Endo-β-mannanase enzyme activity in the structures of Coffea arabica L. seeds under different types of processing and drying

Abstract

Enzymes play a fundamental role in degradation of molecules during seed germination, development, and deterioration. Endo- β-mannanase is one of the main enzymes responsible for hydrolysis of mannans in the endosperm during germination of coffee seeds through its action in hydrolytic degradation of cell walls and in weakening the structures of the endosperm that surround the embryo, allowing radicle emergence. The aim of this study was to determine the activity of the endo-β-mannanase enzyme in the structures of coffee seeds for the purpose of assessing the relationship between this activity and the physiological quality of the seeds under different processing and drying methods. Coffea arabica L. fruit in the cherry maturity stage was subjected to three different types of processing: natural (seeds maintained in the fruit itself), fully washed (fruit pulped mechanically and the seeds demucilaged by fermentation in water), and semi-washed or demucilaged (both fruit pulp and mucilage removed mechanically); and two methods of drying: slow drying (suspended screen) in the shade, and rapid drying in mechanical dryer at 35°C to a moisture content of 11±1%. After processing and drying, the physiological quality of the seeds was evaluated through the germination test, and endo-β-mannanase enzyme activity was quantified. Coffee seeds submitted to natural processing have lower physiological performance, as well as greater deterioration and greater activity of the endo-ß-mannanase enzyme. Removal of mucilage during fully washed and semi-washed processing of coffee seeds reduces the activity of the endo-ß-mannanase enzyme and lowers deterioration, especially after faster drying. The enzyme endo-ß-mannanase is efficient in studying of the effects of processing and drying on coffee seeds, and can be evaluated in whole seeds, endosperms or embryos.As enzimas têm papel fundamental na degradação de moléculas durante a germinação, desenvolvimento e deterioração das sementes. A endo-β-mananase é uma das principais responsáveis pela hidrólise das mananas no endosperma durante a germinação das sementes de café, atuando na degradação das paredes celulares e enfraquecimento do endosperma que circunda o embrião, permitindo a protrusão da radícula. Objetivou-se nesta pesquisa determinar a atividade da endo-beta-mananase nas estruturas das sementes de café, para avaliar a relação entre esta atividade e a qualidade de sementes submetidas a diferentes processamentos e métodos de secagem. Frutos de Coffea arabica L. no estádio de maturação cereja foram submetidos a três tipos de processamento: natural (sementes mantidas nos próprios frutos), despolpado (frutos descascados mecanicamente e sementes desmuciladas por fermentação em água) e desmucilado (frutos descascados e a mucilagem removida, ambos mecanicamente), como também a dois métodos de secagem: lenta à sombra (telado suspenso) e secagem rápida em secador mecânico a 35°C, até umidade de 11±1%. Após o processamento e secagem avaliou-se a qualidade fisiológica das sementes pelo teste de germinação e quantificou-se a atividade da enzima endo-β-mananase. Sementes de café submetidas ao processamento natural tem menor desempenho fisiológico, assim como maior deterioração e maior atividade da enzima endo-ß-mananase, principalmente após secagem mais rápida. A remoção da mucilagem durante o processamento despolpado e desmucilado de sementes de café reduz a atividade da enzima endo-ß-mananase e também a deterioração. A secagem rápida em secador afeta negativamente a qualidade das sementes. A enzima endo-ß-mananase é eficiente no estudo dos efeitos do processamento e secagem em sementes de café, podendo ser avaliada em sementes inteiras, endospermas ou embriões.