Aplicações da bioquímica na Aplicações da bioquímica na obtenção de enzimas industriais obtenção de enzimas industriais
na produção de alimentos
na produção de alimentos
Enzimas Enzimas Enzimas
¾¾
São Proteínas São Proteínas
embora existam:
embora existam:
99 RibozimasRibozimas –– pequenos pequenos RNAsRNAs catalíticoscatalíticos
99 AbzimasAbzimas –– anticorpos catalíticosanticorpos catalíticos
¾¾
Eficientes catalisadores Eficientes catalisadores
99 Aceleram as reações por um fator de 10Aceleram as reações por um fator de 1088 a 10a 101010
99 Atuam em pequenas concentrações: 10Atuam em pequenas concentrações: 10-3-3 a 10a 10-4-4 % %
Enzimas Enzimas Enzimas
¾¾
Não prejudicam o meio ambiente o meio Não prejudicam o meio ambiente o meio ambiente
ambiente
99 São completamente biodegradáveisSão completamente biodegradáveis
¾¾
Atuam sob condições amenas de reação Atuam sob condições amenas de reação
99 pH na faixa 5pH na faixa 5--8, geralmente 78, geralmente 7
99 Temperatura: 20-Temperatura: 20-4040ooC, existindo também na C, existindo também na faixa de 50
faixa de 50--7070ooCC
Enzimas Enzimas Enzimas
¾¾
Seletividade Seletividade
99 QuimiseletividadeQuimiseletividade: atua em um único tipo de grupo : atua em um único tipo de grupo funcional
funcional
Ex. a enzima que hidrolisa ligação éster não Ex. a enzima que hidrolisa ligação éster não
mostra
mostra nenhuma possibilidade de reação com o grupo acetalnenhuma possibilidade de reação com o grupo acetal
O O
R1 R2 O
O
R1 R2
R3
éster acetal
Enzimas Enzimas Enzimas
¾¾
Seletividade Seletividade
99 RegioseletividadeRegioseletividade: devido a sua estrutura : devido a sua estrutura tridimensional, enzimas distinguem os grupos tridimensional, enzimas distinguem os grupos
funcionais situados em diferentes regiões da mesma funcionais situados em diferentes regiões da mesma
molécula de substrato molécula de substrato
R1 O
O R2
O
O
O O
R3 OH
O R2
O
OH
R1 R3
+ +
lipase 1,3 específica
Classificação de enzimas Classificação Classificação
de enzimas de enzimas
Classe da Enzima Número Tipo de reação Classificadas Disponíveis
1.oxidoredutases 650 90 Redução-oxidação:
oxigenação de ligações de C- H, C-C, C=C; ou remoção total ou adição de equivalentes de átomos de hidrogênio
2.transferases 720 90 Transferência de grupos:
aldeídico, cetônico, acila, açúcar, fosfato ou metila
3.hidrolases 636 150 Hidrólise: formação de
ésteres, amidas, lactonas,
lactamas, epóxidos, nitrilasanidridos, glicosídeos,
organohaletos
4.liases 255 35 Adição-eliminação de
pequenas moléculas nas ligações C=C, C=N, C=O
5.isomerases 120 6 Isomerização tais como
racemização, epimerização, re-arranjos
6.ligases 80 5 Formação-clivagem de
ligações C-O, C-S, C-N, C-C com concomitante clivagem de trifosfato
Enzimas em Alimentos Enzimas em Alimentos Enzimas em Alimentos
¾¾
Papel destacado : Influem na composição, Papel destacado : Influem na composição, processamento e deterioração dos alimentos
processamento e deterioração dos alimentos
¾¾
Portanto, ora são úteis ora são indesejáveis Portanto, ora são úteis ora são indesejáveis
¾¾
Detecção da atividade em determinado produto pode Detecção da atividade em determinado produto pode servir de indicador da eficiência de uma determinada servir de indicador da eficiência de uma determinada
operação operação
¾¾ Ex. vegetais branqueados –Ex. vegetais branqueados – atividade atividade peroxidasicaperoxidasica= indicador do = indicador do processo térmico empregado
processo térmico empregado
Enzimas em Alimentos:
Efeito desejáveis
Enzimas em Alimentos:
Enzimas em Alimentos:
Efeito desejáveis Efeito desejáveis
¾¾
Modificar matérias Modificar matérias - - primas e/ou obter produtos primas e/ou obter produtos específicos
específicos
99 PanificaçãoPanificação
99 Modificação enzimática de materiais Modificação enzimática de materiais amiláceosamiláceos
99 Fabricação de sucos de frutasFabricação de sucos de frutas
99 Modificação de proteínasModificação de proteínas
99 Fabricação de bebidas alcoólicasFabricação de bebidas alcoólicas
