Modelagen cinética de inativação térmica do peptídeo antimicrobiano P34 em sistemas alimentares

Abstract

O peptídeo antimicrobiano P34, produzido por Bacillus sp. P34, bactéria isolada do intestino do peixe Piau-com-pinta da bacia amazônica, tem potencial uso como bioconservante em alimentos, principalmente aqueles que sofrem tratamento térmico. Neste trabalho, foi realizado um estudo da modelagem cinética de inativação térmica do peptídeo antimicrobiano P34, além de calcular os parâmetros cinéticos e termodinâmicos em diferentes condições de estresse. Amostras de 1,0 ml da bacteriocina P34 em solução tampão pH 4,5, 6,0 ou 7,0 ou em solução tampão pH 7,0 com adição de 1 ou 5% de cloreto de sódio ou ainda em leite desnatado ou integral sofreram tratamento térmico entre 90°C e 120°C por até 300 min. Os resultados m ostram que a equação de reação de primeira ordem é a que melhor descreve a cinética de inativação térmica do peptídeo P34. Os valores D em pH 4,5 variaram entre 14 e 192 min, com valor z de 27 °C; em pH 6,0, esse parâmetro variou entre 2 6 e 191 min, com valor z de 33 °C; já em tampão fosfato 10 mM pH 7,0, os va lores D variaram entre 39 e 227 min com valor z de 27 °C; em pH 7,0 com adição de 1% de cloreto de sódio os valores D variaram de 28 a 245 min, com valor z de 37 °C; com a adição de 5% de sal em pH 7,0 os valor es D variaram entre 32 e 698 min, com valor z de 24 °C. A diminuição do pH reduziu a estabilidad e térmica do peptídeo P34. Em altas temperaturas a presença de sal reduziu a estabilidade térmica, enquanto nas menores temperaturas estudadas houve aumento da sua resistência. Resultados similares ocorreram em leite. Em altas temperaturas houve mais rápida inibição da atividade antimicrobiana do peptídeo P34. Os valores D, em leite desnatado, variaram entre 32 a 327 min, enquanto em leite integral, entre 17 a 194 min. Já em leite integral a 90 °C não houve inibição da atividade do peptídeo. A presença de gordura acelerou a inibição da bacteriocina, possivelmente devido ao rompimento da membrana dos glóbulos de gordura, permitindo a adsorção do peptídeo na fração lipídica em altas temperaturas. A análise termodinâmica sugere que o desdobramento da molécula do peptídeo P34 pode ser o passo determinante para a inativação térmica irreversível nas condições testadas. Os resultados mostram que o peptídeo P34 pode ser usado em condições de pasteurização ou de esterilização, mantendo parte de sua atividade antimicrobiana após o tratamento térmico.

The antimicrobial peptide P34, produced by Bacillus sp. P34, a bacterium isolated from the gut of the Piau-com-pinta fish from the aquatic environment of the Amazon basin, has potential use as bioconservante in foods, especially those that suffer heat treatment. In this work, a study was performed to analyse the applicability of various inactivation models available in the literature and their thermodynamic and kinetic parameters under different stress conditions were calculated. Aliquots of 1,0 ml of the bacteriocin at pH 4,5, 6,0 or at sodium phosphate buffer pH 7,0; and at skim or fat milk were heated in sealed tubes (1 mm of in the range of 90-120 °C for over 300 min. T he first-order model provided the best description of the kinetics of inactivation. The D values at pH 4,5 the D values ranged between 14-192 min, with z value of 27 °C; at pH 6,0 ranged from 25 to 191 min, with z value of 33 °C; at phosphate buffer at pH 7,0 ranged between 39-227 min, with z value of 38 °C; at pH 7,0 with addition of 1% of sodium chloride the D values ranged between 28-245 min, with z value of 37 °C; with the addition of 5% of the salt at pH 7,0 the D values ranged from 32 to 698 min, with z value of 24 °C. The low pH reduced the thermal stability of the peptide P34. At high temperatures the presence of salt reduced the thermal stability, while at the lower temperatures studied there was an increase of its resistence. Similar results occurred in milk. At high temperatures there was a faster inhibition of antimicrobial peptide P34. The D values, at skim milk, ranged between 32 and 327 min, while at fat milk, between 17 and 194 min. At 90 °C, in fat milk, the peptide was not inhibited. The presence of fat accelerated the inhibition of bacteriocin, possibly due to disruption of the membrane of fat globules, allowing the adsorption of the peptide in the lipid fraction at high temperatures. The thermodynamic analysis suggests that the unfolding of the molecule of the peptide P34 may be the a determining step for the irreversible thermal inactivation under the conditions tested. The results show that the peptide P34 can be used under pasteurization or sterilization conditions, manteining part of its antimicrobial activity after the thermal processing.