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71 FONTES E APLICAÇÕES DE TANINOS E TANASES EM ALIMENTOS Vania BATTESTIN* Luis Katsumi MATSUDA* Gabriela Alves MACEDO* *Faculdade de Engenharia de Alimentos – Departamento de Ciência de Alimentos - 13083-862, UNICAMP – Campinas - SP-Brasil RESUMO: Os taninos ocorrem em uma ampla variedade de vegetais, são classificados em hidrolisáveis e condensados. O ácido tânico é um tanino hidrolisável, que é quebrado por enzimas. São utilizados para estabilização da cerveja, curtimento de pele e produção de resinas. Atualmente, são empregados em processos biotecnológicos para produção de enzimas como a tanase, que hidrolisa ésteres e ligações laterais de taninos hidrolisáveis produzindo ácido gálico e glicose. A maior aplicação desta enzima tem sido para produção de ácido gálico, que é utilizado na produção de trimetropim e sínteses de ésteres como propil galato, usado como antioxidante na indústria de alimentos. A enzima também é aplicada no processamento de cerveja e clarificação de sucos, processamento de chás instantâneos e tratamento de efluentes contaminados com compostos fenólicos. PALAVRAS-CHAVE: Taninos; tanase; biotecnologia; alimentos. Introdução Os taninos ocorrem em uma ampla variedade de vegetais, podendo ser encontrados nas raízes, na casca, nas folhas, nos frutos, nas sementes e na seiva. São classificados em dois grupos: taninos hidrolisáveis e condensados. Tanase é uma enzima extracelular, induzível, produzida na presença de ácido tânico por fungos, bactérias e leveduras 1. Embora existam muitas aplicações industriais da tanase em potencial, poucas são efetivamente empregadas devido essencialmente ao custo de produção da enzima, que ainda é elevado. A enzima tem vasta aplicação na indústria de alimentos, sucos, cervejaria, cosméticos, farmacêutica e indústria química. Ela é principalmente utilizada para produção de ácido gálico, chás instantâneos, na estabilização da cor do vinho, refrigerantes a base de café, processo de tratamento de couro, detanificação de alimentos e para tratamento de efluentes na indústria de couros 21. Taninos Os taninos pertencem a um grupo de compostos fenólicos provenientes do metabolismo secundário das plantas e são definidos como polímeros fenólicos solúveis em água que precipitam proteínas 17. Apresentam alto peso molecular (500-3000 Da) e contém grupos hidroxila- fenólicos em quantidade suficiente para permitir a formação de ligações cruzadas com proteínas 12. O conteúdo de taninos nas plantas pode variar de acordo com as condições climáticas e geográficas, podem apresentar uma composição química variada, sendo muitas vezes, pouco conhecida. Na forma não oxidada, os taninos reagem com proteínas através de pontes de hidrogênio ou ligações hidrofóbicas. Quando não oxidados, os taninos se transformam em quinonas, as quais formam ligações covalentes com alguns grupos funcionais das proteínas, principalmente os grupos sulfídricos da cisteína e -amino da lisina 28. Os taninos são amplamente distribuídos dentro do reino vegetal, sendo comuns tanto em espécies gimnospermas como angiospermas. Dentro das angiospermas, os taninos são mais comuns nas dicotiledôneas do que nas monocotiledôneas. Algumas famílias de dicotiledôneas ricas em taninos são as leguminosas, anacardiaceas, combretaceas, rhizoporacea, mirtacea, polinaceae. Os taninos são encontrados principalmente nos vacúolos das plantas. Nestes locais eles não interferem no metabolismo da planta, somente após lesão e morte das plantas agem e têm metabolismo eficiente 28 . Algumas madeiras apresentam teor de polifenóis acima de 35% como o cerne do Quebracho 24, a casca de Acácia Negra e de espécies provenientes de manguezal também possuem altos teores de polifenóis 23. A maioria dos vegetais é portador de tanino, podem ser encontrados nas raízes, no lenho, na casca, nas folhas, nos frutos, nas sementes e na seiva. O teor e a espécie de tanino variam, não só de um vegetal para outro como também