POTENCIAL BIOTECNOLOGICO DE PROTEASES EXTRAIDAS DA CASCA DO FRUTO DA CASTANHA-DO-GURGUEIA (DIPTERYX LACUNIFERA DUCKE) E SUA APLICAÇÃO EM RAÇÕES PARA FRANGOS DE CORTE

Abstract

RESUMO: A castanheira-de-gurguéia (Dipteryx lacunifera Ducke), popularmente conhecida como "castanheira de burro" ou "fava de morcego", é uma espécie nativa da região Nordeste do Brasil, reconhecida principalmente pelas suas amêndoas, que contêm elevados níveis de lipídios e proteínas. Contudo, o potencial biotecnológico de seus resíduos, como a casca dos frutos, ainda é pouco explorado. A casca da castanheira pode ser uma fonte promissora para a extração de enzimas, como as proteases, que podem ter aplicações no setor agropecuário, especialmente na alimentação animal. A avicultura de corte, uma importante atividade econômica para o Brasil, enfrenta desafios relacionados ao estresse térmico, que prejudica o bem-estar das aves e afeta seu desempenho produtivo. Como os frangos são animais homeotérmicos, têm dificuldades em regular sua temperatura corporal em condições de calor extremo, o que pode resultar em impactos negativos na produtividade. Portanto, explorar alternativas nutricionais que ajudem a mitigar os efeitos do estresse térmico é uma área de grande interesse para a avicultura. Este estudo teve como objetivo avaliar o potencial biotecnológico de proteases extraídas da casca do fruto da castanheira-do-gurguéia (Dipteryx lacunifera Ducke) e sua aplicação em rações para frangos de corte. Além disso, buscou-se verificar os efeitos da adição de extrato bruto e purificado dessas proteases na dieta de pintos de corte durante a fase de 1 a 7 dias de idade, sob condições de estresse térmico. O extrato bruto de proteases foi obtido através da maceração da casca dos frutos de D. lacunifera, seguido de extração com tampão fosfato de sódio 0,1 M a pH 8, agitação por 120 minutos e centrifugação. A atividade das proteases e a quantificação proteica foi avaliada, assim como a caracterização bioquímica da enzima que incluiu a determinação do pH ótimo, temperatura ótima e suas estabilidade, assim como a influência de íons e surfactantes sobre a atividade enzimática da protease. Foi feita ainda a avaliação da toxicidade do extrato frente a Artemia salina e a estabilidade da enzima sobre rações comerciais para frangos de corte. A purificação das enzimas foi realizada utilizando o sistema de duas fases aquosas (PEG/Sal) através de um planejamento fatorial 2⁴. Para a avaliação da aplicação da enzima para analise in vivo, 150 pintos da linhagem Cobb foram distribuídos em um experimento totalmente casualizado, com três tratamentos: grupo controle (sem enzima), grupo com enzima extraída do extrato bruto (300 unidades/g de ração) e grupo com enzima purificada (6,6 g/kg de ração). Os pintos foram expostos a condições de estresse térmico durante a fase de 1 a 7 dias de idade. As proteases extraídas apresentaram uma atividade de 30,66 U/mL e uma atividade específica de 66,65 U/mg. A caracterização bioquímica revelou um pH ótimo de 11, parcialmente estável após 24 horas e uma temperatura ótima de 50°C, com estabilidade por até 90 minutos. A adição de Mg²⁺ aumentou a atividade enzimática em 11%, enquanto os demais íons reduziram a atividade. O extrato mostrou-se estável em rações peletizadas e fareladas e não apresentou toxicidade para Artemia salina. A purificação utilizando o sistema de duas fases aquosas resultou em uma recuperação de 204,22% da atividade enzimática, com um fator de purificação de 8,6. Quanto ao desempenho das aves, os resultados mostraram que, após 7 dias de estresse térmico, os pintos que receberam o extrato purificado apresentaram ganho de peso significativamente maior em comparação aos grupos controle e com extrato bruto. As proteases extraídas da casca do fruto da Dipteryx lacunifera Ducke demonstraram características bioquímicas favoráveis, elevada estabilidade em rações e ausência de toxicidade, indicando seu potencial como aditivo enzimático sustentável na nutrição animal. Além disso, a suplementação com esse extrato purificado melhorou significativamente o ganho de peso dos frangos de corte, mesmo sob condições severas de estresse térmico, destacando o valor dessa alternativa na avicultura. Este estudo sugere que a utilização dessas proteases pode ser uma estratégia promissora para melhorar