CINÉTICA DE INATIVAÇÃO DA POLIFENOLOXIDASE DA
MAÇÃ USANDO AQUECIMENTO ÔHMICO E
CONVECIONAL
H.M. Tavares1, J.R. Sarkis1, C.F. Gomes1
1- Departamento de Engenharia Química – Escola de Engenharia – Universidade Federal do Rio Grande do Sul – CEP: 90035-007 – Porto Alegre – RS – Brasil, Telefone: 55 (51) 3208-2860 – e-mail: (julia@enq.ufrgs.br)
RESUMO – O cultivo de maçã é bastante representativo no Rio Grande do Sul, sendo essa fruta a segunda colocada em quantidade produzida. A maçã é rapidamente deteriorada devido ao escurecimento enzimático realizado principalmente pela polifenoloxidase. O objetivo do presente trabalho foi avaliar a inativação da enzima polifenoloxidase na maçã frente aos tratamentos térmicos convencional e ôhmico. A maçã foi cortada em cubos, o tratamento foi feito utilizando uma célula ôhmica em formato de béquer encamisado e os experimentos foram conduzidos a 60°C por até 7 minutos. A análise da atividade enzimática foi feita por espectrofotometria por espectroscopia de UV-vis homogeneizando a amostra com tampão fosfato de pH 7,0 eutilizando catecol como substrato. Foi observado que para o tratamento ôhmico houve uma redução mais acentuada da atividade enzimática se comparado ao aquecimento convencional. Os resultados sugerem que a tecnologia de aquecimento ôhmico na inativação enzimática é bastante promissora.
ABSTRACT – Apple production is very representative in Rio Grande do Sul, being the second fruit in total production. Apple is quickly degraded due to enzymatic browning caused mainly by polyphenol oxidase. The goal of the present work was to evaluate the effect of ohmic and conventional thermal treatment on polyphenol oxidase inactivation. Apples were cut in cubes and the thermal treatments were performed in a coated glass cell at 60°C for 7 minutes. Enzymatic activity was performed by spectrophotometry using a pH 7,0 buffer and catechol as substrate. The experiments showed that ohmic treatment reduced enzymatic activity more significantly than conventional heating. Results suggest that the application of ohmic heating technology on enzyme inactivation could be very promising.
PALAVRAS-CHAVE: tecnologias elétricas; branqueamento; atividade enzimática; maça; polifenoloxidase.
KEYWORDS: electrical technologies; blanching; ohmic heating apple, polyphenol oxidase.
1. INTRODUÇÃO
Entre as frutas produzidas no estado do Rio Grande do Sul, a maçã ocupa lugar de destaque, sendo essa fruta a segunda colocada em quantidade produzida. Em 2012 foram produzidas 620 mil toneladas de maçã no Estado, o que representa 46% da produção do Brasil. A produção dessa fruta no Rio Grande do Sul apresentou um crescimento de quase 80% nos últimos 10 anos (FIERGS, 2014). A maçã é comercializada in natura e usada na produção de sucos e como ingrediente em preparações de inúmeros produtos como geleias, iogurtes, alimentos para bebês, produtos de panificação, entre outros.
A maçã é rapidamente deteriorada devido ao escurecimento enzimático, sobretudo quando é descascada ou despolpada e sua polpa fica exposta ao oxigênio do ar. Uma das principais enzimas envolvidas no processo de escurecimento é a polifenoloxidase (PFO). Essa enzima catalisa a oxidação de compostos fenólicos em quinonas, que reagem com outros compostos formando pigmentos escuros que reduzem a qualidade do produto final. Tratamentos térmicos amplamente empregados na indústria para garantir a conservação de alimentos, inativando enzimas e microrganismos. Entretanto, os tratamentos térmicos convencionais podem causar alguns efeitos indesejáveis a esses produtos, o que se deve principalmente à forma de aquecimento não homogênea. Para contornar esse problema, tecnologias alternativas que fazem uso da energia elétrica têm recebido atenção da indústria (Icier, 2012).
O tratamento ôhmico pode ser considerado uma tecnologia promissora para o aquecimento de misturas sólido-líquidas, que são os materiais mais afetados pelos métodos convencionais que envolvem uso de calor. O princípio da tecnologia se baseia na geração interna de calor que ocorre devido à passagem de corrente elétrica através do produto alimentício (Sastry & Palaniappan, 1992). Dessa forma, o aquecimento se dá de forma rápida e uniforme, conduzindo a um tratamento térmico menos agressivo ao alimento (Castro et al., 2004a).
As investigações acerca da aplicação do aquecimento ôhmico têm se estendido nos últimos anos. Neste contexto, alguns estudos têm demonstrado que o campo elétrico pode atuar na inativação de enzimas presentes em alimentos (Brochier, Mercali e Marczak, 2016; Castro et al., 2004; Guida et al., 2013; Icier, Yildiz e Baysal, 2006; Içier, Yildiz e Baysal, 2008; Jakób et al., 2010). De acordo com Vicente et al. (2014), os efeitos não-térmicos do campo elétrico sobre a inativação enzimática podem estar relacionados aos distúrbios conformacionais causados na estrutura proteica nativa. Dessa forma, Castro et al. (2004b) reportou que o campo elétrico pode interagir com o grupo metálico prostético presente em algumas enzimas, tais como a lipoxigenase e a polifenoloxidase, intensificando o mecanismo de inativação enzimática. Apesar de algumas pesquisas apontarem resultados promissores no que se refere à aplicação do aquecimento ôhmico enquanto tratamento térmico para minimizar ou eliminar a ação de enzimas deteriorantes nos alimentos, pouco ainda se sabe sobre os efeitos do campo elétrico sobre os biocatalisadores, sendo necessários mais estudos abrangendo esse campo.
