Development of films from casein and gelatin modified enzymatically with tripsina and transglutaminase.

Resumo: A associação de duas proteínas de estruturas diferentes, através de ligações cruzadas pela ação da transglutaminase, é uma alternativa promissora para obter filmes com propriedades desejáveis. Por outro lado, a formação de ligações cruzadas nas proteínas poderia ser otimizada se disponibilizarmos locais reconhecíveis para a ação da transglutaminase. Isto seria conseguido hidrolisando as proteínas com tripsina. Desta forma, caseína e gelatina foram hidrolisadas com tripsina até um grau de hidrólise de 5%. Depois, os hidrolisados foram polimerizados com transglutaminase. Nesta etapa, foram avaliadas diferentes condições de polimerização (concentração de enzima e proteína, temperatura e tempo de incubação) com a finalidade de conseguir a formação de polímeros de alta massa molecular, os quais, seriam capazes de formar filmes coesos. A polimerização foi avaliada através de eletroforese SDS-PAGE e determinação dos grupos amino livres pelo método TNBS. Os resultados mostraram que o tratamento dos hidrolisados com transglutaminase conduziu à formação de peptídeos de baixa massa molecular. Porém, foram elaborados filmes a partir dos polímeros obtidos da ligação cruzada (mediada pela transglutaminase) dos hidrolisados de caseína e gelatina. Também, foram elaborados filmes a partir dos hidrolisados sem polimerizar, com fins de comparação. Os filmes obtidos apresentaram-se quebradiços e pouco manuseáveis e por isso não foram caracterizados. Assim, as proteínas hidrolisadas com tripsina e polimerizadas com transglutaminase não foram capazes de formar filmes coesos. Posteriormente, foram produzidos filmes a partir dos heteropolímeros obtidos da ligação cruzada da caseína e gelatina nativa. Também foram elaborados filmes a partir das proteínas sem polimerizar, com fins de comparação. Os filmes resultantes foram caracterizados quanto às suas propriedades mecânicas, de barreira e morfológicas. Os valores de permeabilidade ao vapor de água, porcentagem de elongação e módulo de elasticidade diferiram significativamente dos encontrados para as proteínas nativas. Entretanto, a resistência à tração dos filmes não variou. A microscopia eletrônica de varredura da seção transversal dos filmes revelou que o tratamento com transglutaminase provocou algumas alterações na estrutura dos filmes. Finalmente, filmes produzidos a partir dos heteropolímeros obtidos da ligação cruzada de caseína e gelatina nativa apresentaram menor permeabilidade ao vapor de água e alta elongação quando comparado aos filmes das proteínas simples.Abstract: The association of two different structures proteins, through crosslinkings by action of the transglutaminase, is a promising alternative to get films with desirable properties. On the other hand, the formation of crosslinkings in proteins could be optimized making up recognizable places to transglutaminase action. This would be obtained by protein trypsin hydrolysis. In this way, casein and gelatin were broken into peptides with trypsin up to 5% hydrolysis degree. Later, the hydrolysates were polymerized with transglutaminase. In this stage it was evaluated different conditions of polymerization (enzyme and protein concentration, incubation temperature and time) with the purpose to obtain high molecular mass polymer formation, which, would be able to form cohesed films. The extent of crosslinking was evaluated by SDS-PAGE and free amino groups determination (TNBS). The results showed that the treatment of the hydrolysates with transglutaminase lead to the formation of peptides of low molecular mass. Anyway, films based on resulting polymers by crosslinking of the hydrolyzed casein and gelatin were elaborated. Also, films starting from hydrolysates without crosslinking were elaborated for comparison. The resulting films were difficult for handling and fragile, for this reason, they were not characterized. Thus, trypsin hydrolyzated proteins and polymerized with transglutaminase were not able to form cohesed films. Later, films based on resulting heteropolymers from native casein and gelatin crosslinking were produced. Also, films starting from proteins without crosslinking were elaborated for comparison. The films were characterized for mechanical, barrier and morphologic properties. The values of water vapor permeability, percentage of elongation and elasticity modulus were significantly different as compared with native protein films without treatment with transglutaminase. However, the tensile strength of the films did not vary. The scanning electric microscopy of the transversal section of the films disclosed that the treatment with transglutaminase caused some alterations in the structure of films. Finally, films based on resulting heteropolymers from native casein and gelatin crosslinking showed smaller water vapor permeability and high elongation when compared with simple protein films