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Secagem de células de Kluyveromyces marxianus por spray drying visando obtenção de um biocatalisador que expressa atividade de β-galactosidase

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Coorientador

Zotarelli, Marta Fernanda

Resumo

Kluyveromyces marxianus é uma levedura produtora de β-galactosidase intracelular, obtida por fermentação submersa. Esse trabalho avaliou a secagem das células de Kluyveromicces marxianus por spray drying como método de recuperação da β-galactosidase. Assim, em um primeiro momento, estudou-se o efeito de diferentes temperaturas do ar de secagem (90, 120 e 150 ºC) sem maltodextrina e com maltodextrina, como agente carreador, a (120 e 150°C). A secagem a 120 °C das células de Kluyveromyces marxianus com maltodextrina foi a condição em que a atividade enzimática foi maior (447,71 µmol/min), sendo a umidade desse pó 3,02%, atividade de água de 0,21, solubilidade de 82,63%, higroscopicidade de 16,4 g/100g massa seca e rendimento de 62%. Nesse contexto, continuou-se o estudo avaliando a adição de tripolifosfato de sódio (TPP) como agente reticulante de forma isolada e combinada com maltodextina. Para avaliar a estabilidade ao armazenamento e morfologia por microscopia eletrônica de varredura (MEV) foram selecionadas as seguintes condições de secagem a 120°C: i) sem maltodextrina; ii) com maltodextrina; iii) com TPP e, iv) maltodextrina combinado com TPP. A estabilidade térmica (30,35, 40 e 50°C) foi avaliada na célula seca a 120°C no spray Dryer com maltodextrina e maltodextrina e TPP. A combinação de maltodextrina e TPP se mostrou eficaz na preservação da célula com atividade de β-galactosidase ao contribuir para a preservação da atividade enzimática e estabilidade das células ao longo do tempo, demonstrando potencial para formulações com maior tempo de prateleira e aplicação industrial.

Abstract

Kluyveromyces marxianus is a yeast that produces intracellular β-galactosidase, obtained by submerged fermentation. This study evaluated the drying of Kluyveromyces marxianus cells by spray drying as a method for recovering β-galactosidase. Thus, initially, the effect of different drying air temperatures (90, 120, and 150 °C) without maltodextrin and with maltodextrin as a carrier agent (120 and 150 °C) was studied. Drying Kluyveromyces marxianus cells with maltodextrin at 120 °C produced the highest enzymatic activity (447.71 µmol/min). This powder had a moisture content of 3.02%, a water activity of 0.21, a solubility of 82.63%, a hygroscopicity of 16.4 g/100 g dry mass, and a yield of 62%. In this context, the study continued by evaluating the addition of sodium tripolyphosphate (TPP) as a crosslinking agent, alone and in combination with maltodextin. To evaluate storage stability and morphology by scanning electron microscopy (SEM), the following drying conditions at 120 °C were selected: i) without maltodextrin; ii) with maltodextrin; iii) with TPP; and iv) maltodextrin combined with TPP. Thermal stability (30, 35, 40, and 50°C) was evaluated in the dry cell at 120°C in a spray dryer with maltodextrin and maltodextrin and TPP. The combination of maltodextrin and TPP proved effective in preserving the cell with β-galactosidase activity by contributing to the preservation of enzymatic activity and cell stability over time, demonstrating potential for formulations with longer shelf life and industrial application.

Palavras-chave

Fermentação, Spray drying, Atividade enzimática, Enzima intracelular, Intolerância à lactose, Agente carreador, Reticulação, Atividade enzimática, Alimentos- Indústria

Citação

MELO, Larissa Thaynara Ramos de. Secagem de células de Kluyveromyces marxianus por spray drying visando obtenção de um biocatalisador que expressa atividade de β-galactosidase. 2025. 129 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Alimentos) - Universidade Federal de Uberlândia, Patos de Minas, 2025. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2025.453.

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