility in beans flour untreated enzymatically (control) ranged between 47.30% and 56.17% on the digestibility of casein. Concentrations of P, K, Ca, Mg, Zn observed in the four cultivars tested were within the average values available in the literature. Treatment 2 with protease from Bacillus sp. induced decrease in levels of Cu and Mn. It was observed that the average of Fe content increased in all beans flour when treated with proteases, reaching the maximum increase of 102% in the TAL flour treated with protease from Bacillus sp. The digestibility of all beans tested was significantly increased (p <0.05) as function of enzyme treatment, being the greater variation observed in the cultivar OPNS treated with protease from Bacillus sp., which values were 81.6% while the control treatment was 54.4%.
O feijão (Phaseolus vulgaris L.) é um alimento básico na refeição do brasileiro, constituindo uma das principais fontes protéicas da dieta, além de fornecer outros macronutrientes e minerais. Apesar da considerável concentração de proteínas no feijão, este alimento é considerado de baixo valor biológico, quando comparado a proteínas animais e outras fontes protéicas vegetais. A aplicação de proteases, na indústria de alimentos, tem aumentado consideravelmente nos últimos anos, seja na fabricação de queijos, na diminuição da alergenicidade de proteínas do leite, na modificação de textura, na indústria de bebidas e, mais recentemente, na obtenção de hidrolisados protéicos. Esta classe de enzimas desempenha papel importante na ciência e na tecnologia de alimentos. A melhoria da qualidade nutricional de alimentos, em especial o aumento no valor biológico de suas proteínas, tem sido alvo de muitas pesquisas. Uma das possibilidades de se alcançar resultados satisfatórios neste contexto é o emprego de proteases para a obtenção de hidrolisados protéicos. Estes compostos têm a digestão favorecida, apresentam maiores teores de di e tripeptídeos e tendem à hipoalergenicidade. Visando melhorar as qualidades nutricionais do feijão, em especial quanto disponibilidade protéica, o objetivo deste trabalho foi a utilização de fonte enzimática microbiana de baixo custo, capaz de promover a hidrólise das proteínas do feijão e melhorar a digestibilidade protéica in vitro do mesmo. O trabalho foi dividido em duas etapas. Na primeira, duas cepas de Bacillus, uma padrão (Bacillus subtilis ATCC 6633) e uma selvagem (Bacillus sp. UFLA 817CF) isolada durante o processo fermentativo de café via seca no Sul de Minas Gerais, Brasil, foram avaliadas quanto à capacidade de secreção de proteases alcalinas. As duas cepas foram cultivadas em cinco meios de cultivo distintos, sendo caldo nutriente, caldo nutriente mais caseinato de sódio 1% e caldo nutriente adicionado de soro de leite em pó, nas concentrações de 0,01%, 0,1% e 1%, durante 72 horas, a 28°C e 150 rpm. Amostras destes cultivos foram coletadas a cada 24 horas para avaliação de atividade proteolítica, proteínas totais e contagem de UFC/mL. O máximo de atividade proteolítica foi observado no tempo 24 horas, para ambos os microrganismos testados (839,8 U/mg para B. subtilis ATCC 6633 e 975,9 U/mg para Bacillus sp. UFLA 817CF). A saturação com 60% de sulfato de amônio foi a fração que apresentou os melhores resultados de atividade proteolítica específica para todos os meios testados, considerando a cepa Bacillus. sp. UFLA 817CF. As melhores condições para a atividade proteolítica desta foram em pH 9,0 e 40°C, em três meios testados (NB, NBC e NBW1), os quais apresentaram melhores resultados. A protease de Bacillus sp. UFLA 817CF, obtida da fração 60%, apresentou estabilidade em pH 7,0 e estabilidade térmica a 40°C e 50°C, podendo ser considerada uma alternativa para utilização do efluente de soro de leite, além de poder ser empregada em diversas áreas, com a finalidade de promover hidrólise protéica. Na segunda etapa foram realizados tratamentos enzimáticos em quatro cultivares de feijão (ON; OPNS, TAL e VC3). O delineamento foi inteiramente casualizado, em fatorial 4X3 (quatro cultivares e três tratamentos: testemunha, sem protease; hidrolisado 1, adição de protease comercial; hidrolisado 2, adição de protease de Bacillus sp.) com 4 repetições. A concentração de proteínas totais (g/100 g de matéria seca) nas amostras variou de 16,94% a 18,06%, enquanto a concentração de fenólicos totais esteve entre 0,78% e 1,12% (g Eq. ácido tânico/100 g de matéria seca). A digestibilidade protéica in vitro na farinha não tratada enzimaticamente (testemunha) variou entre 47,30% e 56,17%, em relação à digestibilidade da caseína. As concentrações de P, K, Ca, Mg, S e Zn, observadas nas quatro cultivares testadas, se encontram dentro dos valores médios disponíveis na literatura. No tratamento com protease de Bacillus sp. houve diminuição nos teores de Cu e Mn. O teor médio de Fe aumentou nas farinhas tratadas enzimaticamente, chegando ao incremento máximo de 102% para a farinha da cultivar TAL tratada com protease de Bacillus sp. A digestibilidade de todas as farinhas testadas aumentou significativamente (p<0,05), em função do tratamento enzimático. A maior variação foi observada na cultivar OPNS, cujos valores, respectivamente, para a testemunha e protease de Bacillus sp., foram 54,4% e 81,6%.
URI: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/2828
Publicador: UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS
Idioma: pt_BR
Aparece nas coleções:DCA - Ciência dos Alimentos - Doutorado (Teses)

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