de uma parte para outro do mesmo vegetal conforme Tabela 01 34. Alim. Nutr., Araraquara, v.15, n.1, p.63-72, 2004 72 Produtos Teor de tanino Referência Abacaxi 0,81 % Santos et al., 2001 Folha Caule 0,61 % Santos et al., 2001 Sorgo 0,60 – 2,61 % Rodrigues, 1991 Mandioca 0,62 – 1,11 % Carvalho et al., 1993 Cajú 0,35 – 0,72 % Embrapa 1992 Café (casca) 1,31 – 2,97 % Filho et al., 2000 Folha de couve flor 0,21 g/100mg Santos et al., 2000 Folha de brocóli 0,325 g/100mg Santos et al., 2000 Couve 0,290 g/100mg Santos et al., 2000 Taioba Folhas 1,0 g/100mg Santos, 2000 Limbo 1,17 g/100mg Santos, 2000 Caule 0,82 g/100mg Santos, 2000 Tabela 01 - Teor de taninos totais em algumas espécies vegetais. Estrutura e fontes dos taninos As principais características dessa classe de compostos são: solubilidade em água, exceto os de elevado peso molecular; possuem a habilidade de ligar-se a proteínas, combinar-se com celulose e pectina para formar complexos insolúveis 30. Os taninos são classificados em dois grupos: taninos hidrolisáveis e taninos condensados ou proantocianidinas 32, 9. a) Taninos hidrolisáveis: Os taninos hidrolisáveis estão presentes em folhas, galhos, cascas e madeiras de várias árvores como por exemplo: Terminalia, Phyllantus e Caesalpina, dentre outros gêneros. São constituídos de misturas de fenóis simples, tais como o pirogalol e ácido elágico, e também ésteres do ácido gálico ou digálico com açúcares, como a glicose 19. Os taninos hidrolisáveis são unidos por ligações éster-carboxila, sendo prontamente hidrolisáveis em condições ácidas ou básicas 15. A unidade básica estrutural desse tipo de tanino é um poliol, usualmente D-glucose, com seus grupos hidroxilas esterificados pelo ácido gálico (galotaninos) ou pelo hexadihidroxifênico (elagitaninos). A Figura 01 mostra a estrutura química do ácido tânico (tanino hidrolisável). • Galotaninos: A Figura 02 mostra a estrutura química dos galotaninos. Os grupos fenólicos que esterificam o núcleo glicosídico são constituídos por ácido gálico (ou galoil), seu dímero ou um oligômero conforme Figura 03. As moléculas são usualmente compostas de um núcleo de glicose e 6 a 9 grupos galoil. O mais comum dos galotaninos é o ácido tânico (Figura 01) 30. FIGURA 1 - Estrutura química de tanino hidrolisável 26. FIGURA 2 - Estrutura molecular de galotaninos 7 HO HO C O O HO HO C O C O O O O HO HO HO O C O HO HO C O HO HO O HO OH HO O O C O COOH HO m n OH OH HO C O O (l,m,n = 0,1,2 ou 3) l HO HO HO HO HO R O CO O O RO R OR OR Alim. Nutr., Araraquara, v.15, n.1, p.63-72, 2004 73 FIGURA 3 - Estruturas moleculares dos ácidos gálico (A) e digálico (B)7 • Elagitaninos: A Figura 04 mostra a estrutura molecular de elagitaninos. Nesta classe de taninos, os grupos fenólicos utilizados são moléculas de ácido hexahidroxidifênico (Figura 05), que pode espontaneamente se dehidratar para formar sua dilactona estável, o ácido elágico conforme FIGURA 4 - Estrutura molecular de elagitaninos 7 FIGURA 05 - Estrutura molecular do ácido hexahidro- xidifênico 7 FIGURA 06 - Estrutura molecular do acido elágico 7 HO HO HO O C O O O O C OO O O C O C OC HO HO HO HO HO HO HO HO HOHO HO HO HO HOHO O HO C OC HO HOHO HO HO HO O O O O HO HO Família Espécie Tipo de tanino Anacardiaceae Rhus sp Galotaninos, elagitaninos Leguminosae Caesalpinia sp. Acacia sp Galotaninos, elagitaninos Galo-, galatos catequina Fagaceae Quercus sp. Castanea sp. Galotaninos, elagitaninos Elagitaninos Combretaceae Terminalia sp. Elagitaninos Myrtaceae Eucalyptus sp. ElagitaninosTabela 2 - Ocorrência de taninos hidrolisáveis em vegetais e árvores Fonte: HARVEY 16 (A) OH OH OHC OH O OH (B) O OH OH C OH OH OH OHC O A Figura 07 mostra as relações de biossíntese entre diferentes compostos de taninos hidrolisáveis. FIGURA 7 - Metabolismo do ácido gálico (G) em taninos hidrolisáveis: pentagaloilglicose é o precursor dos galotaninos (GT) e elagitaninos (ET)16 G G O O O OGGO O G G O OG GO OGOG OG 1 OH OH OH OH OHOH O O O OGO O O OH O O OH O OH O O H OH H O ET GT