Extraction and determination of invertase and polyphenol oxidase activities during cocoa fermentation / Extração e determinação da atividade de invertase e polifenoloxidase durante fermentação de cacau

Authors

  • Adriana Barros de Cerqueira e Silva Brazilian Journals Publicações de Periódicos, São José dos Pinhais, Paraná
  • Mariana Barros de Cerqueira e Silva
  • Paulo Túlio de Souza Silveira
  • Eric de Lima Silva Marques
  • Sérgio Eduardo Soares

DOI:

https://doi.org/10.34117/bjdv7n8-306

Keywords:

Enzimas. Chocolate monovarietal. Precursores de sabor.

Abstract

A fermentação é uma das etapas da pós-colheita que mais afeta a qualidade dos produtos obtidos a partir do cacau, pois enzimas oriundas deste processo promovem reações químicas de cura, estabilizando sabor e cor característicos do chocolate. Embora o papel essencial de enzimas endógenas durante essa etapa tenha sido evidenciado há muitos anos, existem ainda poucos estudos sistemáticos abordando a comparação entre diferentes genótipos de cacau, sob diferentes condições de cultivo, com diferentes métodos de fermentação. Além disso, não está ainda elucidado como os processos enzimáticos são regulados durante a fermentação, que substratos enzimáticos/produtos estão relacionados com o sabor de amêndoas com qualidade superior e quais os fatores limitantes para os processos enzimáticos (disponibilidade de substrato ou enzima, genótipo, condições de cultivo ou processo de fermentação). O presente trabalho visa determinar a atividade das enzimas invertase e polifenoloxidase (PPO) na fermentação dos cultivares de cacau PH 16 e TSH 1188, em cinco tempos distintos da fermentação, baseado nas condições ótimas de atividade previamente estabelecidas no tempo zero (momento imediato antes do início da fermentação). A atividade de ambas as enzimas foi determinada por espectrofotometria para os substratos sacarose e catecol, respectivamente. Os resultados demonstram a diferença e especificidade existente entre os cultivares de cacau, e entre polpa e semente de cada cultivar, além de elucidar a atividade equilibrada das enzimas durante as 156h de fermentação, evidenciando a capacidade das mesmas em se manter ativas ao longo do processo, apesar das intempéries fermentativas. A partir daí, podem ser realizadas intervenções tecnológicas (como controle de pH e temperatura no cocho) que contribuam para melhoria da qualidade da matéria-prima na produção de chocolates monovarietais, que possuem maior valor agregado.

References

ASSOCIATION OF OFFICIAL ANALYTICAL CHEMISTS. Official Methods of Analysis of AOAC International, 2000.

CRUZ, J. F. M.; LEITE, P. B.; SOARES, S. E.; BISPO, E. S. Assessment of the fermentative process from different cocoa cultivars produced in Southern Bahia, Brazil. African Journal of Biotechnology. v 12, p 5218-5225. 2013.

DEUNER, S. et al. Caracterização parcial da invertase ácida solúvel em tubérculos de batata: energia de ativação e efeito de inibidores. Revista Brasileira de Agrociência, Pelotas-RS, v. 11, 45-50, 2005.

DU, L. et al. Characterization of an Invertase with pH Tolerance and Truncation of Its N-Terminal to Shift Optimum Activity toward Neutral pH. Plos One. 2013.

ERZENGIN, M. Affinity Purification and Characterization of Polyphenol Oxidase from Helianthus tuberosus L. Hacettepe. Journal of Biology & Chemistry. 2009.

GOMES, M. R. A.; OLIVEIRA, M. G. DE A.; CARNEIRO, G. E. S.; BARROS, E. G.; MOREIRA, M. A. Propriedades físico-químicas de polifenoloxidase de feijão (Phaseolusvulgaris L.). Ciência e Tecnologia de Alimentos. Campinas, v.21, p.69-72, 2001.

GOMEZ, M. L. P. A. et al. Metabolismo de carboidratos durante o amadurecimento do mamão (Caricapapaya, L. cv. Solo): influência da radiação gama. Ciência e Tecnologia de Alimentos. v 19, p 246-52. 1999.

HANSEN, C, E; OLMO, M; BURRI, C. Enzyme Activities in Cocoa Beans During Fermentation. Journal Science Food Agricultural. v. 77, p 273 – 281. 1998.

HUANG, Y.; BARRINGER, S. A. Alkylpyrazines and Other Volatiles in Cocoa Liquors at pH 5 to 8, by Selected Ion Flow Tube-Mass Spectrometry (SIFT-MS). Journal of Food Science, v 75, n 1, 2010.

HUSSAIN, A.; RASHID, M.; PERVEEN, R.; ASHRAF, M. Purification, kinetic and thermodynamic characterization of soluble acid invertase from sugarcane. Plant Physiology et Biochemistry, 2008.

LAGUNES-GALVEZ, S.; LOISEAU, G.; PAREDES, JL; BAREL, M.; GUIRAUD, J. P. Study on the microflora and biochemistry of cocoa fermentation in the Dominican Republic. International Journal of Food Microbiology. v. 114, p. 124-130, 2007.

