Hydrolysis of raffinose oligosaccharides, present in soybean products, by α -galactosidases

A ingestão de grãos de leguminosas, como a soja e derivados, resulta no aparecimento de sintomas desagradáveis, destacando-se a flatulência. Flatulência é resultante do metabolismo anaeróbico de α-1,6-galactosídeos de rafinose (RO: oligossacarídeos de rafinose) presentes nos grãos das leguminosas em geral. A remoção desses açúcares poderia aumentar o consumo de alimentos derivados de soja. A hidrólise enzimática dos RO, catalisada por α-galactosidases, parece ser o tratamento mais promissor para a redução do conteúdo de RO em produtos derivados de soja. O objetivo deste trabalho foi verificar a eficiência de α-galactosidases de várias fontes para hidrolisar os RO presentes no extrato desengordurado de soja e nos produtos melaço leve e pesado. Foram testadas α-galactosidase de sementes germinadas de soja e de Tachigali multijuga , α-galactosidases de Aspergillus terreus e de Penicillium griseoroseum. O processo de purificação do extrato enzimático, obtido de sementes de soja var. Monarca, embebidas por 60 h, consistiu das etapas de crioprecipitação, precipitação ácida, fracionamento com sulfato de amônio e cromatografias de filtração em gel e de troca iônica, resultando numa preparação contendo atividade de α-galactosidase. A enzima foi purificada 19,74 vezes, com rendimento de 36,64%. Atividade máxima de α- galactosidase foi detectada em pH 5,0 a 50 °C. Cerca de 90% da atividade enzimática original foi mantida, após pré-incubação por 4 h a 40 °C. Os valores de K M ap para ρNPGal, melibiose e rafinose foram de 0,47 mM, 1,46 mM e 3,43 mM, respectivamente. A enzima hidrolisou com maior intensidade o ρNPGal, seguido por rafinose, estaquiose e melibiose. Galactose, SDS, CuSO 4 , rafinose, estaquiose e melibiose atuaram como inibidores da atividade de α-galactosidase. Os resultados dos tratamentos do extrato desengordurado de soja com a preparação enzimática contendo atividade de α-galactosidase, mostraram redução de 100% de rafinose e 53% de estaquiose, após incubação por 8 h, a 40 °C. Quando o extrato desengordurado de soja foi tratado com a α-galactosidase de Tachigali multijuga, a S1 de A. terreus e a de P. griseoroseum, constatou-se redução no teor de rafinose de 72%, 100% e 66%, e no teor de estaquiose de 49%, 100% e 100%, respectivamente, após incubação por 8 h, a 40 °C. A redução no teor de RO nos produtos melaço leve e pesado de soja, tratados com a preparação enzimática contendo atividade de α-galactosidase, foi de 100% para rafinose e 58% para estaquiose, após incubação por 8 h, a 40 °C, para ambos os produtos. Conclui-se que as α-galactosidases testadas hidrolisaram substancialmente os carboidratos não- digeríveis, rafinose e estaquiose, do extrato desengordurado de soja e dos produtos melaço leve e pesado de soja, indicando uma possível utilização destas enzimas em processos industriais, visando a diminuição dos RO e o aumento do uso da soja como fonte protéica vegetal na alimentação humana e animal.The intake of legume seeds, like soybean and its derived products, results in unpleasant symptoms, including flatulence. It results from the anaerobic metabolism of α-1,6-galactosides of raffinose (RO: Raffinose Oligosaccharides) that is generally present in legume seeds. The removal of these sugars would have a positive impact in soybean food consumption. The enzymatic hydrolysis of RO by α-galactosidase, seems to be the most promising treatment, for the reduction of RO content in derived soybean products. The objective of this work was to verity the efficiency of α-galactosidases from various sources in hydrolyze RO present in soybean extract and soybean molasses. The α-galactosidases tested were purified from germinating seeds of soybean and seeds of Tachigali multijuga, of the Aspergillus terreus and of Penicillium griseoroseum cultures. The purification process of the enzymatic extract from germinating soybean seeds at 60 h was submitted to cryoprecipitation, acid precipitation, fractionation with ammonium sulphate, gel filtration and ion exchange chromatographys, resulting in a preparation with activity for α-galactosidase. The purification factor was 19.74 fold with enzymatic activity recovery of 36.64%. Maximum α-galactosidase activity was detected in pH 5.0 and 50 °C. The enzyme maintained near 90% of its original activity after pre-incubation for 4 h at 40 °C. The K M ap values for hydrolysis of ρNPGal, melibiose and raffinose were of 0.47 mM, 1.46 mM and 3.43 mM, respectively. The highest enzyme activity was observed with ρNPGal, followed by raffinose, stachyose and melibiose. Galactose, SDS, CuSO 4 , raffinose, stachyose and melibiose inhibited the enzyme activity. The results of the treatment of soybean extract with the enzymatic preparation of α- galactosidase, after incubation for 8 h at 40 °C, showed a reduction of 100% and 53% in the raffinose and stachyose contents, respectively. When the soybean extract was treated with α-galactosidases of T. multijuga, S1 of A. terreus and P. griseoroseum, a reduction of 72%, 100% and 66%, and of 49%, 100% and 100%, it was verified in the raffinose and stachyose contents, respectively, after incubation for 8 h, at 40 °C. The reduction in the level of RO in the soybean molasses, treated with the enzymatic preparation with α- galactosidase activity, was from 100% for raffinose and 58% for stachyose, respectively, after incubation for 8 h, at 40 °C. In conclusion, it was observed that the α-galactosidases tested in this study, were able to hydrolyze substantially the non digestible carbohydrates (raffinose oligosaccharides) present in soybean extract and soybean molasses, indicating a possible use of these enzymes in the industrial process, seeking the decrease of RO and the increase of the use of the soybean as a source of vegetable protein for human and animal feeding.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio