Inteligência artificial aplicada a hidrólise enzimática da lactose: melhorando o controle dos processos industriais
DOI:
https://doi.org/10.5433/1679-0359.2022v43n4p1637Palavras-chave:
Beta-galactosidase, Crioscopia, HPLC, Inteligência artificial, Lactose.Resumo
O principal carboidrato do leite é a lactose e a sua absorção ocorre devido à hidrólise enzimática, gerando glicose e galactose. A intolerância à lactose é a redução da capacidade de hidrólise intestinal devido à hipolactasia, gerando a necessidade do consumo de alimentos lácteos com baixo teor deste carboidrato. As enzimas beta-galactosidase são utilizadas nas indústrias de laticínios para hidrolisar a lactose, proporcionando ao consumidor intolerante a possibilidade de ingerir os produtos lácteos sem prejuízos à saúde. Para quantificar o conteúdo de carboidratos resultante da hidrólise enzimática, são utilizados métodos analíticos alternativos e oficiais. O objetivo deste estudo foi avaliar a hidrólise enzimática de duas enzimas industriais distintas produzidas pelos microrganismos Bacillus licheniformis e Kluyveromyces lactis, através de três métodos analíticos: método enzimático, crioscopia e HPLC. A inteligência artificial foi utilizada para melhorar o controle dos processos industriais. Após a adição das enzimas ao leite desnatado, foi realizada a cinética de tempo coletando as amostras no tempo 0, a cada 10 minutos até completar 1 hora de reação e a cada 30 minutos até o fechamento das 5 horas de reação de hidrólise. Em 97% dos casos observados a diminuição da concentração de lactose por HPLC acompanhou o aprofundamento do ponto crioscópico. As medições de glicose por absorbância e HPLC foram correlacionadas (r = 0,79; p < 0,01), mas não concordantes (p < 0,01). Concluiu-se que, por meio da inteligência artificial, é possível estimar indiretamente a concentração de lactose a partir de um algoritmo que associa a crioscopia e a concentração de glicose.Downloads
Referências
Beloti, V. (2015). Fatores que interferem na quantidade e composição do leite produzido. In V. Beloti, R. Tamanini, L. A. Nero, M. A. S., Moreira, L. C. C., Silva, R. da, Fagnani, & K. T. M. G. Reis (Eds.), Leite: obtenção, inspeção e qualidade (Cap. 2, pp. 35-50). Londrina.
Borin, A., Ferrão, M. F., Mello, C., Maretto, D. A., & Poppi, R. J. (2006). Least-squares support vector machines and near infrared spectroscopy for quantification of common adulterants in powdered milk. Analytica Chimica Acta, 579(1), 25-32. doi: 10.1016/j.aca.2006.07.008
Brito, A. B. N., & Giulietti, M. (2007). Study of lactose crystallization in water-acetone solutions. Crystal Research and Technology, 42(6), 583-588. doi: 10.1002/crat.200610867
Churakova, E., Peri, K., Vis, J. S., Smith, D. W., Beam, J. M., Vijverberga, M. P., Stora, M. C., & Winter, R. T. (2019). Accurate analysis of residual lactose in low-lactose milk: Comparing a variety of analytical techniques. International Dairy Journal, 96, 126-131. doi: 10.1016/j.idairyj.2019.02.020
Dutra-Rosolen, M., Gennari, A., Volpato, G., & Volken de Souza, C. F. (2015). Lactose hydrolysis in milk and dairy whey using microbial beta Galactosidases. Enzyme Rsearch, 2015, 1-7. doi: 10.1155/2015/806 240
Garballo-Rubio, A., Soto-Chinchilla, J., Moreno, A., & Zafra-Gómez, A. (2018). Determination of residual lactose in lactose-free cow milk by hydrophilic interaction liquid chromatography (HILIC) coupled to tandem mass spectrometry. Journal of Food Composition and Analysis, 66(1), 39-45. doi: 10.1016/j.jfca. 2017.11.006
Gonzaga, N., Watanabe, L. S., Mareze, J., Madeira, T. B., Tamanini, R., Rios, E. A., Nixdorf, S. L., & Beloti, V. (2019). Green method using water for lactose and lactulose extraction and determination in milk by high-performance liquid chromatography with refractive index detection. LWT - Food Science and Technology, 113, 1-6. doi: 10.1016/j.lwt.2019.108288
Husain, Q. (2010). Beta Galactosidases and their potential applications: a review. Critical Reviews in Biotechnology, 30(1), 41-62. doi: 10.3109/07388550903330497
Jaganathan, A., & Kuppuraj, S. (2016). Artificial neural networks methods for predicting the performance and process in the milk industry. International Research Journal of Engineering and Technology, 3(11), 1127-1132.
