Otimização dos parâmetros de hidrólise utilizando a enzima alcalase em suínos mortos não abatidos

Orientador: Dr. Jonathan DieterCoorientadores: Dr. Everton Luis Krabbe, Joel Gustavo TelekenDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Palotina, Programa de Pós-Graduação em Tecnologias de Bioprodutos Agroindustriais. Defesa : Curitiba, 26/02/2018Inclui referências: p.66-73Resumo: O emprego de processos biotecnológicos, como a hidrólise enzimática, vem se apresentando como uma eficiente técnica para obtenção de diversos produtos. O objetivo deste trabalho foi otimizar a temperatura, o pH e a adição ou não de enzima protease, no processo de hidrólise em suínos mortos não abatidos triturados. Para o estudo foram realizados dois experimentos em planejamento composto central rotacional (DCCR) sem e com adição de enzima, com pontos axiais, totalizando 12 e 18 ensaios, respectivamente. No experimento sem enzima foi testado as temperaturas: 49,4 ºC, 52,5 ºC, 60,0 ºC, 67,5 ºC e 70,6 ºC e os ajustes de pH iniciais foram: 6,09, 6,50, 7,50, 8,50 e 8,91. Já no experimento com enzima, as temperaturas utilizadas foram: 47,4 ºC, 52,5 ºC, 60,0 ºC, 67,5 ºC e 72,6 ºC; associados as concentrações de enzima aplicadas: 0,50, 1,30, 2,50, 3,70 e 4,50 kg/ton; e os ajustes de pH inicial foram: 5,82, 6,50, 7,50, 8,50 e 9,18. Os experimentos foram conduzidos na Embrapa Suínos e Aves localizada no município de Concórdia - SC. O material utilizado na hidrólise foi proveniente de dois suínos mortos e não eviscerados, triturados e homogenizados, com peso médio de 25 kg e 63 dias de idade. O acompanhamento da hidrólise foi realizado com coletas nos tempos de 1, 2, 6, 12, 24 e 48h. As respostas avaliadas foram porcentagem de matéria hidrolisada, nitrogênio recuperado, grau de hidrólise no hidrolisado, matéria seca e cinzas do resíduo final não hidrolisado e proteína bruta final do hidrolisado líquido. Para o planejamento estatístico do estudo utilizou-se (DCCR), e os dados experimentais foram avaliados utilizando análise de regressão múltipla. A análise de variância (ANOVA) foi aplicada para validar o modelo pelo teste do ajuste. No experimento sem adição de enzimas, as temperaturas que se destacaram foram entre 52,5 ºC e 60,0 ºC, porém, temperaturas próximas a 52,5 °C ocasionaram um início de processo de putrefação após 12h. No experimento em que se utilizou enzima as concentrações mais relevantes foram entre 2,50 kg/ton e 3,70 kg/ton, e temperaturas entre 60,0 ºC e 67,5 ºC. A análise estatística dos resultados dos dois experimentos demonstraram que os diferentes ajustes de pH iniciais não apresentaram efeito para os ensaios. Os resultados dos ensaios do experimento com enzimas, apresentaram-se satisfatórios para a maioria dos parâmetros, nas 6h iniciais de hidrólise. Conforme os resultados obtidos, a enzima Alcalase foi mais eficiente do que a condição da não utilização de enzimas, para a degradação de suínos mortos triturados, obtendo-se respostas relevantes em relação as variáveis avaliadas, principalmente para porcentagem de matéria hidrolisada, parâmetro importante para este estudo. Palavras-chave: Protease. Hidrolisado enzimático. Matéria hidrolisada. Nitrogênio recuperado. Grau de hidrólise. Suinocultura. Destinação da mortalidade.Abstract: The use of biotechnological processes, such as enzymatic hydrolysis, stands out as an efficient technique to obtain several products. The objective of this work was to optimize the temperature, pH and the addition or not of protease enzyme, in the hydrolysis process in non-slaughtered crushed dead pigs. For the study, two experiments were carried out in planning the central composite rotable desing (DCCR) without and with addition of enzyme, with axial points, totaling 12 and 18 assays, respectively. In the experiment without enzyme the temperatures were tested: 49.4 °C, 52.5 °C, 60.0 °C, 67.5 °C and 70.6 °C and the initial pH adjustments were: 6.09, 6.50, 7,50, 8.50 and 8.91. In the enzyme experiment, the temperatures used were: 47.4 °C, 52,5 °C, 60,0 °C, 67,5 °C and 72,6 °C; associated with the enzyme concentrations applied: 0,50, 1,30, 2.50, 3,70 and 4,50 kg/ton; and the initial pH adjustments were: 5.82, 6.50, 7,50, 8,50 and 9,18. The experiments were conducted at Embrapa Swine and Poultry located in the city of Concórdia - SC. The used material in the hydrolysis came from two pigs that had not been eviscerated, crushed and homogenized, with a mean weight of 25 kg and 63 days of age. Hydrolysis monitoring was performed with samplingat times of 1, 2, 6, 12, 24 and 48h. The evaluated responses were percentage of hydrolyzed matter, nitrogen recovered, degree of hydrolysis in the hydrolyzate, dry matter and ashes of the final nonhydrolyzed residue and final crude protein of the liquid hydrolyzate. Statistical planning of the study was used (DCCR), and the experimental data were evaluated using multiple regression analysis. The analysis of variance (ANOVA) was applied to validate the model by the fit test. In the experiment without addition of enzymes, the temperatures that stood out were between 52,5 °C and 60,0 °C, but temperatures close to 52,5 °C caused a process of putrefaction to begin after 12h. The most relevant enzyme concentrations were between 2,50 kg/ton and 3,70 kg/ton, and temperatures between 60,0 ºC and 67,5 ºC. Statistical analysis of the results of the two experiments showed that the different initial pH adjustments had no effect for the assays. The results of the experiments of the enzyme experiment were satisfactory for the majority of the parameters in the initial 6h of hydrolysis. According to the results, the Alcalase enzyme was more efficient than the non-enzyme condition for the degradation of crushed dead pigs, obtaining relevant responses in relation to the evaluated variables, mainly for the percentage of hydrolyzed matter, an important parameter for this study. Key words: Protease, Enzymatic hydrolyzate, Hydrolyzed matter, Nitrogen recovered, Degree of hydrolysis, Swine culture, Mortality destination