Imobilização de α-acetolactato descarboxilase e aplicação no processo de maturação de cervejas

Abstract

A cerveja está entre as três bebidas mais consumidas mundialmente, sua elaboração é complexa, e falhas nessas etapas podem gerar aromas desagradáveis (off-flavors). Cervejas do tipo Lager são submetidas a etapa de maturação por longos períodos á baixas temperaturas para eliminar o principal off-flavor, aroma de manteiga, gerado pela presença de diacetil. A enzima α- acetolactato descarboxilase (ALDC) apresenta a capacidade de converter α- acetolactato, composto precursor de diacetil, diretamente em acetoína evitando a formação do off-flavor. A indústria utiliza essa enzima na forma livre visando a redução do tempo de maturação, assim reduzindo custos e garantindo a qualidade sensorial do produto final. Este trabalho teve como objetivo realizar a imobilização covalente da enzima ALDC em esferas de quitosana e de alginato/gelatina ativadas com glutaraldeído. A qualidade da imobilização foi verificada através da análise de rendimento, eficiência e atividade recuperada, avaliar a estabilidade das enzimas livre e imobilizada em diversas temperaturas e pH. Também foi estudada a capacidade de atividade das enzimas imobilizadas quando aplicadas diretamente em cerveja e sua estabilidade operacional. Os melhores resultados para a imobilização em esferas de quitosana, foram 84% de rendimento, 10,8% de eficiência e 9,1% de atividade recuperada. A enzima imobilizada apresentou maior estabilidade térmica, em todas as temperaturas testadas, quando comparada à enzima em sua forma livre e também a variação de pH. A enzima imobilizada apresentou de 80% da atividade inicial após 12 ciclos consecutivos quando aplicada a cerveja. No trabalho utilizando esferas de alginato/gelatina, resíduo de cápsulas da indústria nutraceutica, ativadas com glutaraldeído, foram obtidos 95,6%, 27,0% e 23,6%, respectivamente, para rendimento, eficiência e atividade recuperada. A imobilização proporcionou elevada atividade em uma ampla faixa de pH e estabilidade térmica nas temperaturas de 50º e 60º C. O derivado imobilizado apresentou capacidade de reutilização, 45% de atividade após 30 ciclos de utilização e sua forma desidratada foi estocada por 180 dias mantendo 75% da atividade. Resultados promissores para sua futura comercialização e aplicação na indústria cervejeira.

Beer is among the three most consumed drinks worldwide, its elaboration is complex, and failures in these steps can generate off-flavors. Lager beers are subjected to maturation stage for long periods at low temperatures to eliminate the main off-flavor, butter aroma, generated by the presence of diacetyl. The enzyme α-acetolactate decarboxylase (ALDC) has the ability to convert α- acetolactate, diacetyl precursor compound, directly into acetoin avoiding the formation of off-flavor. The industry uses this enzyme in the free form aiming at reducing the maturation time, thus reducing costs and ensuring the sensorial quality of the final product. This work aims to immobilize the ALDC enzyme in glutaraldehyde activated chitosan and alginate / gelatin beads, to evaluate the quality of the immobilization through the analysis of yield, efficiency and recovered activity, to evaluate the stability of free and immobilized enzymes at various temperatures and pH. The activity capacity of immobilized enzymes when applied directly to beer and its operational stability was also studied. The best results for the immobilization in chitosan beads were 84% yield, 10.8% efficiency and 9.1% recovered activity. The immobilized enzyme presented higher thermal stability, in all the tested temperatures, when compared to the enzyme in its free form and also the pH variation. The immobilized enzyme presented 80% of the initial activity after 12 consecutive cycles when the beer was applied In the work using alginate/gelatin beads, residue of capsules of the nutraceutical industry, activated with glutaraldehyde, 95.6%, 27.0% and 23.6%, respectively, were obtained for yield, efficiency and recovered activity. The immobilization provided high activity in a range of wide pH and thermal stability at temperatures of 50º and 60º C. The immobilized derivative showed reuse capacity 45% of activity after 30 cycles of use and its dehydrated form was stored for 180 days maintaining 75% of activity. Promising results for its future commercialization and application in the brewing industry.