LIMA, E. D. P. A.; PASTORE, G. M.; LIMA, C. A. A. Purificação da enzima polifenoloxidase (PFO) de polpa de pinha (Annona squamosa L.) madura. Ciência e Tecnologia de Alimentos, v.21, p. 98-104, 2001.

LINEWEVER H.; BURK, D. The determination of enzyme dissociation constants. Journal of American Chemical Society.1934, 56, 658-666.

LOPEZ, A. S. Chemical changes occurring during the processing of cacao. In: Symposium Cacao Biotechnology. Proceedings. University Park: The Pennsylvania State University, Pennsylvania, p.19-54, 1986.

LOPEZ, A. P.; DIMICK, P. S. Cap. 25: Enzymes involved in cocoa curing In: Food Enzymology Vol.2. Elsevier Applied Science. p. 211-236, 1991.

LOWRY, O. H. et al. Measurement with the Folin fenol reagent. Journal of Biological Chemistry. 1951, 193, 265- 275.

MACEDO, A. S. L. Caracterização de enzimas em dois cultivares de cacau Theobroma cacao L. 2014. Dissertação (Mestrado em Ciência de Alimentos). Universidade Federal da Bahia. Faculdade de Farmácia. Salvador – BA, 2014.

MACEDO, A. S. L.; ROCHA, F. S.; RIBEIRO, M. S.; SOARES, S. E.; BISPO, E. S. Characterization of polyphenol oxidase in two cocoa (Theobroma cacao L.) cultivars produced in the south of Bahia, Brazil. Food Science and Technology. Campinas, 2016.

MISNAWI, J. S.; NAZAMID, S.; JAMILAH, B. Activation of remaining key enzymes in dried under-fermented cocoa beans and its effect on aroma precursor formation. Food Chemistry. 2002, 78, 407–417.

MISNAWI, J. S.; JAMILAH, B.; NAZAMID, S. Sensory properties of cocoa liquor as affected by polyphenol concentration and duration of roasting. Journal of Food Quality and Preference, v.15, p. 403-409, 2003.

NASCIMENTO, R. et al. Distribuição de amido, açucares solúveis e atividade de invertases em explantes de soja sob várias concentrações de sacarose e diferentes fontes de nitrogênio. Revista Brasileira de Fisiologia Vegetal. Viçosa- MG, v. 10, 125-30, 1998.

NELSON, N. A. Photometric adaptation of Somogyi method for determination of glucose. Journal of Biologic Chemistry, Bethesda, Md, v. 153, n. 2, p. 375-380, fev. 1960.

OKTAY, M. et al. Polyphenoloxidase from Amasya apple. Journal of Food Science.1995, 60, n.3, 494-505.

PERONE, C. A. S. et al. Purificação parcial e caracterização cinética da enzima Polifenoloxidase de banana nanica (Musa acuminata). Revista do Instituto de Ciências da Saúde. 2007, 25, 239-46.

PEZOA-GARCÍA, N. H. Contribuition a I’étude d’um capteur por controler em continu procede de torréfaction. 170p. 1989. These (Docteur) – Université de Technologie de Compiegne, Compiegne, 1989.

REEVES, S. G. et al. Biochemical studies of Cocoa Bean o-diphenol O2 oxidoreductase (catechol oxidase). Food Chemistry, Kidlington, 1988, 290-219.

ROBINSON, D. S.; ESKIN, N. A. M. Oxidative Enzymes in Foods. Elsevier Applied Science, 1991. Cap 1, p.1-47; Cap 6, p.217-273

ROITSCH, T.; GONZALEZ, M. C. Function and regulation of plant invertases: sweet sensations. Trends Plant Sci. 2004, 9, p. 606–613.

ROSLI, W. I. W.; JINAP, S.; RUSSLY, A. R. Effect of roasting time and temperature on volatile components profiles during nib roasting. In: Proceedings of the 12th International Cocoa Research Conference. Salvador, Brasil, Cocoa Producers. P977-991, 1996.

SANTOS, C. M.; SILVA, A. B. C.; MARQUES, E. L. S.; REZENDE, R. P.; PIROVANI, C. P.; FERREIRA, A. C. R.; ANDRADE, L. M.; SANTOS, D. W. C.; DÍAZ, A. M.; SOARES, M. R.; DIAS, J. C. T. Biotechnological starter potential for cocoa fermentation from cabruca systems. Brazilian Journal of Development. Curitiba, v.7, n.6, p. 60739-60759 jun. 2021.

VAMOS-VIGYAZO, L. Polyphenol oxidase and peroxidase in fruits and vegetables. Food Science Nutrition. v. 49, p. 127, 1981.

YUSEP, I. et al. Influence of carboxypeptidases on free amino acid, peptide and methyl pyrazine contents of under-fermented cocoa beans. Journal of Science Food Agriculture. 2002, 82, 1584-92.

Published

2021-08-12

How to Cite

e Silva, A. B. de C., e Silva, M. B. de C., Silveira, P. T. de S., Marques, E. de L. S., & Soares, S. E. (2021). Extraction and determination of invertase and polyphenol oxidase activities during cocoa fermentation / Extração e determinação da atividade de invertase e polifenoloxidase durante fermentação de cacau. Brazilian Journal of Development, 7(8), 80316–80330. https://doi.org/10.34117/bjdv7n8-306

Issue

Section

Original Papers