ET ET ET ET ET Pentagaloilglicose GO GO OG O OG OG 1 2 3 4 5 GO GO OG O OG OG 1 2 3 4 5 G G G G G O O O G O O CO HO HO O HO HO CO HO HO HO O O O OG O G O G HO CO O G HO HO HO HO HO HO OC O O O OCCO CO C O O H HO HO HO HO HO HO HO HO HO HO O 1 G G O O OG OG O O CO HO HO HO O HO HO CO HO HO HO O OC O O OG OG OG O composto central, pentagaloilglicose, é o ponto inicial para a síntese de muitas estruturas complexas de taninos, consiste em um polyol central, como a glicose, a qual é cercada por diversas unidades de ácido gálico. Adicionalmente, as unidades de ácido gálico podem ser unidas através de ligações depsídicas conforme indica Figura 08. mostra Figura 06. O ácido tânico é um típico tanino hidrolisável, que é quebrado por enzimas a glicose e ácido gálico 18. A Tabela 02 apresenta os taninos hidrolisáveis que são sintetizados por uma ampla variedade de vegetais e árvores e muitos desses tem sido usados como alimentação animal 16. Alim. Nutr., Araraquara, v.15, n.1, p.63-72, 2004 74 FIGURA 8 - Exemplo de uma ligação depsídica que é formada entre o grupo fenólico superior e o grupo inferior de uma unidade de ácido gálico 16. b)Taninos condensados Os taninos condensados (TC) ou proantocianidinas são constituídos por unidades flavanol: flava-3-ols (catequina) ou flavan 3,4-diols (leucoantocianinas). Eles estão presente em maior quantidade nos alimentos normalmente consumidos 12, 32. Os TC podem conter duas a cinqüenta unidades flavanóides; possuem estruturação complexa; são resistentes à hidrólise, mas podem ser solúveis em solventes orgânicos aquosos, dependendo de sua estrutura. A Figura 09 ilustra a estrutura química dos taninos condensados. Os pigmentos antocianidinas são os responsáveis por um vasto conjunto de nuances rosa, vermelha, violeta e azul em flores, folhas, frutos, sucos e vinhos. Também são responsáveis pela adstringência de frutas, sucos e vinhos, e em muitos casos são compostos bioativos em plantas medicinais 30. HO HO O O açúcar O HOHO O HO Ligação depsidica parte superior ácido gálico parte inferior ácido gálico OH OH OH OH OH OH O O OH HO HO OH R É interessante notar que muitas espécies produzem tanto galotaninos ou elagitaninos, enquanto outras produzem misturas complexas contendo galotaninos, elagitaninos e taninos condensados. Por exemplo, Acácia, Acer e Fagaceae são conhecidas por produzirem ambos os taninos, condensados e hidrolisáveis 6, 25. Importância industrial dos taninos a) Estabilização da cerveja: A cerveja é um produto de origem vegetal, susceptível a alterações em sua composição e estabilidade físico-química, e que contém gás carbônico (CO2), álcool etílico, diversos sais inorgânicos e aproximadamente 800 compostos orgânicos. Um método para reduzir a concentração protéica na cerveja é a utilização de ácido tânico (tanino hidrolisável). A quantidade de ácido tânico a ser dosada depende de vários parâmetros, como matérias-primas empregadas, conteúdo de proteínas ácidas, número de células de levedura, tempo de maturação e temperatura, teor de oxigênio e especificações de qualidade (tempo de prateleira - shelf life, estabilidade contra turvação e estabilidade organoléptica). O objetivo é reduzir a concentração de proteínas através de precipitação como complexos tanino-proteicos, que são retirados da cerveja através de sedimentação ou centrifugação/filtração 31. b) Curtimento de pele animal: Um dos segmentos industriais que se utiliza matéria prima proveniente dos vegetais é o de curtimento de pele animal para sua transformação em couro e nesse setor ocupa papel destacado a utilização de tanino vegetal 23. c) Produção de resinas: Em geral, as resinas utilizadas na indústria de painéis de madeira são obtidas a partir de produtos derivados do petróleo. Entretanto, as resinas produzidas com tanino vegetal podem apresentar características de ligação interna, viscosidade e tempo de formação de gel semelhantes ás resinas comerciais conhecidas. Um aspecto importante para o emprego de tanino na produção de