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Publicação
Otimização da reação de epimerização para produção de alulose
Orientador(es)
Resumo(s)
A crescente preocupação com o consumo excessivo de açúcares convencionais e os seus impactos negativos na saúde pública tem impulsionado a procura por alternativas mais saudáveis e sustentáveis. Entre estas, a D-alulose, um açúcar raro de baixo valor calórico e com propriedades sensoriais semelhantes às da sacarose, destaca-se como uma solução promissora.
O presente trabalho teve como objetivo otimizar a reação de epimerização da frutose em D-alulose, recorrendo à enzima D-psicose-3-epimerase, de forma a definir as condições operacionais mais favoráveis à sua produção.
Foram estudadas variáveis como o pH, tipo e concentração de cofatores metálicos, percentagem de matéria seca do substrato, concentração enzimática, tempo de reação e origem da enzima. Os resultados demonstraram que a reação apresenta maior rendimento (aproximadamente 29 %) a pH 7,5, temperatura de 60°C e 24 h de tempo de reação. O tampão TRIS-HCl revelou-se o mais eficaz na estabilização do pH, enquanto o magnésio (1 mmol/L) se destacou como cofator mais adequado. A percentagem de matéria seca de 50% proporcionou as melhores condições de equilíbrio entre difusão das moléculas no xarope e atividade enzimática, resultando num rendimento máximo de conversão de aproximadamente 29%.
Os resultados obtidos confirmam a viabilidade técnica da epimerização enzimática da frutose para produção de D-alulose em contexto laboratorial, abrindo caminho para o desenvolvimento de processos industriais sustentáveis e economicamente competitivos. O trabalho reforça o potencial da D-alulose como substituto da sacarose, contribuindo para a diversificação da oferta de adoçantes de baixo teor calórico e para a promoção de hábitos alimentares mais equilibrados.
The growing concern over the excessive consumption of conventional sugars and its negative effects on public health has driven the search for healthier and more sustainable alternatives. Among these, D-allulose, a rare sugar with a low caloric value and sensory properties similar to sucrose, stands out as a promising solution. This work aimed to optimize the enzymatic epimerization of fructose into D-allulose using D-psicose-3-epimerase, in order to determine the most favorable operational conditions for its production and assess the feasibility of implementing this process within COPAM’s industrial framework. Key variables such as pH, type and concentration of metallic cofactors, substrate dry matter percentage, enzyme concentration, reaction time, and enzyme source were evaluated. The optimal conditions were found to be pH 7.5, temperature 60°C, and reaction time 24 h. TRIS-HCl buffer was the most effective for pH stabilization, while magnesium (1 mmol/L) proved to be the most suitable cofactor, combining performance and economic viability. A dry matter content of 50% provided the best balance between substrate diffusion and enzyme activity, leading to a maximum conversion yield of approximately 29%. The results confirm the technical feasibility of enzymatic fructose epimerization for D-allulose production at a laboratory scale, paving the way for sustainable and economically viable industrial processes. This study highlights D-allulose’s potential as a natural alternative sweetener and its role in promoting healthier and more sustainable food systems.
The growing concern over the excessive consumption of conventional sugars and its negative effects on public health has driven the search for healthier and more sustainable alternatives. Among these, D-allulose, a rare sugar with a low caloric value and sensory properties similar to sucrose, stands out as a promising solution. This work aimed to optimize the enzymatic epimerization of fructose into D-allulose using D-psicose-3-epimerase, in order to determine the most favorable operational conditions for its production and assess the feasibility of implementing this process within COPAM’s industrial framework. Key variables such as pH, type and concentration of metallic cofactors, substrate dry matter percentage, enzyme concentration, reaction time, and enzyme source were evaluated. The optimal conditions were found to be pH 7.5, temperature 60°C, and reaction time 24 h. TRIS-HCl buffer was the most effective for pH stabilization, while magnesium (1 mmol/L) proved to be the most suitable cofactor, combining performance and economic viability. A dry matter content of 50% provided the best balance between substrate diffusion and enzyme activity, leading to a maximum conversion yield of approximately 29%. The results confirm the technical feasibility of enzymatic fructose epimerization for D-allulose production at a laboratory scale, paving the way for sustainable and economically viable industrial processes. This study highlights D-allulose’s potential as a natural alternative sweetener and its role in promoting healthier and more sustainable food systems.
Descrição
Palavras-chave
D-alulose frutose epimerização enzimática otimização de processo sustentabilidade