Emprego de um biossensor para avaliar a formação de acrilamida em batata e sua redução com asparaginase de bacillus amyloliquefaciens 0g: um estudo de bioprospecção

Abstract

O processamento térmico em alimentos ricos em açúcares redutores e com altos teores do aminoácido L-asparagina tem sido avaliado com cautela nos últimos anos devido à possível formação de acrilamida (AA), uma toxina que pode ser produzida a partir da reação de Maillard. A presença de AA em alimentos processados é motivo de preocupação, pois ela apresenta propriedades neurotóxicas, cancerígenas e genotóxicas. Em anos recentes, observa-se um efeito global particularmente por países em desenvolvimento, em que vemos um processo de transição nutricional, caracterizado pelo alto consumo de alimentos industrializados e o aumento do índice de obesidade e de outras doenças. Verifica-se que alguns alimentos são mais consumidos como a batata, que é o quarto alimento mais consumido do mundo. Ela pode vir de várias formas, mas a predominância se dá aos preparos fritos, o que caracteriza um risco de contaminação pois a batata é um dos alimentos que atende todas as características iniciais para a formação de AA. Os níveis de AA em batatas que sofreram algum tipo de cocção acima de 180ºC podem ser reduzidos por diversos tratamentos, entre eles o emprego da enzima L-asparaginase, que converte o aminoácido asparagina em ácido aspártico, o qual não forma AA. Para análise dos níveis de AA em alimentos, existem métodos químicos e bioquímicos, como por exemplo, aqueles baseados em biossensores. O presente trabalho teve como objetivo desenvolver e utilizar um biossensor eletroquímico para avaliar a formação de AA em batata e sua redução pelo pré-tratamento com asparaginase de Bacillus amyloloquefaciens 0G, contendo asparaginase (0,4 UI / mL) e outras enzimas como proteases, esterases e glucanases. Verificamos que o extrato possui a capacidade de reduzir em 50% a formação de AA para batata aquecida em air fryer a 180 °C por 10 min. Os resultados foram semelhantes ao tratamento com ácido cítrico a 2%, demonstrando que B. amyloliquefaciens 0G possui uma hidrolase (asparaginase) com potencialidades para utilização na indústria de alimentos. Este dado é relevante, considerando-se que a produção de enzimas para a indústria de alimentos pode diminuir os custos da produção de biossurfactantes empregando-se uma estratégia de coprodução (biossurfactantes e enzimas), agregando valor ao extrato de B. amyloliquefaciens.

Thermal processing of food that are rich in reducing sugars and contain high levels of the aminoacid L-asparagine has been carefully evaluated in recent years due to the possible formation of acrylamide (AA), a toxin that can be produced through the Mailard´s reaction. The presence of AA in processed food is a matter of concern as it presents neurotoxic as well as carcinogenic and genotoxic properties. In recent years, it is possible to observe a global effect, especially in developing countries, in which one can see a process of nutricional transition that is characterized by high intake of industrialized food and an increase in obesity rates and other diseases. It is possible to see also that some kinds of food products have higher intake, for instance potato, which is the fourth source of food consumed in the world. Potato can be consumed in various forms, however in most of the cases intake is predominantly derived from frying, thus leading to a risk of contamination with AA as this feed has all the initial characteristics described so far to produce this toxin. Reduction of AA levels in potato that has suffered some kind of heating in temperatures that are higher than 180°C can be obtained by some mitigation methods, among them is the enzyme L-asparaginase that converts the aminoacid asparagine in aspartic acid, which does not produce AA. In order to detect acrylamide levels in food there are chemical and biochemical methods, for instance, those that are based in biosensors. The present work aimed to produce an electrochemical biosensor that is based on hemoglobin denaturation by the action of AA, and to use this device to evaluate comparatively the formation of AA in potato with and without pre-treatment with a hydrolase extract from Bacillus amyloliquefaciens 0G containing asparaginase (0.4 IU/mL) and additional hydrolases such as proteases, esterases and glucanases. The results have shown that the hydrolase extract has the ability of reducing in 50% the formation of acrylamide for potato that was heated in air fryer at 180 °C for 10 min. Similar results were obtained for citric acid treatment at 2 % w/v, thus demonstrating that B. amyloliquefaciens 0G has a hydrolase (asparaginase) with potential applications in the food industry. This is an important result considering that the production of hydrolases for the food industry could help to reduce the costs of biosurfactant production when a coproduction strategy (biosurfactants and enzymes) is used, thus adding value to the extract of B. amyloliquefaciens.