Viabilização da utilização de co-produtos da agroindústria na produção de β-Galactosidade

Abstract

A hidrólise enzimática da lactose pela enzima B-galactosidase, formando glicose e galactose, tem se mostrado um dos métodos mais promissores para remover a lactose do leite, facilitando sua utilização em produtos lácteos. Portanto, a seleção de microrganismos produtores dessa enzima, bem como a utilização de co-produtos industriais como fonte alternativa de nutrientes, tem grande importância na maximização da produção da mesma, ocasionando uma contribuição ambiental e econômica em bioprocessos. Nesta dissertação, foi realizada a seleção de microrganismos produtores de B-galactosidase e a enzima foi produzida em meio contendo soro de leite e água de parboilização de arroz, sendo a maximização da produção realizada utilizando técnicas de planejamento experimental e análise de superfícies de resposta. Selecionou-se dentre cepas isoladas de produtos lácteos e de cepas de Kluyveromyces de bancos de cultura a linhagem com maiores atividades da enzima utilizando meio de cultura contendo: 100 g.L-1 de lactose; 17 g.L-1 de extrato levedura e 8,8 g.L-1 de sulfato de amônio. O microrganismo Kluyveromyces marxianus ATCC 16045 se destacou como melhor produtor dentre os microrganismos avaliados, apresentando atividade enzimática de 9 U.mL-1 em 24 h. Este microrganismo foi selecionado para otimização do meio de cultura. Um planejamento experimental fracionário 26-2 IV foi utilizado para determinar as variáveis que mais influenciavam na produção da enzima. Os parâmetros estudados foram: concentrações de lactose; de extrato de levedura; de peptona; de água de parboilização de arroz; de sulfato de amônio e o pH inicial do meio. De acordo com os resultados, as concentrações de lactose, de extrato de levedura, de peptona e de sulfato de amônio foram selecionadas para serem utilizadas num planejamento experimental completo 24. As ótimas condições para uma maior atividade enzimática foram: concentração de lactose de 120 g.L-1; concentração de extrato de levedura de 5 g.L-1; concentração de peptona de 15 g.L-1 e concentração de sulfato de amônio de 15 g.L-1, a 30 0C e 180 rpm, após 24 h de cultivo em agitador rotatório . A atividade enzimática alcançada foi 10,4 U.mL-1.

Lactose is a disaccharide that, due to its low solubility and its weak sweetening capacity, has its utility limited in food industry, besides existing cases of its intolerance or its bad absorption. The enzymatic hydrolysis of lactose by the enzyme β-galactosidase, forming glucose and galactose, has proved to be one of the most promising methods to remove lactose from milk. In this study the β-galactosidase production from Kluyveromyces marxianus ATCC 16045 by submerged cultivation was optimizated using techniques of experimental design and analysis of response surfaces. A selection amongst strains isolated and from cultures collection of genus Kluyveromyces, the greatest enzyme producer, through cultivation in agitated flasks, using lactose from whey as carbon source. The microorganism Kluyveromyces marxianus ATCC 16045 was a very good enzyme producer, showing 9 U.mL-1 of enzymatic activity in 24 h. This microorganism was selected for the optimization of the culture medium for the production of β-galactosidase. A fractional experimental design 26-2 was used to determine the variables that influenced more in the production of the enzyme. The studied parameters were lactose concentrations, extract yeast, peptone, parboiled rice effluents, ammonium sulphate and initial pH, being that all showed significant effect in the production of the enzyme. In accordance with these results, the concentrations of lactose, extract yeast, peptone and ammonium sulphate were selected to be used in a complete experimental design 24. The optimum conditions for a high enzymatic activities were: 120 g.L-1 of lactose, 5 g.L-1 of yeast extract, 15 g.L-1 of peptone and 15 g.L-1 of ammonium sulphate. The enzymatic activity in these conditions was 10.4 U.mL-1.