99 Fabricação de Fabricação de latícinioslatícinios
Enzimas em Alimentos:
Efeito indesejáveis
Enzimas em Alimentos:
Enzimas em Alimentos:
Efeito indesejáveis Efeito indesejáveis
99
Escurecimento de frutas e vegetais causado pelas Escurecimento de frutas e vegetais causado pelas polifenoloxidases
polifenoloxidases
99
Rancidez Rancidez de farinhas causada pela ação de de farinhas causada pela ação de lipases lipases e e lipoxigenases lipoxigenases
99
Amolecimento de tecidos vegetais provocado Amolecimento de tecidos vegetais provocado pelas enzimas pécticas
pelas enzimas pécticas
Produção de Acilglicerois Produção de Produção de Acilglicerois Acilglicerois
ÚLTIMOS 20 ANOS ÚLTIMOS 20 ANOS
¾¾
Modificação de lipídeos Modificação de lipídeos ⇒ ⇒ lipase lipase
PRODUÇÃO DE MG/DG/TG PRODUÇÃO DE MG/DG/TG
& ÉSTERES DE ÁCIDOS GRAXOS
& ÉSTERES DE ÁCIDOS GRAXOS
Especificidade de lipases e sua aplicações Especificidade de lipases e sua aplicações Especificidade de lipases e sua aplicações
Especificidade Lipase Produção de:
ReReggiioo eessppececiifficiciiddadadee
1,3 regio específica Rhizomucor miehei Síntese de TG Rhizopus oryzae
Rhizopus arrhizus DG 1,2 (2,3) por hidrólise de TG Rhizopus delemar DG 1,3 por esterificação direta
com AG Rhizopius niveus
Lipase pancreática
de porco
2-MG por hidrólise de TG
1(3)-MG por esterificação com AG
Não específica Cândida rugosa Produção de AG por hidrólise Chromabcterium
viscosum
Pseudomonas fluorescens
MG e DG por glicerólise direta Pseudomonas
cepacia
Especificidade de lipases e suas aplicações Especificidade de lipases e suas aplicações
Especificidade Lipase Produção de:
EEssppeecciiffiicciiddaaddee ppeelolo AGAG
ÁG poli-insaturados de cadeia longa
Geotrichun candidum hidrólise seletiva Cândida rugosa
Ácidos saturados Fusarium oxysporum Hidrólise seletiva Ácidos insaturados
cis-∆9
Geotrichum candidum B Hidrólise seletiva Ácidos pequenos Cuphea sp. Hidrólise seletiva
Especificidade de lipases e sua aplicações Especificidade de lipases e sua aplicações Especificidade de lipases e sua aplicações
Especificidade Lipase Produção de:
AAcciillgglliicceerrooll eessppeeccííffiiccoo
MG Acilhidrolase de batata
(patatin) MG por
esterificação direta com AG
MG e DG Penicillium camembertii MG e DG por
esterificação direta com AG
Penicillium cyclopium M1 Fusarium sp.
TG Penicillium roquefortii 1,2 DG por hidrolase ou alcoolise de TG Penicillium cyclopium M1
Penicillium expansum
Ácidos Graxos: PUFA Ácidos Graxos: PUFA Ácidos Graxos: PUFA
¾¾
Papel essencial na nutrição humana Papel essencial na nutrição humana
¾¾
Propriedades Biomédicas Propriedades Biomédicas
¾¾
Nutricionistas recomendam a ingestão de Nutricionistas recomendam a ingestão de DHA e EPA
DHA e EPA
Monoglicerídeos Monoglicerídeos Monoglicerídeos
¾¾
Emulsificadores ou surfactantes em Emulsificadores ou surfactantes em alimentos e indústria farmacêutica alimentos e indústria farmacêutica
¾¾
Excelentes propriedade emulsificantes: Excelentes propriedade emulsificantes:
Odor e gosto fraco Odor e gosto fraco
Biodegradáveis Biodegradáveis
GRAS GRAS
(“ (“ generally generally recognized recognized as safe”) as safe”)
Processo de síntese de monoacilglicerol Processo de síntese de Processo de síntese de monoacilglicerol monoacilglicerol
OH OH
OH
OH
OH O2CR
+ 1 equiv. acildoador + glicerídeos
1(3)-sn-monoacilglicerol resfriamento
lipase
lipase recicloreciclo
DIGLICERÍDEOS DIGLICERÍDEOS DIGLICERÍDEOS
99
Retarda o efeito da cristalização da gordura Retarda o efeito da cristalização da gordura
99
Síntese de Síntese de fosfolípideos fosfolípideos , , glicolípideos glicolípideos e drogas e drogas
Glicerofosfolípideos Glicerofosfolípideos Glicerofosfolípideos
¾¾
Presente em quase todos os organismos vivos Presente em quase todos os organismos vivos
¾¾
Constituem os principais componentes de Constituem os principais componentes de membrana
membrana
¾¾
Essas membranas são barreiras seletivas Essas membranas são barreiras seletivas permeáveis em volta das células
