Obtenção de peptídeos com atividade antioxidante a partir da hidrólise enzimática da farinha de penas

Abstract

A pena é o material queratinoso mais abundante na natureza, constituindo um subproduto de origem animal com cerca de 80-90% de proteína bruta, sendo que 85-90% dessa proteína é formada por queratina. A resistência das queratinas, somada à sua elevada produção como resíduo, vem despertando interesse na investigação de processos que possam modificar as estruturas proteicas deste material. Dentre as proteases, as queratinases são enzimas específicas, capazes de hidrolisar as ligações peptídicas da queratina, sendo produzidas por diversos micro-organismos, que se destacam, pela capacidade de utilizar materiais de baixo custo como substrato, além de possuir uma alta taxa de produção quando comparados com outras fontes de proteases. O objetivo deste trabalho foi maximizar a hidrólise enzimática da farinha de penas, utilizando a enzima proteolítica de Bacillus sp. P45 e avaliar a capacidade antioxidante do hidrolisado enzimático. A hidrólise enzimática foi avaliada através de um delineamento composto central rotacional (DCCR) 24, no qual, os efeitos das variáveis concentração de CaCl2 (0-100 mmol/L), temperatura (35-55 C), razão enzima/substrato (600- 6000 U/g de proteína) e concentração de proteína (10-40 g/L) foi avaliado em 8 h de reação, tendo como respostas o grau de hidrólise (GH) e a recuperação de proteína (RP). Os maiores valores de GH e RP foram obtidos quando a hidrólise foi realizada com 50 mmol/L de CaCl2, 50 C, 6000 U/g de proteína e concentração proteica de substrato de 10 g/L, na qual o hidrolisado apresentou um GH de 8,7% e uma RP de 38,4%. Os peptídeos obtidos foram separados por massa molar através de ultrafiltração nas membranas de corte de 3 e 10 kDa e as atividades antioxidantes das diferentes frações foram avaliadas. A fração <3 kDa apresentou maior capacidade de sequestro dos radicais ABTS*+ e peroxila, 90,20 e 1892,47 umol de Trolox/g, respectivamente. O presente estudo mostra o potencial da protease de Bacillus sp. P45 em hidrolisar a farinha de penas, visto que com o planejamento proposto foi possível a maximização e aumento de 2,48 vezes do GH e 2,37 vezes da RP, em comparação aos ensaios iniciais realizados, resultando em peptídeos com atividade antioxidante.

Feather is the most abundant keratinous material in nature. This by-product of animal origin presents around 80-90% of crude protein, of which 85-90% is keratin. The resistance of keratins and its high production as waste have been awakening interest in the investigation of processes that can modify the protein structure of this material. Keratinases are specific enzymes capable of hydrolyzing the peptide bonds of keratin. These are produced by several microorganisms, which stand out in the production of proteases due to the ability to use low-cost materials as a substrate, in addition to showing a high production rate when compared to other protease sources. The aim of this work was to maximize the enzymatic hydrolysis of feather meal through the use of the proteolytic enzyme from Bacillus sp. P45 and to evaluate the antioxidant capacity of the hydrolysate. Enzymatic hydrolysis was evaluated using a 24 central composite rotatable design (CCRD), where the effects of the variables CaCl2 concentration (0-100 mmol/L), temperature (35-55 C), enzyme/substrate ratio (600-6000 U/g protein) and protein concentration in substrate (10-40 g/L) were evaluated in 8 h of reaction. The response variables were the degree of hydrolysis (DH) and protein recovery (PR). The highest values of DH and PR were obtained when hydrolysis was performed with 50 mmol/L of CaCl2, 50 C, 6000 U/g-protein and protein concentration of 10 g/L, where the hydrolysate presented DH of 8.7% and PR of 38.4%. The peptides obtained were separated by molar weight through ultrafiltration using membranes of 3 and 10 kDa and the antioxidant activities of the different fractions were investigated. The fraction <3 kDa showed the highest scavenging capacity against the ABTS+ and peroxyl radicals, 90.20 and 1892.47 umol Trolox/g, respectively. The present study shows the potential of Bacillus sp. P45 to hydrolyze feather meal, once it was possible to maximize and increase the DH by 2.48-fold and the PR by 2.37-fold, compared to the initial tests performed, resulting in peptides with antioxidant activity.