adesivos é o seu teor de componentes polifenóis reativos (condensáveis). Na determinação do teor de polifenóis, os taninos do tipo flavonol são precipitados através da condensação com formaldeído em meio ácido (reação de Stiasny) 23. Degradação de taninos Bhat et al. 7 foram os primeiros a reportar que o ácido tânico (tanino hidrolisável) podia ser degradado por linhagens de Aspergillus niger. A maioria das espécies fúngicas tem sido utilizadas para a biodegradação de efluentes da indústria de couros, pertencentes ao gênero Aspergillus e Penicillium. A degradação dos taninos pode se dar através de bactérias, fungos, leveduras, tanase microbiana, e interações com a microflora do tratogastrointestinal de ruminantes. Tanase Tanino acil hidrolase conhecida como tanase (EC 3.1.1.20) é uma enzima que hidrolisa ésteres e ligações laterais de taninos hidrolisáveis produzindo glicose e ácido gálico5. Tanase é uma enzima extracelular, induzível, produzida na presença de ácido tânico por fungos, bactérias e leveduras1. A Figura 10 mostra a reação de hidrólise do ácido tânico. FIGURA 9 - Estrutura química de tanino condensado 22. Alim. Nutr., Araraquara, v.15, n.1, p.63-72, 2004 75 3.1.1.20 COOH OH OH OH 9 + CH OR2 1 OR2 OR2 OR2 OR2 1 O 1 CH OH2 OH OR2 C=O OH OH R1 C=O OHOH O C=O OH OH OH R2 OH OH OH O FIGURA 10 - Hidrólise do ácido tânico, R1 (galoil) e R2 (digaloil) 2. A primeira decisão para o desenvolvimento do processo de produção de enzimas é a seleção da linhagem do microrganismo. Enzimas extracelulares são preferidas, pois dispensam métodos de ruptura da célula, os quais são dispendiosos 10. Propriedades da tanase A tanase é uma glicoproteína esterase formada predominantemente por um ácido gálico esterase e uma depsidase. A tanase pode ser separada em duas esterases, uma esterase específica para ésteres alifáticos como metil galato, e outra depsidase que hidrolisa ligações depsídicas como ácido m-digálico conforme mostra Figura 11. A tanase presenta pH estável na faixa de 3.5-8.0, com pH ótimo entre 5.5-6.0, temperatura de estabilidade entre 30ºC e 60ºC, ótima na faixa de 30-40ºC, ponto isoelétrico de 4.0-4.5 e massa molecular entre 180kDa e 300kDa. Estas propriedades dependem fortemente das condições de cultura e também da linhagem utilizada. A tanase é inibida por Cu2+, Zn2+, Fe2+, Mn2+ e Mg2+ e é inativada pela ação de o-fenantrolina, EDTA, 2- mercaptoetanol, tioglicolato de sódio, sulfatos e cloretos de magnésio e cálcio 2. C MeO O OH OH OH HOOC OH OH O C O OH OHHO FIGURA 11 - Tanase esterase e depsidase 17. Aplicações industriais da tanase Embora existam muitas aplicações industriais da tanase em potencial, poucas são efetivamente empregadas devido essencialmente ao custo de produção da enzima, que ainda é elevado. A enzima tem vasta aplicaçãona indústria de alimentos, sucos, cervejaria, cosméticos, farmacêutica e indústria química. Ela é principalmente utilizada para produção de ácido gálico, chás instantâneos, na estabilização da cor do vinho, refrigerantes a base de café, processo de tratamento de couro, detanificação de alimentos e para tratamento de efluentes na indústria de couros 5. a) Chá instantâneo: Uma das principais aplicações industriais da tanase é o emprego no processamento de chá instantâneo, a fim de eliminar complexos insolúveis indesejados, conhecidos como “creme de chá”, resultados da polimerização de polifenóis (taninos) e da interação de cafeína e proteínas com tais componentes, fenômeno que ocorre quando a bebida é mantida a baixas temperaturas. A utilização de tanase evita o emprego de substâncias químicas para a eliminação do creme, garantindo um produto final de excelente qualidade, solúvel em água e caracterizado pelo alto conteúdo de componentes aromáticos e coloração apropriada 33. A Figura 12 mostra o processo de desesterificação dos compostos fenólicos pela tanase para fabricação de chás instantâneos. OH OH OH C O R O Tanase Água ROH + OH OH OH C OH O Ácido Gálico FIGURA 12 - Desesterificação dos