Mattar, R., Mazo, D. F. de C., & Carrilho, F. J. (2012). Lactose intolerance: diagnosis, genetic and clinical factors. Clinical and Experimental Gastroenterology, 2012(5), 113-121. doi: 10.2147/CEG.S32368
Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (2019). Manual de métodos oficiais para análise de alimentos de origem animal. Brasília: Secretaria de Defesa Agropecuária, 2019. https://www.gov.br/ agricultura/pt-br/assuntos/laboratorios/credenciamento-e-laboratorios-credenciados/legislacao-metodos-credenciados/arquivos-metodos-da-area-poa-iqa/ManualdeMtodosOficiaisparaAnlisedeAlimentosde OrigemAnimal2ed.pdf
Moretti, M. M. S., Perrone, O. M., Nunes, C. D. C. C., Taboga, S., Boscolo, M., Silva, R., & Gomes, E. (2016). Effect of pretreatment and enzymatic hydrolysis on the physical chemical composition and morphologic structure of sugarcane bagasse and sugarcane straw. Bioresource Technology, 219, 773-777. doi: 10.1016/ j.biortech.2016.08.075
Morlock, G. E., Morlock, L. P., & Lemo, C. (2014). Streamlined analysis of lactose free dairy products. Journal of Chromatography A, 1324, 215-223. doi: 10.1016/j.chroma.2013.11.038
Nivetha, A., & Mohanasrinivasan, V. (2017). Mini review on role of Beta galactosidase in lactose intolerance. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 263(2), 1-5. doi: 10.1088/1757-899X/263/ 2/022046
Resolução da Diretoria Colegiada n. 135, de 8 de fevereiro de 2017. Altera a Portaria SVS/MS nº 29, de 13 de janeiro de 1998, que aprova o regulamento técnico referente a alimentos para fins especiais, para dispor sobre os alimentos para dietas com restrição de lactose. https://www.in.gov.br/materia/-/asset_publisher/ Kujrw0TZC2Mb/content/id/20794561/do1-2017-02-09-resolucao-rdc-n-135-de-8-de-fevereiro-de-2017 -20794490
Resolução da Diretoria Colegiada n. 136, de 8 de fevereiro de 2017. Estabelece os requisitos para declaração obrigatória da presença de lactose nos rótulos dos alimentos. https://www.in.gov.br/materia/-/asset_ publisher/Kujrw0TZC2Mb/content/id/20794620/do1-2017-02-09-resolucao-rdc-n-136-de-8-de-fevereiro-de-2017-20794494
Storhaug, C. L., Fosse, S. K., & Fadnes, L. T. (2017). Country, regional, and global estimates for lactose malabsorption in adults: a systematic review and meta-analysis. The Lancet Gastroenterology and Hepatology, 2(10), 738-746. doi: 10.1016/S2468-1253(17)30154-1
Trani, A., Gambacorta, G., Loizzo, P., Cassone, A., Fasciano, C., Zambrini, A. V., & Faccia, M. (2017). Comparison of HPLC-RI, LC / MS-MS and enzymatic assays for the analysis of residual lactose in lactose free milk. Food Chemistry, 233, 385-390. doi: 10.1016/j.foodchem.2017.04.134
Yan, W. J., Chen, X., Akcan, O., Lim, J., & Yang, D. (2015). Big data analytics for empowering milk yield prediction in dairy supply chains. Proceeding of the 2015 IEEE International Conference on Big Data (Big Data), Santa Clara, CA, USA.
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