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Tipo: Dissertação
Título: Purificação parcial e caracterização de uma protease bacteriana e sua aplicação na produção de hidrolisados bioativos a partir de proteína isolada de soja
Autor(es): Lermen, Andréia Monique
Primeiro Orientador: Daroit, Daniel Joner
Primeiro membro da banca: Motta, Amanda de Souza da
Segundo membro da banca: Dartora, Nessana
Resumo: A diversidade microbiana é um recurso valioso para a obtenção de proteases, que conforme suas propriedades, podem ser adequadas a diversos processos biocatalíticos. A hidrólise de proteínas é uma temática relevante considerando as bioatividades exibidas por hidrolisados proteicos, atribuídas a peptídeos liberados neste processo. Nesta investigação, uma protease de Bacillus sp. CL 18 foi parcialmente purificada, caracterizada e utilizada na produção de hidrolisados de proteína isolada de soja (PIS) que foram subsequentemente avaliados quanto a potenciais bioatividades in vitro. A purificação parcial foi realizada através de precipitação com sulfato de amônio (saturação de 25-50%) e cromatografia de gel filtração. Frações da cromatografia, com atividade proteolítica, foram reunidas e usadas como protease parcialmente purificada (PPP; 1.565 U/mL). Este processo resultou em fator de purificação de 60,7 vezes (40.593 U/mg proteína) e rendimento de 21,3% (32.150 U). A PPP exibiu atividade ótima a 55 °C (51-59 °C) e pH 8,0 (7,4- 8,8). Na presença de íons (1 e 5 mM), a atividade foi estimulada por Ca2+ (~7%), não afetada por Mg2+, mas inibida por Mn2+, Cu2+, Co2+, Fe2+ e Zn2+. Tween 20 e dimetil sulfóxido não influenciaram a atividade, que foi inibida por Triton X-100, dodecil sulfato de sódio (SDS) e β-mercaptoetanol. A inibição por fluoreto de fenil-metil sulfonila (PMSF) caracterizou a PPP como serino protease. A inativação térmica obedeceu uma cinética de primeira ordem. Na ausência e presença de Ca2+ (5 mM), a meia-vida da PPP foi de 2,0 e 76,1 min a 60 °C, respectivamente, demonstrando a importância de Ca2+ na termoestabilidade. A PPP foi capaz de hidrolisar caseína > PIS >>> substratos queratinosos. A hidrólise da PIS (10 g/L) pela PPP (2% v/v = HPIS2; 4% v/v = HPIS4), realizada a 55 °C, na presença de 5 mM Ca2+, por até 5 h, resultou em incremento da concentração de proteínas solúveis, que atingiu 4,8 (HPIS2) e 5,2 mg/mL (HPIS4) após 4 h, em comparação à PIS (~1,95 mg/mL). A capacidade de eliminação do radical 2,2’-azinobis-(3-etilbenzotiazolina-6-ácido sulfônico) (ABTS) pela PIS (~17,7%) foi incrementada para 69% após 4 h. A eliminação do radical 2,2-difenil-1-picrilhidrazil (DPPH) foi elevada para 39,8-42,2% após 4 h de hidrólise, em relação à PIS (~27,4%). Em comparação à PIS, aumentos na redução de Fe3+ foram demonstrados durante a hidrólise; contudo, não ocorreram efeitos consistentes sobre a quelação de Fe2+. Indica-se que a ação da PPP liberou peptídeos com capacidade antioxidante exercida pela captura de radicais e transferência de elétrons. Hidrolisados (4 h) demonstraram 89,1% (HPIS4) e 65,6% (HPIS2) de inibição da enzima conversora de angiotensina (ACE) em relação à PIS (8-12%). A inibição da enzima dipeptidil peptidase IV (DPP IV) pela PIS (4,1-5,2%) também foi elevada pela hidrólise, alcançando 29,4-33,0% após 4 h. As inibições de ACE e DPP IV pelos hidrolisados sugere a presença de peptídeos com potenciais anti-hipertensivo e antidiabético, respectivamente. Esta PPP, ativa e estável em condições moderadas, pode ser empregada na produção de hidrolisados bioativos a partir da PIS. Tanto a PPP quanto os hidrolisados podem encontrar aplicações em ciência e tecnologia de alimentos.