compostos fenólicos pela tanase 22. b) Fabricação de Vinhos: Na fabricação de vinhos, a aplicação de tanase nos resíduos do tratamento de uva favorece a remoção de compostos fenólicos, estabilizando e incrementando a qualidade dos vinhos 22. Cerca de 50% da coloração do vinho se deve à presença de taninos; a oxidação destes componentes (em contato com o ar, gerando quinonas) pode causar uma turbidez indesejável e conseqüentemente perda de qualidade do produto final. Tal turbidez pode ser evitada com o emprego da tanase, que impede a reação de oxidação2. c) Clarificação de sucos: A tanase também é utilizada como agente clarificador em alguns sucos de frutas e em bebidas geladas a base de café, onde seu uso se concentra na remoção de compostos fenólicos presentes no material vegetal a fim de evitar sua complexação e precipitação 21. d) Tratamento de efluentes: Adicionalmente a tanase tem um grande potencial de aplicação no tratamento de efluentes resultantes do processamento de couro, e ácido tânico. Estes efluentes contêm altas quantidades de taninos, principalmente polifenóis, perigosos poluentes. O uso de tanase, a fim de decompor os taninos presentes, constitui em um tratamento de baixo custo e alta eficácia na remoção Alim. Nutr., Araraquara, v.15, n.1, p.63-72, 2004 76 deste composto. e) Produção de ácido gálico: Segundo Banerjee et al. 5 o ácido gálico tem várias aplicações na indústria química e farmacêutica. É utilizada para síntese de propil galato, pirogalol, trimetropim e resinas semicondutoras. O propil galato é uma substância amplamente utilizada como aditivo na indústria de alimentos e como antioxidante em óleos e produtos ricos em lipídeos. A Figura 13 mostra o processo de produção do propil galato na presença de n- propanol usando tanase. O pirogalol é utilizado como conservante na indústria de alimentos22, o trimetropim é uma droga antibacteriana util izada na indústria farmacêutica 2. HO OH COOC H OH Propil Galato + Glicose + n-PropanolTanase 3 7 GA-(GA)n-O GA-(GA)m-O O-(GA) -GAI O GAO O GA (l,m,n=0,1,2 ou 3) Ácido Tânico FIGURA 13 - Produção de propil galato 35. f) Ração animal: As aplicações de enzimas em rações para dietas animais vêm crescendo muito na ultima década. Os efeitos antinutricionais dos taninos são bem conhecidos: complexam-se com proteínas indisponibilizando-as, reduzindo o valor nutricional da dieta. O sorgo é geralmente utilizado como um complemento de rações animais. No entanto, vários cultivares de sorgo apresentam um alto conteúdo de taninos. A utilização desta enzima pode ser efetuada de duas diferentes formas: por contato direto dos extratos enzimáticos com o material a ser tratado, hidrolisando-se os polifenóis e evitando-se uma polimerização indesejada; ou pelo cultivo de linhagens de fungos produtores de tanase em substratos ricos em taninos, os quais são degradados a compostos simples, caracterizados pela sua semelhante forma de não se polimerizar ou não formar complexo com as proteínas e/ou cafeína presente nos materiais brutos. A fim de reduzir custos e viabilizar o uso de tanase, faz se necessária à realização de estudos em diversas áreas de pesquisa a respeito da produção de tanase fúngica em escala industrial. Por esta razão, é necessário que se alcance um completo entendimento a respeito da regulação, capacidade catalítica, especificidade e aspectos de otimização desta produção em escala industrial 2. Produção de tanase microbiana Tanino acil hidrolase (TAH) pode ser obtida a partir de fontes vegetal, animal e microbiana. A tanase está presente em muitas plantas ricas em taninos como myrobalan (Terminalia chebula), divi divi (Caesalpinia coriaria), dhawa (Anogeissus latifolia), konnam (Cassia fistula), babul (Acacia arabica) e avarum, principalmente em suas frutas, folhas, galhos e nas cascas 4. De fontes animais, TAH pode ser extraído do intestino bovino e das mucosas dos ruminantes. O meio microbiológico é a fonte mais importante de obtenção da tanase, uma vez que as enzimas