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Pectinases
- 1.
- 2. Substâncias pécticas Protopectina -insolúvel Ácido péctico - sem grupos esterificados Ácido pectínico - 0 a 75% de grupos esterificados Pectina - mínimo de 75% de grupos esterificados Representação da estrutura da parede celular de plantas . Sharma et al. (2012). Rev. Environm. Sci. Biotechnol. 12: 45–60. Jayani et al. (2005). Process Biochem. 40:2931–2944. Pedrolli et al. (2009). Open Biotechnol. J. 3: 9-18. INTRODUÇÃO
- 3. Enzimas Pectinolíticas •Pectina Liase •Exo- poligalacturonase •Endo - poligalacturonase Despolimerizantes • Pectina esteraseDesmetoxilante INTRODUÇÃO
- 4. Mecanismo de açãodas principais enzimas encontradas nas preparações pectinolíticas. Fonte:http://www.ncbe.reading.ac.uk/ncbe/protocols/ inajam/pdf/jam01.pdf Enzimas Pectinolíticas INTRODUÇÃO
- 5. Sucos de frutas Maceração Despectinização Aumentona extração, liberação de aromas e antioxidantes Clarificação, redução de viscosidade e aumento na estabilidade Grassin, C.; Fauquembergue, P. (1996). Progress in Biotechnology, 14:453-462. Sandri et al. (2011). LWT – Food Science and Technology, 44: 2217-2222. Nur ‘Aliaa et al. (2011). Journal of Food Process Engineering, 34: 1523-1534. INTRODUÇÃO Aplicação das pectinases no processamento de sucos de frutas
- 6. Despectinização de sucode maçã: hidrólise da pectina gera agregação de partículas Fonte: http://www.ncbe.reading.ac.uk/ncbe/protocols/inajam/pdf/jam01.pdf . Pinelo et al. (2010). Food and Bioproducts Processing, 88:259-265. Kashyap et al. (2001). Bioresource Technology, 77:215-227. INTRODUÇÃO Viscosidade Turbidez Clarificação
- 7. INTRODUÇÃO Brasil Aplicação das pectinasesno processamento de sucos de frutas Ibravin Produção de suco de uva - 2013 33 milhões de litros Dosagem - 3 g de enzima por 100 kg de fruta 1 tonelada de enzimas
- 8. Microrganismos produtores depectinases Anvisa: Aspergillus awamori , Aspergillus foetidus, Aspergillus niger, Aspergillus oryzae, Penicillium simplicissium, Rhizopus oryzae, Trichoderma reesei. RESOLUÇÃO ANVISA Nº 26, DE 26 DE MAIO DE 2009 FDA – GRAS (generally recognized as safe) INTRODUÇÃO Enzima Microrganismo Empresa produtora Pectinex Ultra SP-L Aspergillus aculeatus Novozymes Pectinex Ultra Clear Aspergillus aculeatus Aspergillus niger Novozymes Pectinex Ultra Color Aspergillus aculeatus Aspergillus niger Novozymes Pectinex Ultra Mesh Aspergillus aculeatus Aspergillus niger Novozymes Novozym 33095 Aspergillus aculeatus Aspergillus niger Novozymes Rohapect 10L Aspergillus niger Rŏhm Enzyme Rapidase Vino super L Aspergillus niger DSM Rapidase Adex-D Aspergillus sp DSM Cultivo Submerso Novozymes. (2013). Enzymes at work. http://www.novozymes.com/en/about-us/brochures/Documents/Enzymes_at_work.pdf
- 9. Cultivo em estadosólido (CES) Cultivo submerso (CSm) Meio apresenta ate 80% de umidade; as hifas são expostas ao ar podendo ser ressecadas Meio é geralmente solubilizado em água; as hifas se mantêm hidratadas Baixo risco de contaminação devido à baixa atividade de água O risco de contaminação é maior Espessura do meio dentro do reator é pequena (baixo volume de ocupação) Geralmente o volume útil do reator é ocupado Substrato sólido fornece nutrientes Os nutrientes estão dissolvidos no meio líquido O2 é livremente disponível na superfície da partícula A disponibilidade de O2 pode ser controlada razoavelmente bem Ocorrem gradientes de temperatura, pH e umidade ao longo do cultivo (difícil controle) Os parâmetros pH e temperatura são geralmente controlados ao longo do cultivo Movimento das partículas do substrato sólido pode causar impacto e danos severos ao microrganismo Agitação dos biorreatores, geralmente proporciona ambiente de baixo cisalhamento Problemas causados por inibição são baixos Inibição por substrato e produto são mais frequentes INTRODUÇÃO Prabhakar et al. (2005). Malaysian J. Microbiol. 12: 10-16. Hölker & Lenz (2005). Curr. Opin. Microbiol. 8: 301-306.