Abstract/Resumen: Microbial diversity is a valuable resource for obtaining proteases which, depending on their properties, may be suitable for different biocatalytic processes. Protein hydrolysis is a relevant topic considering the bioactivities exhibited by protein hydrolysates, attributed to peptides released in this process. In this investigation, a protease from Bacillus sp. CL 18 was partially purified, characterized and used in the production of soy protein isolate (SPI) hydrolysates, which were subsequently evaluated for potential in vitro bioactivities. Partial purification was performed through ammonium sulfate precipitation (25-50% saturation) and gel-filtration chromatography. Chromatography fractions displaying proteolytic activity were pooled and used as partially purified protease (PPP; 1,565 U/mL). This process resulted in a purification factor of 60.7 fold (40,593 U/mg protein) with a 21.3% yield (32,150 U). PPP exhibited optimal activity at 55 °C (51-59 °C) and pH 8.0 (7.4-8.8). In the presence of ions (1 and 5 mM), activity was stimulated by Ca2+ (~7%), unaffected by Mg2+, but inhibited by Mn2+, Cu2+, Co2+, Fe2+ and Zn2+. Tween 20 and dimethyl sulfoxide did not influence the activity, which was inhibited by Triton X-100, sodium dodecyl sulfate (SDS) and β-mercaptoethanol. Inhibition by phenylmethylsulfonyl fluoride (PMSF) characterized PPP as a serine protease. Thermal inactivation followed first order kinetics. In the absence and presence of Ca2+ (5 mM), PPP half-life was 2.0 and 76.1 min at 60 °C, respectively, demonstrating the importance of Ca2+ for thermostability. PPP was able to hydrolyze casein > SPI >>> keratinous substrates. The hydrolysis of SPI (10 g/L) by the PPP (2% v/v = HPIS2; 4% v/v = HPIS4), performed at 55 °C, in the presence of 5 mM Ca2+ , for up to 5 h, resulted in increased concentrations of soluble proteins, reaching 4.8 (HPIS2) and 5.2 mg/mL (HPIS4) after 4 h, as compared to PIS (~1.95 mg/mL). Scavenging of 2,2'-azinobis- (3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS) radical by SPI (~17.7%) was increased to 69% after 4 h. Scavenging of radical 2,2-diphenyl 1-picrilhidrazil (DPPH) radical was increased to 39.8-42.2% after 4 h of hydrolysis, as compared to SPI (~27.4%). In comparison to SPI, increases in the reduction of Fe3+ have been demonstrated during hydrolysis; however, there were no consistent effects on Fe2+ chelation. It is indicated that the action of PPP released peptides with antioxidant capacity exerted by radical scavenging and electron transfer. Hydrolysates (4 h) inhibited angiotensin-converting enzyme (ACE) by 89.1% (HPIS4) and 65.6% (HPIS2), as compared to SPI (8-12%). Inhibition of the enzyme dipeptidyl peptidase IV (DPP IV) by SPI (4.1-5.2%) was also increased by hydrolysis, reaching 29.4-33.0% after 4 h. ACE and DPP IV inhibitions by the hydrolysates suggest the presence of peptides with antihypertensive and antidiabetic potentials, respectively. This PPP, active and stable at moderate conditions, can be used to produce bioactive hydrolysates from SPI. Both PPP and hydrolysates can find applications in food science and technology.
Palavras-chave: Química orgânica
Compostos orgânicos
Enzimas
Reações orgânicas
Hidrólise
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/3974
Data do documento: 2020
Nível: Mestrado
Aparece nas coleções:Programa de Pós-Graduação em Ambiente e Tecnologias Sustentáveis

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