produzidas desta forma são mais estáveis do que aquelas obtidas por outros meios. Além disso, microrganismos podem produzir TAH em altas quantidades e de maneira contínua, com conseqüente aumento de rendimento. Adicionalmente, microrganismos podem ser submetidos a uma manipulação genética, resultando num aumento das concentrações de atividade de tanase. É importante salientar que ainda não foram executados estudos envolvendo a produção de enzima, utilizando estas técnicas 4. Deschamps et al. 11 isolaram linhagens bacterianas capazes de degradar o ácido tânico e compostos correlatos de casca de pinheiro e carvalho em apodrecimento. A linhagem identificada como Cândida sp K1 na presença de ácido tânico, produz tanase extracelular. Candida é a única linhagem de levedura, estudada como produtora de TAH. Aceita-se, em geral, que as bactérias são muito sensíveis à presença de ácido tânico, porém bactérias como Bacillus, Corynebacterium, Klebsiela, Streptococcus bovis e Selemonas ruminantium são capazes de crescer neste composto e também de degradá-lo. Entretanto, os microrganismos mais estudados são os fungos filamentosos, entre eles Assochyta, Aspergillus, Chaetomiun, Mucor, Myrothecium, Neurospora, Rhizopus, Trichothecium e Penicillium. Adicionalmente, também foram estudadas as linhagens de Fusarium e Trichoderma 22. Recentemente, um estudo comparou a produção da enzima TAH por várias espécies de fungos, encontrando Fusarium solani, Trichoderma viride e Aspergillus fischerii como os melhores produtores da enzima do que o Aspergillus niger, a linhagem mais utilizada e caracterizada como a melhor produtora de TAH 3. É necessário considerar que para uso industrial, os microrganismos produtores de TAH devem ter o certificado GRAS (Generally Recognized as Safe – Reconhecido como Seguro) e não produzir antibióticos. Apesar de vários microrganismos produzirem tanase, estas não são igualmente ativas com todos os taninos hidrolisáveis. As tanases de leveduras são efetivas somente na decomposição do ácido tânico, em contrapartida as tanases bacterianas e fúngicas são eficientes na degradação de ácido tânico e outros taninos hidrolisáveis que ocorrem na natureza 30. A tanase pode ser produzida por fermentação Alim. Nutr., Araraquara, v.15, n.1, p.63-72, 2004 77 FIGURA 14 - Comparação da produção de tanase por A. niger PKL 104 em três diferentes tipos de fermentação: sólida, líquida e submersa 21. 160 120 80 40 0 0 2 4 6 8 Tabela 3 - Fontes de carbono e temperaturas utilizadas para a síntese de tanase pordiferentes fungos filamentosos em fermentação submersa. Fonte: PINTO 30. Microrganismo Fonte de carbono Concentração g/L Temperatura °C Aspergillus flavus Ácido tânico 1,0 30 Aspergillus niger Ácido tânico Sacarose 20,0 30,0 28 Penicillium chrysosporium Ácido tânico Sacarose 20,0 20,0 28 Aspergillus niger LCF8 Extrato de tanino ------- 33 Aspergillus awamori Ácido tânico 25,0 - 45,0 37 líquida, submersa e sólida. Fermentação líquida em superfície: Poucos trabalhos tratam da produção de tanase por este tipo de processo. Ganga et al.14 testaram diferentes espécies de Aspergillus e diferentes meios de cultura, e em todos os experimento afirmaram que a atividade de tanase foi significativamente maior nos extratos celulares, indicando que a enzima seria preferencialmente intracelular. Lekha et al 21, observaram que a enzima é completamente intracelular nas primeiras 48 horas de fermentação, sendo excretada após esse tempo. Esta fermentação torna-se inviável tecnicamente devido à baixa produtividade da enzima 30. Fermentação Submersa: A tanase é produzida na presença de um indutor, assim a utilização do ácido tânico como indutor ou única fonte de carbono, é fundamental (Tabela 03). Apesar de outras fontes de carbono poderem estar presentes nos meio, a concentração de ácido tânico é o fator predominante na produção de tanase. Diferentes fontes de nitrogênio, inorgânicas e orgânicas, como sulfatos de amônio, nitrato de sódio e peptona, têm sido utilizados