- 10. INTRODUÇÃO Biorreatores utilizados emcultivo em estado sólido Mitchell et al. (2006). Solid-state fermentation bioreactors. Fundamentals of design and operation. Springer-Verlag Berlin
- 11. INTRODUÇÃO pH Umidade Temperatura Aeração Espessura do meio Agitação Produção deenzimas pectinolíticas por CES – Efeito dos parâmetros operacionais
- 12. INTRODUÇÃO pH Umidade Temperatura Aeração Espessura do meio Agitação Não sofrecontrole durante o cultivo Ajuste-se o valor no início do cultivo Berovič & OstroveršniK (1997). J. Biotechnol. 53: 47-53. Produção de enzimas pectinolíticas por CES – Efeito dos parâmetros operacionais
- 13. INTRODUÇÃO pH Umidade Temperatura Aeração Espessura do meio Agitação T aumentaaté 20oC acima da T de incubação Gradientes de temperatura de 3 a 5oC Diminuição do crescimento e formação de produto Desnaturação do produto Limita a espessura do meio Thomas et al. (2013). Biochem. Eng. J. 81: 146-161. Meien et al. (2004). Chem. Eng. Sci. 59: 4493-4504. Chen et al. (2005). Biochem. Eng. J. 23: 117-122. Produção de enzimas pectinolíticas por CES – Efeito dos parâmetros operacionais
- 14. INTRODUÇÃO pH Umidade Temperatura Aeração Espessura do meio Agitação Limita ocrescimento e o metabolismo Altos níveis reduzem a porosidade do meio Pandey, A. (2003). Biochem. Eng. J. 13: 81-84. Demir & Tari, (2014). Ind. Crops Prod. 54: 302-309. Produção de enzimas pectinolíticas por CES – Efeito dos parâmetros operacionais
- 15. INTRODUÇÃO pH Umidade Temperatura Aeração Espessura do meio Agitação Fornecer O2para o metabolismo Remover CO2, calor e vapor de água Otimização do fluxo de ar empregado Rodríguez-Fernández et al. (2011). Bioresour. Technol. 102: 10657-10662. Kalogeris, et al. (2003). Bioresour. Technol. 86: 207-213. Produção de enzimas pectinolíticas por CES – Efeito dos parâmetros operacionais
- 16. INTRODUÇÃO pH Umidade Temperatura Aeração Espessura do meio Agitação Fator limitanteem grandes escalas devido ao acúmulo de calor Thomas et al. (2013). Biochem. Eng. J. 81: 146-161. Mitchell et al. (2006). Solid-state fermentation bioreactors. Fundamentals of design and operation. Springer-Verlag Berlin Heidelberg. Produção de enzimas pectinolíticas por CES – Efeito dos parâmetros operacionais
- 17. INTRODUÇÃO pH Umidade Temperatura Aeração Espessura do meio Agitação Contínua ouintermitente Agitações intensas podem causar danos ao micélio Rodríguez-Jasso et al. (2013). Food Bioproduc. Process. 91: 587-594. Gasiorek (2008). Chem. Pap. 62: 141-146. Demir & Tari (2014). Ind. Crops Prod. 54: 302-309. Produção de enzimas pectinolíticas por CES – Efeito dos parâmetros operacionais
- 18. Recuperação, concentração epurificação de enzimas Fluxograma das etapas do processo de recuperação das enzimas (downstream processing) (Adaptado de Lima et al., (2001). Biotecnologia Industrial: Processos Fermentativos e Enzimáticos). INTRODUÇÃO
- 19. Métodos de concentraçãode enzimas Liofilização Sais presentes na solução inicial são concentrados. Enzima na forma de pó é muito mais estável. Membranas de separação Processo rápido e apresenta altos níveis de recuperação. Evaporação 30-40°C, alto consumo energético. Precipitação Precipitação por solvente ou por sais. Pequena escala. INTRODUÇÃO Pessoa Jr, A. Kilikian, B.V. (2005). Purificação de produtos biotecnológicos. Manole. São Paulo.
- 20. Separação por membranasem biotecnologia Caraterísticas dos processos de microfiltração e ultrafiltração. Vantagens: - Não requer altas temperaturas; - sem adição de produtos químicos; Desvantagem: - necessidade de pré-tratamento. Processos Força Motriz Tamanho de poro Aplicações Microfiltração Pressão (0,1 – 2 bar) 0,1–10 µm Remoção de microrganismos, clarificação Ultrafiltração Pressão (1 - 7 bar) 1–100 nm Concentração de macromoléculas Mulder, M. (1996). Basic Principles of Membrane Technology. 2.ed. Kluwer Academic Publishers, USA. Habert, A.C. e t al (2006) Processos de Separação com Membranas. Rio de Janeiro: E-papers. INTRODUÇÃO
- 21. Formulação das preparaçõesenzimáticas Extrato enzimático concentrado Aditivos INTRODUÇÃO Influência do glicerol na estrutura e na estabilidade das enzimas: hidratação preferencial em torno da superfície da enzima promove compactação e aumenta a estabilidade da estrutura. Kumar & Venkatesu, (2012) Chem. Rev. 112: 4283-4307. Evitar crescimento microbiano e conservar a atividade ao longo do período de estocagem