Avaliação da atividade e estabilidade de pectinases comerciais imobilizadas e submetidas ao tratamento com gás liquefeito de petróleo

Abstract

As enzimas pectinases têm sido amplamente utilizadas em muitossegmentos industriais, como indústria de alimentos, têxtil, papel,antifúngicos, entre outros. Com intuito de aumentar a viabilidade técnicae econômica na utilização destas enzimas em diversos processos, tornasenecessário buscar alternativas para aumentar a estabilidade e aatividade enzimática. Neste contexto, no presente estudo investigou-se ainfluência de gás liquefeito de petróleo (GLP) pressurizado, ou seja, osefeitos das variáveis pressão (30?190 bar), tempo de reação (1?6 h) etaxa de despressurização (20?100 bar/min) sobre as atividadesenzimáticas de pectina liase (PMGL) e pectinametilesterase (PME) deduas pectinases comerciais (Pectinex® Ultra SP-L e Pectinex® Mash),imobilizadas em suporte de gelatina-alginato de sódio e poliuretano,mediante o emprego de metodologia de planejamento de experimentos.Avaliou-se também o rendimento de imobilização, os ciclos dereutilização, a estabilidade térmica em baixas (- 80ºC, -18 ºC e 4 ºC) eem altas temperaturas (25 ºC, 30 ºC, 40 ºC, 50 ºC e 60 ºC), a aplicaçãona clarificação de suco de pêssego e os ciclos de reutilização noprocesso de clarificação. O complexo enzimático Pectinex® Ultra SP-Limobilizado em suporte de gelatina-alginato ao ser tratado com GLP,obteve aumento de 14 % da atividade de pectina liase (PMGL) e de 19% de pectinametilesterase (PME) quando comparada com a atividadeinicial da enzima, nas condições de 110 bar de pressão, tempo de reaçãode 3,5 h e despressurização de 60 bar/min. Da mesma forma, obteve-seum incremento na atividade residual de pectina liase (Pectinex® Mash)de 38 % quando submetida a uma pressão de 190 bar por 1 hora edespressurizada a uma taxa de 20 bar/min de 11 % sobre a atividade depectinametilesterase a 110 bar por 3,5 h e despressurizada a uma taxa de60 bar/min-1. O complexo enzimático Pectinex® Ultra SP-L imobilizadoem suporte de Poliuretano (PU) ao ser tratado com GLP obteveaumento de 56% de atividade de pectinametilesterase (PME) quandocomparada com a atividade incial da enzima, nas condições de de190 bar pressão, tempo de reação de 6 h e despressurização de20 bar/min O complexo enzimático Pectinex® Mash teve 3 % deaumento de atividade de pectinametilesterase (PME) quando comparadocom a atividade inicial da enzima, nas condições de 110 bar de pressãopor 3,5 h e despressurizada a uma taxa de 60 bar/min. Após o tratamentoem GLP o extrato enzimático Pectinex® Mash imobilizado em gelatinaalginatomanteve aproximadamente 60 % da atividade residual dePMGL até o 6º ciclo de reuso. No entanto, os imobilizados de PME(Pectinex® Mash) e PMGL (Pectinex® Ultra SP-L) mantiveram suasatividades de aproximadamente 40 % até o 5º e 3º ciclo,respectivamente. A PME do complexo Pectinex® Ultra SP-L apresentouaproximadamente 67 % de atividade residual no 2º ciclo. A estabilidadetérmica dos complexos enzimáticos estudados foram avaliados emdiferentes temperaturas, nas formas livre, imobilizada eimobilizada/tratada com gás GLP pressurizado. De modo geral, asenzimas do complexo Pectinex® Mash mostraram-se estáveis em todasas temperaturas estudadas, enquanto que as enzimas do complexoPectinex® Ultra SP-L não mostraram resposta em algumas temperaturasaltas. Este comportamento pode ser devido a rápida desnaturação daproteína que estrutura a enzima. Observou-se um aumento daestabilidade para as enzimas tratadas com fluido pressurizado (GLP),mostrando influencia do gás sobre a estabilidade e atividade enzimática.O gás GLP influenciou positivamente na clarificação de suco depêssego, pois na concentração de enzima de 0,00125 %, a enzima PMEclarificou 26 % a mais o suco em relação ao padrão (apenasimobilizada), e a enzima PMGL clarificou 52,6 % a mais. Desse modo,é possível inferir que a enzima PMGL do complexo comercialPectinex® Ultra SP-L mostrou melhores resultados. Resultadossemelhantes foram obtidos para o complexo Pectinex® Mash. Asenzimas (PME e PMGL) do complexo Pectinex® Mash imobilizadas etratadas com gás GLP apresentaram atividade relativa até o 7º ciclo deutilização tanto para clarificação quanto para redução de turbidez,quando a atividade relativa atingiu 40%. Estes resultados mostram opotencial de aplicação de enzimas imobilizadas e tratadas com gás GLP.<br>