para a produção de tanase 30. Fermentação sólida: O termo fermentação sólida ou fermentação semi-sólida aplica-se ao processo de crescimento de microrganismos sobre substratos sólidos sem a presença de água livre circulante. A água presente nestes sistemas encontra-se complexada com a matriz sólida, formando uma fina camada adsorvida à superfície das partículas 30. O primeiro relato sobre síntese por fermentação sólida é relativamente pequeno quando comparado a outras enzimas produzidas por este processo e, a maioria foi publicada nesta última década. O primeiro relato de produção de tanase por fermentação sólida data de 1917, onde se utilizou a linhagem de Aspergillus oryzae crescendo sobre farelo de trigo. Neste trabalho observou-se que a produção de tanase era maior à medida que se aumentava a concentração de tanino no meio. A partir de 20% de tanino, o crescimento do fungo foi inibido 22. Segundo Lagemaat et al. 20 a fermentação sólida para a produção de enzimas oferece um grande número de vantagens sobre o método de fermentação submersa e líquida convencional. O meio de produção é simples, utiliza subprodutos agroindustriais ricos em taninos como casca de uva, cajú, café ou subprodutos como farelo de trigo, arroz ou aveia, acrescidos de ácido tânico. Lekha et al.21, estudaram o processo de produção de tanase por fermentação sólida utilizando farelo de trigo com 6% de ácido tânico. A adição de nitrogênio e sais minerais não apresentou efeito na produção de tanase provavelmente porque o farelo de trigo já fornecia carbono, nitrogênio e outros fatores de crescimento necessários. Nishira & Mugibayashi 27 estudaram a produção de tanase em farelo de trigo com 4% de tanino por diferentes fungos: Penicilium, Aspergillus, Rhizopus, Thricothecium roseum, Mucor ptanii, Neurospora, Myrothecium verrucaria e Chaetomicium lobosum, a 25ºC por um período de 3 a 10 dias. As linhagens que apresentaram maior produção foram Aspergillus e Penicillium. O processo de fermentação sólida oferece aplicações promissoras para produção de compostos bioativos, enzimas e ácidos orgânicos que podem ser gerados por diferentes subprodutos agrícolas como resíduos de batata doce, beterraba e cenoura. Além deste aspecto, os volumes do fermentador e de efluentes resultantes podem ser menores 20. Estudos comparativos da produção de tanase por A . niger empregando três métodos de fermentação revelaram que a fermentação sólida produziu 2,5 a 4,8 vezes mais enzima Alim. Nutr., Araraquara, v.15, n.1, p.63-72, 2004 78 Produto/Processo Microrganismo principal Substrato ENZIMAS Pectinases Lentinus edodes Resíduos de frutas Aspergillus niger Farelo de trigo e café Hemicelulases Aspergillus terreus Palha de trigo Aspergillus tamarii Palha de trigo, sabugo de milho, bagaço de cana Celulases Trichoderma reesei Palha de trigo, farelo de trigo, sabugo de milho Bacillus subtilis Resíduos de banana Amilases Aspergillus niger Farelo de trigo, resíduos de chá Aspergillus sp Farelo de trigo Protease Rhizopus oryzae Farelo de trigo Bacillus subtilis Farelo de trigo Tanase Aspergillus niger Farelo de trigo, Espuma de poliuretano Penicillium glabrum Espuma de poliuretano Fonte: PINTO 30 Tabela 4 - Aplicações da Fermentação sólida do que as fermentações submersa e líquida, respectivamente conforme indica a Figura 14 21. O tempo ótimo de produção foi de apenas 3 dias, com 6 dias para outros métodos. O trabalho observou ainda que através da fermentação sólida, a tanase foi extracelular e mais estável do que as produzidas por fermentação líquida e submersa. Estes estudos indicam claramente as vantagens da fermentação sólida na produção de tanase. Um grande número de enzimas comerciais extracelulares (protease, amilase, pectinase, amiloglucosidade e renina) são produzidas com sucesso por fermentação sólida no Japão 8. O interesse da fermentação sólida para a produção de compostos de importância comercial é conseqüência da demanda por produtos com menor custo de produção. A exploração