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Type: Tese
Title: Potencial de peptidases cisteínicas do purê de noni (Morinda citrifolia L.) na hidrólise de proteínas do glúten de trigo e avaliação de sua segurança alimentar
Title in English: Potential of cysteine peptidases from noni puree (Morinda citrifolia L.) on hydrolysis of wheat gluten proteins and evaluation of their food safety
Authors: Farias, Vilmara Albuquerque de
Advisor: Oliveira, Hermógenes David de
Keywords: Morinda citrifolia L.;Peptidase cisteínica;Glúten;Toxicidade oral;Genotoxicidade
Issue Date: 2021
Citation: FARIAS, Vilmara Albuquerque de. Potencial de peptidases cisteínicas do purê de noni (Morinda citrifolia L.) na hidrólise de proteínas do glúten de trigo e avaliação de sua segurança alimentar. 2021. 94 f. Tese (Doutorado em Bioquímica) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2021.
Abstract in Brazilian Portuguese: Peptidases perfazem um dos grupos mais importantes do mercado de enzimas, com aplicações em vários processos industriais. Na indústria de alimentos, essas enzimas podem, inclusive, reduzir o potencial tóxico de algumas proteínas, como é o caso do glúten, cuja ingestão está associada a ativação de resposta imune em indivíduos intolerantes. Atualmente, a hidrólise enzimática representa o método mais vantajoso para a diminuição do conteúdo de glúten em alimentos em relação à hidrólise química. Contudo, peptidases vegetais ainda têm sido pouco exploradas para este propósito. Estudos prévios reportaram a presença de proteases cisteínicas no extrato aquoso do purê de noni (Morinda citrifolia L.), denominado NPE (do inglês noni puree extract), com atividade coagulante do leite e potencial para uso na produção de queijos. O presente trabalho objetivou expandir a investigação de suas aplicações analisando o potencial de NPE na hidrólise do glúten de trigo. Toxicidade aguda, análise de toxicidade por administração em doses repetidas (subcrônica) e efeitos genotóxicos também foram avaliados visando seu uso como novo ingrediente alimentar. NPE foi capaz de hidrolisar gliadinas e gluteninas e após 4 h de reação atingiu um grau de hidrólise (DH, do inglês degree of hydrolysis) de 24.40% (± 0.09) e 31.78% (± 1.28), respectivamente. NPE reduziu 96.80% (± 0.10) do conteúdo de gliadinas íntegras detectáveis pelo R5 ELISA com DH de 24.4% (± 0.09) após 4 h. O fracionamento de NPE por meio de cromatografia de troca iônica (Source 30S) resultou em um pico não retido (P1) e apenas um pico retido (P2). Ambos os picos apresentaram atividade proteolítica, com P2 apresentando maior atividade específica (5.96 ± 0.34 U/mg) comparado a P1 (3.75 ± 0.16 U/mg). P1 e P2 apresentaram DH similar (p<0.05) em gliadinas (9.31 ± 0.80% and 9.25 ± 0.37%, respectivamente). P1 apresentou melhor desempenho (p<0.05) na hidrólise de gluteninas (10.68 ± 0.04%) comparado a P2 (8.55 ± 0.39%). Após ensaio de digestibilidade simulada verificou-se que proteínas de NPE foram susceptíveis à ação das enzimas gastrointestinais, pepsina e tripsina. NPE não apresentou citotoxicidade pelo teste do MTT e não foi capaz de induzir quebras no DNA e formação de micronúcleos em fibroblastos murinos, respectivamente. O estudo de toxicidade aguda (80 e 160 mg/kg) e subcrônica (5, 10 e 20 mg/kg) indicou que animais tratados via oral com NPE por 28 dias não apresentaram alterações na massa corpórea, parâmetros hematológicos e bioquímicos, peso relativo e histopatologia dos órgãos analisados comparados ao controle. Esses achados sugerem que NPE é um candidato promissor para ser utilizado como um novo ingrediente alimentar seguro para a produção de alimentos gluten-free.
Abstract: Proteases are among the most important groups in the enzyme market, with applications in various industrial processes. Several reasons influence the use of proteases in the food industry. They can change chemical, physical, and biological properties, including reducing the toxic potential of some food proteins, such as gluten, whose intake is associated with activation of the immune response in intolerant individuals. Currently, enzymatic hydrolysis represents a more advantageous method for gluten detoxification in foods than chemical hydrolysis. However, plant proteases have not been extensively explored for this purpose. Previous studies have reported the presence of cysteine proteases in the aqueous extract of noni puree (Morinda citrifolia L.), named NPE, with milk-clotting activity and potential to be used in cheese production. The present work aimed to expand the investigation of its applications analyzing the potential of NPE in the hydrolysis of wheat gluten. Acute toxicity, repeated dose administration toxicity analysis (subchronic), and genotoxic effects were also evaluated regarding its use as a novel food ingredient. NPE was able to hydrolyze both gliadins and glutenins, and after 4 h of reaction, it reached a degree of hydrolysis (DH) of 24.40% (± 0.09) and 31.78% (± 1.28), respectively. NPE reduced in 96.80% (± 0.10) the intact gliadins content detectable by the R5 ELISA with DH of 24.4% (± 0.09) after 4 h. Fractionation of NPE by ionexchange chromatography (Source 30S) resulted in one unretained peak (P1) and only one retained peak (P2). Both peaks showed proteolytic activity, with P2 showing higher specific activity (5.96 ± 0.34 U/mg) than P1 (3.75 ± 0.16 U/mg). P1 and P2 displayed similar DH (p<0.05) in gliadins (9.31 ± 0.80% and 9.25 ± 0.37%, respectively). P1 showed better performance (p<0.05) in glutenin hydrolysis (10.68 ± 0.04%) compared to P2 (8.55 ± 0.39%). After the simulated digestibility test, it was verified that NPE proteins were susceptible to the action of gastrointestinal enzymes, pepsin, and trypsin. NPE did not show cytotoxicity by MTT assay and could not induce DNA breaks and micronucleus formation in murine fibroblasts. Animals orally treated with NPE once (80 or 160 mg/kg) or for 28 days (5, 10 or 20 mg/kg) did not show changes in body mass, hematological and biochemical parameters, relative weight, and histopathology of the organs analyzed, compared to control. These findings suggest that NPE is a promising candidate for use as a new safe food ingredient for the production of glutenfree foods.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/62763
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