os parâmetros produtivos dos frangos, como ganho de peso e conversão alimentar, especialmente quando combinada com medidas ambientais adequadas para reduzir os efeitos do estresse térmico. ABSTRACT: The castanheira-de-gurguéia (Dipteryx lacunifera Ducke), popularly known as "castanheira de burro" or "fava de morcego," is a species native to the Northeast region of Brazil, primarily recognized for its almonds, which contain high levels of lipids and proteins. However, the biotechnological potential of its residues, such as the fruit peel, remains largely unexplored. The peel of the castanheira may be a promising source for the extraction of enzymes, such as proteases, which can have applications in the agricultural sector, particularly in animal feed. Broiler poultry farming, an important economic activity in Brazil, faces challenges related to thermal stress, which harms the well-being of the birds and affects their productive performance. Since chickens are homeothermic animals, they have difficulty regulating their body temperature in extreme heat conditions, which can result in negative impacts on productivity. Therefore, exploring nutritional alternatives to help mitigate the effects of thermal stress is an area of great interest for poultry farming. This study aimed to evaluate the biotechnological potential of proteases extracted from the fruit peel of castanheira-de-gurguéia (Dipteryx lacunifera Ducke) and their application in broiler poultry feed. Additionally, the study sought to assess the effects of adding both crude and purified extracts of these proteases to the diet of day-old chicks (1-7 days of age) under thermal stress conditions. The crude protease extract was obtained by macerating the fruit peel of D. lacunifera, followed by extraction with 0.1 M sodium phosphate buffer at pH 8, agitation for 120 minutes, and centrifugation. The protease activity and protein quantification were evaluated, as well as the biochemical characterization of the enzyme, which included determining the optimal pH, optimal temperature, and enzyme stability, along with the influence of ions and surfactants on enzyme activity. The toxicity of the extract was assessed using Artemia salina, and the enzyme stability in commercial broiler feed was also evaluated. Enzyme purification was carried out using a two-phase aqueous system (PEG/Sal) through a 2⁴ factorial design. For the in vivo application assessment, 150 Cobb chicks were distributed in a completely randomized experiment with three treatments: a control group (without enzyme), a group with enzyme extracted from the crude extract (300 units/g of feed), and a group with purified enzyme (6.6 g/kg of feed). The chicks were exposed to thermal stress conditions during the first 7 days of age. The extracted proteases presented an activity of 30.66 U/mL and a specific activity of 66.65 U/mg. The biochemical characterization revealed an optimal pH of 11, which was partially stable after 24 hours, and an optimal temperature of 50°C, with stability for up to 90 minutes. The addition of Mg²⁺ increased enzyme activity by 11%, while other ions reduced the activity. The extract was stable in pelleted and crumbled feed and showed no toxicity to Artemia salina. The purification using the two-phase aqueous system resulted in a recovery of 204.22% of enzyme activity, with a purification factor of 8.6. Regarding bird performance, the results showed that after 7 days of thermal stress, the chicks that received the purified extract had a significantly higher weight gain compared to the control and crude extract groups. Proteases extracted from the fruit peel of Dipteryx lacunifera Ducke demonstrated favorable biochemical characteristics, high stability in feed, and no toxicity, indicating their potential as a sustainable enzymatic additive in animal nutrition. Moreover, supplementation with this purified extract significantly improved the weight gain of broiler chickens, even under severe thermal stress conditions, highlighting the value of this alternative in poultry farming. This study suggests that the use of these proteases can be a promising strategy to improve productive parameters in broilers, such as weight gain and feed conversion, especially when combined with appropriate environmental measures to reduce the effects of thermal stress