adequada da fermentação sólida pode significar a redução do custo de produção de tanase. O uso de resíduos agroindustriais pode ajudar não somente a reduzir a poluição ambiental, mas também agregar valor às indústrias processadoras29. Estima-se que a produção de enzimas comerciais por fermentação sólida represente somente 5% do mercado de vendas de enzimas 13. Os pontos de investigação mais explorados na fermentação sólida são: Algumas das atuais linhas de pesquisa em fermentação sólida são: Enriquecimento protéico de materiais residuais, onde microrganismos selecionados aumentam o teor protéico destes materiais de modo a serem utilizados na alimentação humana ou animal; Detoxicação de resíduos, através da eliminação de substâncias recalcitrantes que impeçam sua aplicação intensiva; A produção de compostos de alto valor agregado, como enzimas e diferentes metabólitos 30. O campo de aplicações da fermentação sólida é muito vasto. A Tabela 04 apresenta uma síntese de recentes publicações sobre o tema. Em geral, os substratos para a fermentação sólida são resíduos ou subprodutos da agroindústria. Farelos, cascas, bagaços, e outros são materiais considerados viáveis para a biotransformação por fermentação sólida. Estas matérias primas são recursos naturais renováveis e geralmente produzidos em grandes quantidades, muitas vezes tornando-se um problema ecológico e sanitário 30. Sua estrutura macromolecular podendo ser composta de celulose, amido, pectina, lignina, hemicelulose e proteínas os caracteriza como materiais extremamente heterogêneos, que servem tanto como fonte de carbono e energia como suporte para o crescimento microbiano 29. O emprego de agroresíduos ricos em taninos para produção de tanase é objetivo de alguns estudos já publicados 36. Este raciocínio deve-se ao fato de a tanase ser uma enzima induzível 2 que na presença do substrato tem sua produção evidenciada. Conclusão As tanases são enzimas com grande potencial de aplicação industrial mas com poucos casos comerciais evidenciados destas aplicações. A produção de insumos de alto valor agregado bem como detanificação de resíduos para rações ou resolução de problemas ambientais são alguns exemplos que se tornariam viáveis se o custo desta enzima fosse reduzido. Alémdeste aspecto, o estudo das características de ação da tanase ainda é pouca elucidada, dado a grande diversidade dos substratos (taninos) e a biodiversidade microbiana que sintetiza a enzima. Estes pontos por si só justificariam maior interesse e atenção ao assunto ora apresentado, de grande importância em nosso país, essencialmente agrícola. Alim. Nutr., Araraquara, v.15, n.1, p.63-72, 2004 79 BATTESTIN, V.; MATSUDA, L.K.; MACEDO, G.A. Source and application of tannin and tannase in foods. Alim. Nutr., Araraquara, v. 15, n. 1, p. 63-72, 2004. ABSTRACT: Tannins occur in an ample variety of vege- tables and are classified in condensed and hydrolysable tannins. The tannic acid is a hydrolysable tannin that is broken by enzymes. Tannins are used for stabilization of the beer and resin production. Currently, they are used in biotechnological processes for enzyme production as tannase which hydrolyses ester and depside bonds of hydrolysable tannins releasing gallic acid and glucose. The major applications of this enzyme are in the production of gallic acid, which is used for the manufacture of an trimethoprim and synthesis of esters, such as propyl gallate, used as antioxidants in the food industry. The enzyme also has its applications in the production of beer and juices as a clarifier, in the manufacture of instant tea, and the treatment of wastewater contaminated with polyphenolic compounds. KEYWORDS: Tannins; tannase; biotechnological; foods. Referências bibliográficas 1. AGUILAR, C. et al. A comparison of methods to determine Tannin Acyl Hydrolase Activity. Braz. Arch. Biol. Techonol., v.42, n.3, p. 355-361, 1999. 2. AGUILAR, C.N.; GUTIÉRREZ-SANCHEZ, G. 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