Laboratório Nacional
de Luz Síncrotron

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Ciência

Aumentando a estabilidade de Lactase para aplicações industriais

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Encapsulamento e adição de excipientes se mostraram promissoras


A lactose é o principal carboidrato presente no leite. Para ser digerida e absorvida pelo organismo, ela precisa ser quebrada em seus constituintes: glicose e galactose. A quebra é catalisada por uma enzima chamada lactase, produzida especialmente para a digestão do leite materno no intestino delgado de mamíferos jovens.

A produção desta enzima diminui com o passar do tempo, tornando o organismo progressivamente incapaz de digerir a lactose. Assim, apesar do hábito social de se consumir leite de outros animais e seus derivados após a infância, cerca de 65% da população mundial apresenta algum grau de intolerância à lactose.

Os sintomas desta intolerância são principalmente gastrointestinais, e incluem dores e inchaços abdominais, gases e diarreia, que se manifestam entre 30 minutos e duas horas após a ingestão de laticínios. Para não sofrerem com tais sintomas, pessoas intolerantes precisam evitar a consumo de lactose, seja pela ingestão da enzima lactase juntamente de laticínios, ou pela ingestão de produtos industrializados já livres ou com baixo teor de lactose, que tiveram a enzima adicionada durante sua manufatura.

No entanto, a quebra do açúcar do leite não é benéfica somente para as pessoas intolerantes, mas é útil também para o aprimoramento de propriedades dos alimentos. A lactose tem a tendência, por exemplo, de reter odores, causar endurecimento de produtos em pó devido à absorção de água e até de prejudicar a textura de sorvetes devido a sua cristalização. Isso faz com que a lactase seja uma enzima amplamente utilizada na indústria alimentícia. Apesar disso, esta enzima possui baixa estabilidade quando submetida a tratamentos térmicos e mecânicos, o que diminui sua eficiência em processos industriais.

Assim, pesquisadores da Universidad Politécnica de Valencia (Espanha) e Universidad de Buenos Aires (Argentina) utilizaram as instalações do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS) para investigar o encapsulamento da lactase em gotas milimétricas de Alginato de Cálcio. O objetivo deste encapsulamento é a conservação da atividade enzimática da lactase mesmo após tratamentos térmicos.

O Alginato é um polímero de baixo custo, alta biocompatibilidade e resistência a contaminação, extraído de algas e amplamente utilizado nas industrias alimentícia, cosmética e farmacêutica. Ele é usado como espessante, como estabilizante de emulsões e de espuma, e para o encapsulamento de substâncias. No entanto, em termos da proteção de enzimas por encapsulamento, as gotas de alginato de cálcio são também pouco resistentes a tratamentos físicos, como aquecimento e desidratação, causando perdas na atividade enzimática.

Perfis de SAXS das gotas de Alginato de Cálcio (A) contendo a enzima lactase (E) com adição de Trealose (T), Goma Arabica (AG) e Goma Guar (GG).

Para melhorar essas propriedades, foram investigadas também os efeitos da adição de outros excipientes na microestrutura e nas propriedades térmicas das gotas de Alginato. Foram adicionadas as substâncias Trealose, Goma Arábica e Goma Guar, todas utilizadas amplamente na indústria alimentícia.

Segundo os pesquisadores, a adição de excipientes reduz entre 20% e 30% da recuperação da enzima em todos os casos. No entanto, a inclusão de Trealose foi crítica para a conservação da enzima durante os tratamentos de congelamento e de congelamento seguido de degelo. Ainda, a presença adicional de Goma Guar aumentou a estabilidade da enzima durante armazenamento a 4°C e no tratamento de congelamento seguido de degelo. Em todos os casos, a análise da microestrutura das gotas foi feita na Linha de Luz SAXS2, de Espalhamento de Raios X a Baixos Ângulos, do LNLS.

 

Fonte: Maria Victoria Traffano Schiffo, Tatiana Rocío Aguirre Calvo, Marta Castro-Giraldez, Pedro Jose Fito, and Patricio R. Santagapita, Alginate beads containing lactase: stability and microstructure.  Biomacromolecules, DOI: 10.1021/acs.biomac.7b00202