Effect of enzymatic hydrolysis on bioactive properties of the mussel Mytilus galloprovincialis

Abstract

Dissertação de mestrado em Tecnologia e Ciência AlimentarOs oceanos e a diversidade de ambientes marinhos constituem uma fonte de diversos compostos químicos e biológicos de valor acrescentado. A valorização destes recursos e a otimização dos processos de extração recorrendo a tecnologias sustentáveis e eficientes permite a síntese compostos biológicos que podem ser usados no desenvolvimento de alimentos funcionais, nutracêuticos, cosméticos e medicamentos. O presente trabalho teve como objetivo estudar a otimização do processo de hidrólise enzimática do mexilhão Mytilus galloprovincialis com a enzima Alcalase, para produção de péptidos com propriedades antioxidante, anti-hipertensiva e antimicrobiana. O mexilhão foi obtido como subproduto de aquacultura da costa portuguesa, do qual foi aproveitada apenas a carne. A composição química aproximada determinada foi de 81,4 g de humidade, 12,6 g de proteína, 1,7 g de lípidos, 1,4 g de minerais e 2,8 g de hidratos de carbono. Foi usada a Metodologia de Superfície de Resposta através de um desenho experimental composto central rotacional 23 com dezasseis ensaios para avaliar os efeitos das variáveis concentração de substrato (25, 50 e 75 g/150 g), concentração de enzima (1, 2 e 3 % v/m) e tempo (1, 2 e 3 h) tendo como resposta o grau de hidrólise (GH %). Os resultados obtidos foram analisados através do software Statistica versão 10 e a significância estatística através da análise da variância (ANOVA). As condições ótimas do ponto de vista industrial são 25 g de substrato, 2 % de concentração de enzima e tempo de reação de 1 h. Os hidrolisados obtidos foram avaliados quanto à sua capacidade antioxidante através do método da atividade sequestradora do radical livre DPPH. O hidrolisado com maiores valores atividade antioxidante foi com concentração de substrato de 75 g/150 g, concentração de enzima de 2 % e tempo de reação de 2 h. O aumento concentração de substrato demonstrou influenciar positivamente a atividade antioxidante. Os ensaios de atividade anti-hipertensiva não foram conclusivos para as amostras testadas. Os hidrolisados manifestaram atividade antimicrobiana nos microrganismos S. aureus e B. cereus. A bactéria E. coli não sofreu qualquer inibição de crescimento. O ensaio com maior halo de inibição foi de concentração de substrato de 25 g, concentração de enzima de 1 % e tempo de reação de 1 h.Oceans and the diversity of marine environments are a source of diverse value-added chemical and biological compounds. The valorisation of these resources and the optimization of extraction processes using sustainable and efficient technologies allows the synthesis of biological compounds that can be used in the development of functional foods, nutraceuticals, cosmetics and medicines. The present work aimed to study the optimization of the enzymatic hydrolysis process of the mussel Mytilus galloprovincialis with the enzyme Alcalase, for the production of peptides with antioxidant, antihypertensive and antimicrobial properties. The mussel was obtained as an aquaculture byproduct from the Portuguese coast, which was used only for meat. The approximate chemical composition determined was 81.4 g moisture, 12.6 g protein, 1.7 g lipids, 1.4 g minerals and 2.8 g carbohydrates. Response Surface Methodology through a rotational central composite experimental design 23 with sixteen assays was used to evaluate the effects of substrate concentration (25, 50 and 75 g/150 g), enzyme concentration (1, 2 and 3 %) and time (1, 2 and 3 h) having as response the degree of hydrolysis (GH %). The results were analyzed using Statistica software version 10 and statistical significance through analysis of variance (ANOVA). The optimum conditions studied were 25 g of substrate, 3 % of enzyme concentration and 3 h reaction time, where a hydrolysis degree of 35.1 % was achieved. The hydrolysates obtained were evaluated for their antioxidant capacity by the DPPH free radical scavenging method. The hydrolyzate with the highest antioxidant activity was with 75 g/150 g substrate concentration, 2 % enzyme concentration and 2 h reaction time. Increased substrate concentration has been shown to positively influence antioxidant activity, however this does not apply to enzyme concentration and reaction time. No relationship was observed between the degree of hydrolysis and antioxidant capacity. Antihypertensive activity assays were not conclusive for the samples tested. Hydrolysates showed antimicrobial activity in S. aureus and B. cereus. The bacterium E. coli did not suffer any growth inhibition. The assay with the largest inhibition halo was 25 g/150 g substrate concentration, 1 % enzyme concentration and 1 h reaction time