Publicação: Microencapsulação em spray dryer de células de Kluyveromyces marxianus que expressam atividade de β-galactosidase
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CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::CIENCIA E TECNOLOGIA DE ALIMENTOS::ENGENHARIA DE ALIMENTOS
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Orientador
Coorientador
Guidini, Carla Zanella, Falleiros, Larissa Nayhara Soares Santana
Resumo
A β-galactosidase é uma enzima de grande importância comercial que tem sido utilizada
na indústria, devido sua grande aplicabilidade. Pesquisadores buscam uma forma adequada para
seu uso industrial, deste modo, realiza-se a imobilização da β-galactosidase que favorece o
manuseio e utilização, bem como seu reaproveitamento. Existem diferentes métodos para
realizar a imobilização e os mais usados são adsorção, encapsulamento e reticulação. A
microencapsulação é um método de encapsulamento que consiste na formação de uma
microcápsula protegendo o agente de interesse. Esse método pode contribuir para aumentar a
estabilidade morfológica, reduzir a desnaturação enzimática, melhorar a permeabilidade físico química e a biocompatibilidade enzimática. Considerando o exposto, o objetivo desse estudo
foi imobilizar por microencapsulação as células de K. marxianus que expressam atividade
enzimática da β-galactosidase, utilizando como materiais de parede para a formação da
micropartícula alginato de sódio, maltodextrina DE10, goma arábica e proteína isolada de soja
com concentração de 2%. A microencapsulação aconteceu por meio de secagem em spray
dryer. Os parâmetros de secagem utilizados foram: temperatura de ar de secagem 90 °C; vazão
do ar de atomização 40 L/min; fluxo de entrada de ar de secagem 1,65 m³/min; fluxo da solução
de alimentação igual a 0,600 L/h. Dentre os materiais de parede utilizados, a maltodextrina
DE10 e a proteína isolada de soja (PIS) apresentaram-se como os melhores para as
micropartículas formadas, pois preservaram a atividade catalítica durante a estocagem sob
refrigeração em 87,5% e 91,9% e a temperatura ambiente em 83,0% e 75,0% respectivamente,
ambos apresentaram baixa umidade (4,38% e 3,49%) e atividade de água (0,40 e 0,37), além
da conservação da atividade enzimática (20% e 25%) após o processo de imobilização. A célula
sem revestimento apresentou bons resultados, sendo capaz de manter 20% da sua atividade após
a secagem em spray dryer, além disso apresentou o maior rendimento de secagem (60,5%). O
resultado deste estudo mostrou que o processo de microencapsulação pode ser considerado uma
alternativa viável ao uso da enzima β-galactosidase em sua forma extracelular líquida pois a
imobilização da célula de K. marxianus foi capaz de manter a atividade da enzima. Além disso,
verificou-se a possibilidade de utilizar a enzima sem a necessidade do processo de purificação,
impactando no custo de produção.
Abstract
The β-galactosidase is an enzyme of significant commercial importance and has found
widespread applications in the industry due to its versatility. Researchers are actively seeking
suitable methods for its industrial utilization, leading to the immobilization of β-galactosidase
to enhance handling, utilization, and recyclability. Various immobilization methods exist, with
adsorption, encapsulation, and cross-linking being the most commonly employed.
Microencapsulation, a specific encapsulation method, involves the formation of microcapsules
to protect the target agent. This method has the potential to enhance morphological stability,
reduce enzymatic denaturation, improve physical-chemical permeability, and enhance
enzymatic biocompatibility. In light of the above, the primary objective of this study was to
immobilize β-galactosidase enzymatic activity in K. marxianus cells through
microencapsulation. The selected wall materials for microparticle formation were sodium
alginate, maltodextrin DE10, gum arabic, and isolated soy protein, each at a concentration of
2%. Microencapsulation was achieved through spray drying, employing the following drying
parameters: drying air temperature of 90 °C, atomization air flow rate of 40 L/min, drying air
inlet flow of 1.65 m³/min, and a feeding solution flow rate of 0.600 L/h. Among the chosen wall
materials, maltodextrin DE10 and isolated soy protein (ISP) demonstrated superior
performance in preserving catalytic activity during refrigerated storage (87.5% and 91.9%) and
at room temperature (83.0% and 75.0%), exhibiting low moisture content (4.38% and 3.49%)
and water activity (0.40 and 0.37). Furthermore, these materials maintained enzymatic activity
(20% and 25%) post-immobilization. The uncoated cell also yielded promising results,
retaining 20% of its activity after spray drying and achieving the highest drying efficiency
(60.5%). This study underscores the viability of microencapsulation as an alternative to utilizing
β-galactosidase in its liquid extracellular form. The immobilization of K. marxianus cells
proved effective in maintaining enzymatic activity, and the possibility of using the enzyme
without purification suggests potential cost savings in the production process
Palavras-chave
Encapsulação, Encapsulation, Material de parede, Wall material, Lactase, Lactase, Imobilização, Immobilization, Biopolímeros, Biopolymers, Alimentos - Indústria, Food Industry
Citação
Ribeiro, Adrielle Aparecida Paulista. Microencapsulação em spray-dryer de células de Kluyveromyces marxianus que expressam atividade de β-galactosidase. 2023. 121 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Alimentos) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2023. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2023.54.
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