Aplicação da enzima L-asparaginase na redução da acrilamida

A acrilamida é um produto químico o qual foi demonstrado estar presente em uma grande variedade de alimentos, como resultado das práticas de aquecimento a elevadas temperaturas, algumas das quais têm sido usadas por muitos anos e até séculos. Portanto, encontrar formas de reduzir os níveis de acrilamida em alimentos não é uma tarefa tão simples (EFSA, 2015). Uma das maneiras mais eficazes de reduzir a formação de acrilamida em alimentos é o uso de enzima L-asparaginase. A Confederação das Indústrias de Alimentos e Bebidas (CIAA) da União Europeia (EU) incluiu a aplicação da L-asparaginase como um método para diminuição da formação de acrilamida em alimentos (Claus et al., 2008). Tanto a Preventase® _{da DMS quanto} a Acrylaway® _{da Novozymes convertem a L-asparagina em ácido aspártico. A} conversão previne a reação da L-asparagina com açúcares redutores, através da reação de Maillard, e desta forma evita a formação de acrilamida, resultando em redução de até 90% de acrilamida no produto final (Figura 5). Uma vez que diferentes quantidades de L-asparaginase podem ser utilizadas em diferentes tipos de alimentos, não há um padrão unificado da quantidade máxima desta enzima. No entanto, como a enzima será completamente inativada no processo de aquecimento subsequente, sua utilização em alimentos é considerada segura mesmo em concentrações mais elevadas (EFSA, 2015).

As preparações de L-asparaginase Preventase® _{(DSM) e Acrylaway}® (Novozymes) são obtidas de linhagens recombinantes de Aspergillus niger e

Aspergillus oryzae, respectivamente (Claus et al., 2008; Novozymes, 2007). No Brasil,

apenas a L-asparaginase de Aspergillus oryzae expressa em Aspergillus oryzae é permitida pela ANVISA para o uso em alimentos (ANVISA, 2009), contudo, os custos para a sua aplicação ainda são elevados.

Figura 5. Diagrama esquemático da redução da formação de acrilamida durante o processamento de alimentos devido a ação da enzima L-asparaginase (Adaptado de Mottram et al., 2002 e Zuo et al., 2015).

Segundo Hendriksen et al. (2009), a aplicação da L-asparaginase em biscoitos doces e salgados (3500 U g-1_{) promoveu uma redução de 34 a 82% da} acrilamida, enquanto que a aplicação da enzima em batatas após o branqueamento reduziu a formação de acrilamida em 60 a 85% e em batatas chips a redução observada foi de até 60%.

Kukurova et al. (2009) utilizaram uma massa semelhante às tradicionais

rosquillas espanholas como um modelo para investigar os efeitos da aplicação da L-

asparaginase na redução dos níveis de acrilamida em produtos fritos. A massa a base de trigo foi frita a 180-200 °C por 4, 6 e 8 min. Duas receitas de massa foram formuladas contendo diferentes concentrações de L-asparaginase (100 e 500 U por kg de farinha). Nas duas concentrações de L-asparaginase utilizadas, 96 a 97% da L- asparagina presente foi convertida em ácido aspártico e amônia, e consequentemente ocorreu uma diminuição de 90% nos níveis de acrilamida formada. O estudo também revelou que não ocorreram alterações significativas entre as amostras tratadas e não tratadas enzimaticamente em relação aos parâmetros da reação de Maillard (cor,

escurecimento e aroma) evidenciando o potencial industrial e doméstico da aplicação dessa enzima.

Pedreschi et al. (2011) estudaram o efeito do branqueamento de fatias de batatas associado à imersão em L-asparaginase comercial antes da pré-fritura. Os resultados mostraram cerca de 90% de redução de acrilamida em comparação com a amostra que não foi branqueada e não teve adição de L-asparaginase.

Vinci et al. (2011) estudaram a aplicação de L-asparaginase (Acrylaway®_, Novozymes) em uma linha de produção de batatas fritas congeladas, na qual foi observado o esgotamento total de L-asparagina com a aplicação da enzima. O produto, após fritura, apresentou teor de acrilamida abaixo do limite de detecção e não apresentou alteração das propriedades sensoriais.

Em 2012, Mahajana et al. conduziram um estudo com L-asparaginase produzida por Bacillus licheniformis (RAM-8). Os autores otimizaram as condições de produção alcançando uma atividade máxima de L-asparaginase de 32,26 U mL-1_{. A} enzima inibiu a formação de poliacrilamida na solução de acrilamida e reduziu a formação de acrilamida em 80% quando aplicada em batatas fritas.

Huang et al. (2014) descreveram a clonagem e expressão do gene isolado de Rhizomucor miehei em Escherichia coli. O homodímero de L-asparaginase purificada encontrada pelos autores possuia massa molecular de 133,7 kDa e uma elevada atividade específica de 1985 U mg-1_{, além de uma baixa atividade de} glutaminase. Com esta enzima os autores conseguiram reduzir em 80% e 94% os teores finais de acrilamida em bolachas e pães, respectivamente.

Kumar et al. (2014) estudaram a aplicação de diferentes concentrações de L-asparaginase de Cladosporium sp. (50 - 300 U) em massas à base de trigo para a redução da formação de acrilamida. Os autores não constataram nenhuma alteração nas propriedades reológicas da farinha de trigo e nenhuma alteração físico-sensorial no pão, com o tratamento com L-asparaginase. Utilizando 300 U de atividade, houve 97 % e 73 % de redução da formação de acrilamida na crosta e miolo do pão, respectivamente. Os autores ressaltaram o potencial dessa enzima para aplicação industrial na redução da acrilamida produzida na reação de Maillard.

A implementação de um tratamento com a enzima L-asparaginase para uma ampla gama de produtos alimentares não é uma tarefa simples, uma vez que a matriz alimentícia ou seus componentes podem influenciar na ação enzimática assim como a reatividade da enzima (EFSA, 2015). Além disso, a variedade de produtos alimentares nos quais ocorre a formação de acrilamida é muito grande, incluindo produtos à base de massa tais como biscoitos, pão torrado, cereais e aperitivos à base de batata, produtos derivados de cereais, batatas fritas, cereais matinais, azeitonas e café (Zuo et al., 2015). A taxa de hidrólise enzimática de L-asparagina é dependente de parâmetros físicos do processo, tais como a temperatura, o pH, a atividade de água e o tempo de reação, assim como das interações entre estes parâmetros. Além disso, o teor dos precursores, L-asparagina livre e açúcares redutores, varia grandemente nos produtos alimentares, e estas concentrações influenciam diretamente na formação de acrilamida, além disso o fator limitante da reação de formação de acrilamida difere de produto para produto (Tareke et al., 2002).