Avaliação da atividade e estabilidade da lisozima da clara de ovo submetida ao tratamento com campo magnético

Abstract

As enzimas, são catalisadores biológicos de várias reações bioquímicas por possuírem natureza principalmente proteica e apresentam uma grande especificidade pelo substrato. A lisozima é de particular interesse para o uso em sistemas alimentares, uma vez que é uma enzima que ocorre naturalmente com atividade antimicrobiana, possui ampla disponibilidade e um conhecimento detalhado de suas propriedades, moleculares, incluindo sequência e estrutura. Tratamento de enzimas com base em mudanças de temperatura e pressão, aplicação de ultrassom e de pulsos elétricos podem ser responsáveis por modificações nas suas propriedades e o resultado dessa mudança geralmente é um impedimento ou dificuldade de fixação do substrato na enzima. A aplicação de campos magnéticos, uma tecnologia de simples operação, baixo custo e mínimo impacto ambiental, vem sendo testado como meio de intensificar processos enzimáticos, uma vez que trabalhos na literatura relatam um aumento da atividade e estabilidade de certas enzimas tratadas por campos magnéticos. No entanto, estes trabalhos ainda são escassos e limitados, contemplando poucas enzimas, sendo que a maioria avalia apenas a atividade catalítica da enzima alvo sem estudar os mecanismos de ação do campo magnético e as possíveis alterações estruturais após o tratamento. Neste contexto, nesse trabalho teve-se por objetivo avaliar o efeito do campo magnético e das condições operacionais na atividade catalítica da lisozima da clara de ovo, uma proteína bastante utilizada como modelo pela ampla disponibilidade e conhecimento detalhado sobre sua estrutura nativa. Foram avaliados os efeitos do pH, forca iônica e densidade de fluxo magnético sobre a atividade catalítica desta enzima. O pH e o campo magnético apresentaram efeito significativo sobre a atividade da lisozima, sendo que, o uso do pH na faixa alcalina mais extrema (13,7) e de campo magnético de maior densidade de fluxo magnético (1,34 T) permitiram uma atividade específica residual de 212%, ou seja, um incremento de três vezes a atividade específica da enzima. Os resultados sugerem que a ativação de lisozima causada pelo tratamento magnético pode estar relacionada com as alterações no teor de a-hélice na estrutura secundária, e com o incremento do tamanho de partícula médio, facilitando o acesso do substrato ao sítio ativo da enzima. As modificações do estado natural da lisozima, função do pH e força iônica nas soluções, resultaram num aumento do tamanho de partícula médio e pequenas alterações do potencial zeta.<br>

Abstract : Enzymes are biological catalysts involved in many biochemical reactions due mainly to their protein nature and because they present a great specificity for the substrate. The lysozyme is of particular interest for the use in food systems, once it is an enzyme with antimicrobial activity, it possesses a wide availability and detailed knowledge of its molecular properties, including sequence and structure. Enzymes treatment involving temperature and pressure changes, applications of ultrasound and electrical pulses can be responsible for modifications in its properties and the result of such changes are usually associated with stereo impediment or difficulty in substrate - enzyme interaction. The application of magnetic fields, a technology of simple operation, low cost and minimal environmental impact, is being tested as a way to intensify enzymatic processes, since literature reports an increase in activity and stability of certain enzymes treated by magnetic fields. However, these papers are still scarce and limited, contemplating few enzymes, and the majority evaluates only the catalytic activity of the target enzyme without studying the mechanisms of action and the possible structural changes after the treatment. In this context, this work aims to evaluate the effects of the magnetic field and the operational conditions on the catalytic activity of the egg white lysozyme, a protein very used as a model for its wide availability and detailed knowledge about its native structure. The pH and the magnetic field showed a significant effect on lysozyme activity at the highest pH value for the most strongly alkaline range (13.7) and a magnetic field with the highest magnetic flux density (1.34 T) allowed to achieve a residual specific activity of 212%, i.e. an increase of three times the original specific activity of the enzyme. The results suggest that the activation of lysozyme caused by the magnetic treatment may be related to the changes of the a-helix content in the secondary structure, and with the average particle size increase, facilitating the substrate access to the enzyme active site. As changes in the natural state of lysozyme pH function and the ionic strength in the solutions resulted in an increase of the average particle size and small changes on the zeta potential.