Abstract : Pectinase enzymes have been widely used in many industries, such asthe food, textiles, paper and anti-fungal sectors, to name a few. In orderto increase these enzymes' technical and economical viability in variousprocesses, it is necessary to search for alternatives that will increaseboth the enzymatic activity and stability. In this context, this study hasinvestigated the influence of pressurized liquefied petroleum gas (LPG),or in other words, the effects of variables such as; pressure (30-190 bar),reaction time (1-6h) and depressurization (20-100 bar/min-1) on pectinlyase (PMGL) and pectin methylesterase (PME) enzymatic activitiesfrom two commercial pectinases (Pectinex Ultra SP-L and Pectinex Mash) immobilised in sodium alginate-gelatin and polyurethane carrier,employing the experiments planning methodology. There have beenevaluations of immobilization yield, reuse cycles, thermal stability inlow (-80oC, -18oC and 4oC) and high temperatures (25oC, 30oC, 40oC,50oC and 60oC), as well as clarification applied on peach juice and thereuse cycles on the clarification process. The enzymatic complexPectinex Ultra SP-L immobilized in an alginate-gelatin carrier andtreated with LPG had a 14% increase on pectin lyase (PMGL) activityand a 19% increase on pectin methylesterase (PME) activity whencompared to the enzyme's initial activity at 110bar pressure, 3h30mreaction time and 60bar/min-1 depressurization level. In the same way,there was a 38% increase on the pectin lyase (Pectinex Mash) residualactivity when submitted to 190bar pressure for 1 hour and depressurizedat a 20bar/min-1 rate and at 11% on the pectin methylesterase activity at110bar for 3h30m and depressurized at a 60bar/min-1 rate. Theenzymatic complex Pectinex Ultra SP-L immobilized withPolyurethane (PU) carrier, when treated with LPG, had a 56% increaseon pectin methylesterase (PME) activity when compared to the enzyme'sinitial activity with 190bar pressure, 6h reaction time and 20bar/min-1depressurization. The enzymatic complex Pectinex Mash had a 3%pectin methylesterase (PME) activity increase when compared to theenzyme's initial activity at 100bar pressure for 3h30min anddepressurized at a 60 bar/min-1 rate. After the LPG treatment, theenzymatic extract Pectinex Mash immobilized in alginate-gelatin keptapproximately 60% of PGML residual activity up until reuse cycle 6.However, the immobilized pectinases from PME (Pectinex Mash) andPMGL (Pectinex Ultra SP-L) maintained their activities atapproximately 40% up to cycles 5 and 3, respectively. The Pectinex Ultra SP-L complex's PME presented approximately 67% residualactivity on cycle 2. The enzymatic complex thermal stability wasassessed at different temperatures in free, immobilized andimmobilized/treated forms with pressurized LPG gas. On the whole, thePectinex Mash complex enzymes have presented stability for allstudied temperatures, whereas the Pectinex Ultra SP-L complexenzymes have not responded under some high temperatures. It has beennoticed a stability increase for the enzymes treated with pressurizedfluid (LPG), presenting a gas influence on both the enzymatic stabilityand activity. The LPG gas influenced the peach juice clarificationpositively, since the PME enzyme clarified 26% more juice in relationto the only-immobilized pattern and the PMGL enzyme clarified 52.6%more, both at a 0.00125% enzyme concentration level. Thus, it ispossible to deduce that the PMGL enzyme of the Pectinex Ultra SP-Lcommercial complex presented better results. Similar results have beenobtained for the Pectinex Mash complex. The (PME and PMGL)enzymes from the Pectinex Mash complex immobilized and treatedwith LPG gas presented relative activity up until usage cycle 7 for theclarification, as well as for the turbidity reduction when the relativeactivity reached 40%. Such results present a potential for theimplementation of enzymes immobilized and treated with LPG gas.