Nesse contexto, o presente estudo tem como objetivo avaliar o efeito do campo elétrico na polifenoloxidase presente na maçã durante o tratamento térmico usando a tecnologia de aquecimento ôhmico e convencional.
2. MATERIAIS E MÉTODOS
2.1 Preparo das amostras
Maçãs (Malus domestica Borkh) do cultivar gala foram adquiridas no comércio local, posteriormente, para o preparo das amostras foram lavadas e descascadas manualmente para serem fatiadas na forma de cubos com aresta de 1 cm em um fatiador de alimentos. Após a etapa de fatiamento, porções de amostra foram embaladas separadamente à vácuo (Sulpack,
modelo SVC 200, Brasil) e acondicionadas em geladeira até o momento de seu processamento. As amostras foram preparadas diariamente e a atividade enzimática das amostras in natura foi determinada para cada experimento segundo item 2.3.
2.2 Branqueamento convencional e ôhmico
O aparato experimental utilizado para conduzir os processos de branqueamento é o mesmo descrito por Mercali et al. (2012). Para tanto, utilizou-se uma célula ôhmica no formato de béquer encamisado, apresentando 13 cm de altura e 8,5 cm de diâmetro. Os eletrodos de titânio utilizados (6 cm de altura e 5,5 cm de comprimento) são curvados, apresentando distância máxima de 6,8 cm e mínima de 5 cm. Os experimentos foram conduzidos a 60 ºC por até 7 minutos, utilizando-se uma solução de NaCl (0,0068 mol/L) como meio de aquecimento. Para a realização dos experimentos envolvendo o aquecimento ôhmico, uma vez que a temperatura de 60 ºC foi atingida, iniciava-se a passagem do campo elétrico a 190 V e 60 Hz de frequência. Após 1,5 minutos de tratamento, o campo elétrico foi reduzido para 180 V. Para a realização do tratamento convencional, água a 63 ºC foi passada pela camisa da célula. Assim que a temperatura dos processos estava estabilizada, as maçãs foram inseridas no sistema, respeitando uma proporção maçã:solução de 1:50. Logo que o processo de branqueamento foi encerrado, as maçãs foram acondicionadas em um banho de gelo. Foram realizadas duplicatas de cada experimento.
2.3 Análise da atividade da polifenoloxidase
Para o preparo dos extratos enzimáticos, foram homogeneizados 5 g de cubos de maçã com 45 mL de uma solução tampão fosfato 0,05 M pH 7 durante 1,5 minutos. Para tanto, foi utilizado um mixer (Philips Walita, RI 1364 model, Brazil). Os extratos obtidos foram filtrados a vácuo e mantidos em banho de gelo até o momento das análises. Esse procedimento foi baseado no protocolo descrito por Agüero et al. (2008), com modificações.
A análise da atividade enzimática foi realizada a partir da variação da absorbância por minuto a 25 ºC e 420 nm utilizando-se um espectrofotômetro UV-visível (PG Instruments Ltd, T80, UV/visible Spectrometer, United Kingdom), sendo que somente a parte linear da curva foi considerada. A análise da atividade da PFO foi baseada no protocolo descrito por Walker (2001), com modificações. Dessa forma, foram preparadas cubetas contendo 0,5 mL de extrato enzimático, 2,2 mL de solução tampão fosfato 0,05 M pH 7 e 0,3 mL de uma solução de catecol 0,6 M. A reação de oxidação do catecol foi monitorada a cada 2 segundos por até 2 minutos.
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
A atividade enzimática das amostras in natura foi determinada diariamente e variou entre 2900 e 12000 UAE. Para cada experimento de inativação foi determinada a atividade após o processamento e construída uma curva cinética, conforme mostra a Figura 1. As atividades enzimáticas foram normalizadas em função da atividade inicial, dessa forma foi obtida a atividade enzimática residual (A/A0) para diferentes tempos de tratamento
40%, o que possivelmente se deve ao fato de que os valores de atividade em um maior tempo de processamento são menores, portanto mais suscetíveis a desvios acentuados.
Figura 1 – Cinética de inativação enzimática da polifenoloxidase em maçã durante tratamento térmico convencional e ôhmico.
Pôde-se observar uma redução mais acentuada da atividade enzimática para o tratamento ôhmico, por exemplo, após 1 minuto de processamento com aquecimento convencional, percebeu-se uma redução de 25% da atividade inicial, enquanto para o aquecimento ôhmico a redução foi de 77%. Um estudo semelhante foi desenvolvido por Gomes (2017) no mesmo laboratório, estudando a inativação da enzima peroxidase na abóbora tetsukabuto. Os resultados obtidos também mostraram uma melhor eficiência do processamento com aquecimento ôhmico na temperatura de 80 °C. Estão sendo estudadas outras temperaturas para inativação de polifenoloxidase em amostras de maçã seguindo a mesma metodologia, para avaliar o comportamento das curvas cinéticas em diferentes temperaturas.
4.CONCLUSÕES
Segundo os resultados, ambos tratamentos apresentaram um considerável percentual na redução da atividade enzimática. Para a temperatura de 60°C, pôde-se observar uma melhor eficiência no tratamento ôhmico na a inativação da polifenoloxidase, uma vez que a atividade residual após o tratamento foi menor em tal condição para todos os tempos de processamento estudados. Os resultados sugerem que a inativação enzimática seja uma aplicação bastante promissora da tecnologia de aquecimento ôhmico.
5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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