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Tipo: Dissertação
Título: Bioconversão microbiana de penas de frango como estratégia para a produção de hidrolisados proteicos bioativos
Autor(es): Callegaro, Kelly
Primeiro Orientador: Daroit, Daniel Joner
Primeiro membro da banca: Treichel, Helen
Segundo membro da banca: Zamin, Lauren Lúcia
Resumo: Penas são subprodutos ricos em proteínas recalcitrantes denominadas queratinas, gerados em elevadas quantidades pela agroindústria avícola. Há demanda crescente por métodos econômicos e ecologicamente adequados para o manejo de penas. A bioconversão microbiana vem sendo investigada como uma estratégia promissora para a reciclagem de penas, visto que, concomitantemente à degradação destes materiais queratinosos, o bioprocessamento pode resultar em produtos de valor agregado. A obtenção de hidrolisados proteicos desperta particular interesse científico e tecnológico visto que proteínas podem ser precursoras de peptídeos com atividades biológicas. Apenas recentemente o potencial bioativo de hidrolisados de penas/queratina vem sendo descrito. Neste estudo foram avaliadas a degradação de penas, produção de proteases e as bioatividades dos hidrolisados de pena (FHs) produzidos através de cultivos submersos com as bactérias queratinolíticas Bacillus sp. CL18, Bacillus sp. CL33A e Bacillus sp. CL14. Em caldo pena (10 g/L de penas), Bacillus sp. CL18 produziu maior atividade proteolítica, degradando as penas de forma mais eficiente, sendo que os FHs resultantes apresentaram elevadas atividades antioxidantes. Com o aumento da concentração de penas no meio de cultura (10 a 50 g/L), Bacillus sp. CL18 produziu maior atividade proteolítica após cinco dias de cultivo em meio contendo 30 g/L de penas e o conteúdo mais elevado de proteína solúvel foi detectado (9,02 mg/mL) após cinco dias de cultivo em meio com 40 g/L de penas. Os FHs apresentaram atividades antioxidantes, mensuradas através da eliminação dos radicais livres 2,2-difenil-1- picrilhidrazil (DPPH) e 2,2’-azino-bis-(3-etilbenzotiazolina)-6-ácido sulfônico (ABTS), habilidade de quelar Fe2+ e poder redutor. Atividades antihipertensiva e antidiabética, in vitro, também foram demonstradas, através da inibição das atividades da enzima conversora de angiotensina-I (ACE) e da enzima dipeptidil peptidase IV (DPP IV), respectivamente. O FH obtido através de cultivo de Bacillus sp. CL18 em caldo pena (40 g/L de penas) por cinco dias, e posteriomente liofilizado, apresentou concentrações efetivas/inibitórias médias de 5,39 mg/mL, 15,12 mg/mL, 10,50 mg/mL, 1,61 mg/mL e 1,52 mg/mL nos ensaios ABTS, DPPH, quelação de Fe2+, inibição da ACE e DPP IV, respectivamente. A produção de proteases, com potenciais aplicações em biocatálise, e a obtenção de hidrolisados proteicos bioativos, indicam a conversão microbiana como uma tecnologia apropriada e ecologicamente amigável para o aproveitamento e valorização de penas.
Abstract/Resumen: Feathers are by-products rich in recalcitrant proteins named keratins, generated in enormous amounts by the poultry industry. There is an increasing demand for economic and ecologically appropriate methods for feathers management. Microbial bioconversion has been investigated as a promising strategy for the recycling of feathers, since, along with the degradation of these keratinous materials, bioprocessing can result into added-value products. Production of protein hydrolysates is of particular scientific and technological interest since proteins can be precursors of peptides with biological activities. Only recently the bioactive potential of feather/keratin hydrolysates has been described. This study evaluated feather degradation, protease production and bioativities of feather hydrolysates (FH) produced through submerged cultivations with the keratinolytic bacteria Bacillus sp. CL18, Bacillus sp. CL33A and Bacillus sp. CL14. In feather broth (10 g/L of feathers), Bacillus sp. CL18 produced greater proteolytic activity, degrading the feathers more efficiently, and the resulting FHs showed high antioxidant activities. With increasing feather concentration in the culture medium (10 to 50 g/L), Bacillus sp. CL18 produced higher proteolytic activity after five days of cultivation in medium containing 30 g/L of feathers, and the highest soluble protein content was detected (9.02 mg/mL) after five days of cultivation in medium with 40 g/L of feathers. The FHs displayed antioxidant activities, measured by the scavenging of 2,2-diphenyl-1- picrylhydrazyl (DPPH) and 2,2'-azino-bis-(3-ethylbenzothiazoline)-6-sulfonic acid (ABTS) radicals, Fe2+-chelating ability, and reducing power. Antihypertensive and antidiabetic activities, in vitro, were also demonstrated by inhibition of angiotensin-I converting enzyme (ACE) and the enzyme dipeptidyl peptidase IV (DPP IV), respectively. FH obtained through cultivation of Bacillus sp. CL18 in feather broth (40 g/L of feathers) for five days, and subsequently lyophilized, presented half-maximal effective/inhibitory concentrations of 5.39 mg/mL, 15.12 mg/mL, 10.50 mg/mL, 61 mg/mL and 1.52 mg/mL in the ABTS, DPPH, Fe2+-chelating, ACE- and DPP IVinhibitory assays, respectively. Production of microbial proteases with potential applications in biocatalysis, and of bioactive protein hydrolysates, indicates microbial conversion as an appropriate and eco-friendly technology for feathers reclamation and valorization.
Palavras-chave: Agroindústria
Antioxidante
Agroindústria avícola
Manejo de penas
Atividade antidiabética
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal da Fronteira Sul
Sigla da Instituição: UFFS
Faculdade, Instituto ou Departamento: Campus Cerro Largo
Nome do Programa de Pós Graduação : Programa de Pós-Graduação em Ambiente e Tecnologias Sustentáveis
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://rd.uffs.edu.br/handle/prefix/2126
Data do documento: 13-Jul-2018
Nível: Mestrado
Aparece nas coleções:Programa de Pós-Graduação em Ambiente e Tecnologias Sustentáveis

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