Valorização da fracção proteica do soro de queijo

Abstract

Os sistemas bifásicos aquosos são utilizados em muitos processos biotecnológicos, sendo a purificação de proteínas uma das suas aplicações mais importantes. O soro apesar de ser um subproduto da indústria de lacticínios, possui um elevado valor nutritivo uma vez que retém a maior parte dos componentes do leite. Cerca de 80% da proteína no soro consiste em β-lactoglobulina (βlg) e α-lactalbumina (αla) e ambas são extremamente nutritivas. O componente PP3 da fracção proteose peptonas do soro de queijo (10% da proteína do soro) é de grande interesse devido às suas propriedades funcionais, particularmente à sua capacidade emulsificante, grande afinidade para a interface óleoágua, fortes propriedades espumantes e papel bioquímico, nomeadamente de regulação espontânea da lipólise no leite. As proteínas do soro puras e no seu estado nativo têm elevado valor funcional e nutricional não encontrado noutras proteínas vulgarmente utilizadas como aditivos na indústria alimentar, pelo que tem havido um crescente interesse no seu fraccionamento. Numa primeira fase deste trabalho pretendeu-se seleccionar um sistema bifásico aquoso que permitisse a melhor separação das proteínas maioritárias do soro de queijo (βlg e αla), tendo sido testados os sistemas PEG-Reppal, PEG-Fosfato e PEG-Sulfato. Estes estudos foram efectuados inicialmente com proteínas puras e após optimizado o melhor sistema com concentrado proteico de soro fornecido pela Quinta dos Ingleses. A partição das proteínas foi caracterizada pela determinação dos coeficientes de partição, rendimentos (Yαla,S e Yβlg,I), graus de pureza e recuperações. Realizaram-se várias experiências de partição variando parâmetros como concentração e peso molecular de PEG, pH, adição de sais e força iónica. Os resultados obtidos permitem concluir que os sistemas PEG-sais parecem mais adequados para separar as duas proteínas, uma vez que permitem concentrá-las em fases distintas. Ensaios efectuados com proteínas puras no sistema 14%p/p PEG900 + 14%p/p Fosfato, pH 7,0 permitem obter um kαla = 4,39 e um kβlg = 0,16 com rendimentos de 75,9% (Yαla,S) e 93,2% (Yβlg,I) respectivamente. O sistema 18%p/p PEG900 + 14%p/p Sulfato, pH 7,0 permitiu obter um kαla = 12,80 e um kβlg = 0,34 com rendimentos de 96,7% (Yαla,S) e 83,8% (Yβlg,I) respectivamente. Numa segunda fase deste trabalho pretendeu-se por partição bifásica aquosa promover a purificação do componente PP3. O componente PP3 foi extraído do concentrado proteico de soro fornecido pela Quinta dos Ingleses. Foram testados os sistemas PEG-Reppal e PEG-Fosfato variando parâmetros como concentração e peso molecular de PEG, pH e força iónica. Os resultados obtidos permitem concluir que num sistema 16%p/p PEG4000 + 16%p/p Reppal, pH 7,0, se consegue a partição do componente PP3 para a fase superior do sistema com kPP3 = 12,30 e um rendimento de 80-90%.

Aqueous two-phase systems are used in many biotechnological applications, being the protein purification one of its most important applications. Cheese whey although being a sub product of the dairy industry, has a high nutritional value, once it retains almost all of the milk components. About 80% of the whey protein consists in β-lactoglobulin (βlg) and α- lactalbumin (αla) and both are extremely nutritive. The PP3 component of the proteose peptone fraction of cheese whey (10% of the whey protein) is of great interest because of its functional properties, particularly its emulsifying power, strong affinity for oil-water interface, strong foaming properties and biochemical role, such as spontaneous lipolysis regulation in milk. The whey proteins when pure and in their native state have an high functional and nutritional value that is not found in other proteins usually used as food additives, for this reason there has been an increasing interest in their fractionation. In a first stage of this work, the aim was the selection of an aqueous two-phase system that allowed the best separation of the major proteins in cheese whey (βlg e αla). For this purpose one tested the systems PEG-Reppal, PEG-Phosphate and PEG-Sulphate. Laboratory work was made using pure βlg and αla, and once the best system was optimised the assays were performed with whey protein concentrate from Quinta dos Ingleses. To describe the proteins partition in these aqueous two-phase systems, partition coefficients, as well as the percent yields (Yαla,S and Yβlg,I), purity degrees and percent recuperations were calculated. The influence of polyethylene glycol concentration and molecular mass, pH of the system, salts addition and ionic strength was investigated in systems composed by PEG-Reppal, PEG-Phosphate and PEG-Sulphate. The results lead to the conclusion that the PEG-salt systems seem to be the most adequate to separate both proteins in distinct phases of the system. Assays performed with pure proteins in the system 14%p/p PEG900 + 14%p/p Phosphate, pH 7,0 allowed the following parameters: kαla = 4,39 and kβlg = 0,16, with percent yields of 75,9% (Yαla,S) and 93,2% (Yβlg,I) respectively. The system 18%p/p PEG900 + 14%p/p Sulphate, pH 7,0 allowed the following parameters: kαla = 12,80 and kβlg = 0,34 with percent yields of 96,7% (Yαla,S) and 83,8% (Yβlg,I) respectively. In a second stage of this work, the aim was the purification of the PP3 component by using aqueous two-phase systems. The PP3 component was extracted from the cheese whey protein concentrate from Quinta dos Ingleses. The influence of polyethylene glycol concentration and molecular mass, pH of the system and ionic strength was investigated in systems composed by PEG-Reppal and PEG-Phosphate. The results lead to the conclusion that with the system 16%p/p PEG4000 + 16%p/p Reppal, pH 7,0, the PP3 component is partitioned in the top phase of the systemand it has a partition coefficient of 12,30 with a percent yield of 80-90%.