Desenvolvimento de formulações baseadas em biopolímeros para tratamento enzimático do grão de café com L-asparaginase

Abstract

A acrilamida é um composto de preocupação toxicológica formado durante o processamento térmico de alimentos ricos em carboidratos pela reação de Maillard. Este estudo teve como objetivo desenvolver e avaliar formulações biopoliméricas contendo a enzima L-asparaginase para o tratamento enzimático de grãos de café, visando mitigar a formação de acrilamida durante a torrefação. Foram realizados ensaios de atividade enzimática e estabilidade térmica com formulações compostas por alginato, carboximetilcelulose (CMC), metilcelulose (Methocel®) e uma combinação CMC/Methocel, submetidas a tratamentos de 40 °C, 50 °C e 60 °C. A atividade enzimática foi determinada pelo método de Nessler, enquanto a quantificação de acrilamida nas amostras torradas foi realizada por HPLC. Os resultados demonstraram que a formulação composta pelo blend CMC/Methocel apresentou desempenho superior, mantendo até 130% da atividade relativa em comparação ao controle. Nos grãos tratados, essa formulação reduziu o teor de acrilamida em cerca de 35% em relação às amostras não tratadas. A análise de textura indicou maior dureza dos grãos após o tratamento, sugerindo melhor integridade estrutural após a torrefação. De forma geral, a incorporação de L-asparaginase em matrizes biopoliméricas derivadas de celulose aumentou significativamente a estabilidade e a eficiência catalítica da enzima, configurando uma alternativa biotecnológica sustentável e de baixo custo para a obtenção de cafés mais seguros e de melhor qualidade.

Acrylamide is a compound of toxicological concern formed during the thermal processing of carbohydrate-rich foods through the Maillard reaction. This study aimed to develop and evaluate biopolymer-based formulations containing L-asparaginase for the enzymatic treatment of coffee beans, seeking to mitigate acrylamide formation during roasting. Enzymatic activity and thermal stability assays were performed with formulations composed of alginate, carboxymethylcellulose (CMC), methylcellulose (Methocel®), and a CMC/Methocel blend, subjected to heating at 40 °C, 50 °C, and 60 °C. Enzyme activity was quantified using the Nessler method, while the acrylamide content in roasted samples was determined by HPLC. The results showed that the CMC/Methocel blend provided superior thermal protection, maintaining up to 130% of relative activity compared with the control. In treated coffee beans, this formulation reduced acrylamide levels by approximately 35% relative to untreated samples. Textural analysis indicated increased grain hardness after treatment, suggesting improved structural integrity following roasting. Overall, the incorporation of L-asparaginase into cellulose-based biopolymer matrices significantly enhanced enzymatic stability and catalytic performance, representing a sustainable and low-cost biotechnological alternative for producing safer and higher-quality coffee