permeáveis em volta das células
¾¾
São usadas como emulsificantes em alimentos e São usadas como emulsificantes em alimentos e cosméticos
cosméticos
¾¾
Constituintes de Constituintes de lipossomas lipossomas os quais são os quais são
carreadores de aromas para a indústria alimentícia
carreadores de aromas para a indústria alimentícia
Glicerofosfolípideos Glicerofosfolípideos Glicerofosfolípideos
Fosfolipase
Fosfolipase A1A1
Fosfolipase Fosfolipase CC
O
O R
O R2 O
O P O
O X
OH FosfolipaseFosfolipase DD Fosfolipase
Fosfolipase A2A2
Aplicação das fosfolipases Aplicação das Aplicação das fosfolipases fosfolipases
Enzima Reação Produto/Propriedades Fosfolipase A2 Hidrólise Lisofosfolipídeos /
aumento da capacidade emulsificante
Fosfolipase D Hidrólise Ácido fosfatídico/oculta o sabor amargo de
alimentos
Transesterificação Produtos tais como o fosfatidilglicerol /
fosfatidilserina aumentam a
capacidade de emulsão e a estabilidade a
temperatura
Aplicação das Fosfolipases A2 Aplicação das Fosfolipases A2
ÁcÁcididooss grgraaxxosos
ininttrrododuuzzididooss
““eeduducctt”” FoFonntte e ddee
PPLALA22 SSisistteemma a ddee sosollvveennttee
EPA e DHA Liso-PC Pâncreas de
porco Tampão/isooctano, AOT
AG saturados e insaturados
Glicerofosfo- lipideos
Veneno de abelha e cobra,
pâncreas de porco (PLA2 imobilizada)
Hexano,heptano, éter de petroleo, hidrocarbonetos
clorados Ácido palmítico Liso-PC Veneno de
cobra
Clorofórmio 1%
AG
poliinsaturados
Liso-PC (gema de
ovo)
Pâncreas de porco (PLA2
imob.)
Isooctano/ETOH
EPA e DHA Liso-PC (semente de
soja)
Pancreas de porco
Glicerol/formamida
Proteases Proteases Proteases
¾¾
Enzimas proteolíticas Enzimas proteolíticas – – hidrolisam ligações hidrolisam ligações peptidicas
peptidicas
99 PepsinaPepsina
99 TripsinaTripsina
99 QuimiotripsinaQuimiotripsina
99 CarboxipeptidasesCarboxipeptidases
99 AminopeptidasesAminopeptidases
Proteases – Aplicações Proteases Proteases – – Aplicações Aplicações
¾ ¾ Fermentados Fermentados
99 desenvolvimento de aroma e nutrientes durante a desenvolvimento de aroma e nutrientes durante a fermentação
fermentação
¾ ¾ Cereais Cereais
99 modificação de proteínas para aumentar a taxa de modificação de proteínas para aumentar a taxa de secagem, aumenta as características de manuseio secagem, aumenta as características de manuseio
¾ ¾ Chocolate/cacau Chocolate/cacau
99 ação nos grãos durante a fermentaçãoação nos grãos durante a fermentação
Proteases – Aplicações Proteases Proteases – – Aplicações Aplicações
¾¾
Leite Leite
99na preparação do leite de sojana preparação do leite de soja
¾¾
Carnes e Peixes Carnes e Peixes
99 Liberação de óleos. Recuperação de proteínas do Liberação de óleos. Recuperação de proteínas do osso ou espinha.
osso ou espinha.
¾¾
Vinhos Vinhos
99 clarificaçãoclarificação
¾¾
Queijo Queijo
99 Coagulação da caseína. Coagulação da caseína.
Lactase Lactase Lactase
¾¾
Β Β - - galactosidase galactosidase
¾¾
Catalisa a hidr Catalisa a hidr ó ó lise da lactose em galactose e lise da lactose em galactose e glicose
glicose
¾¾
A galactose e glicose s A galactose e glicose s ã ã o mais doces do que a o mais doces do que a lactose
lactose – – um dos principais interesse em um dos principais interesse em alimentos
alimentos
Lactase Lactase Lactase
¾¾
Sorvete Sorvete
99 Prevenção da cristalização da lactose, o qual Prevenção da cristalização da lactose, o qual resulta na textura de fibra
resulta na textura de fibra
¾¾
Leite Leite
99 Estabilização das proteínas do leite em leites Estabilização das proteínas do leite em leites
congelados por remoção da lactose. Hidrólise da congelados por remoção da lactose. Hidrólise da lactose, permitindo o uso por adultos deficientes lactose, permitindo o uso por adultos deficientes na na lactaselactase intestinal eintestinal e em crianças com em crianças com
deficiência em
deficiência em lactaselactase congênitacongênita
¾¾
Ração Ração
99 Conversão da lactose em galactose e glicoseConversão da lactose em galactose e glicose
α-amilase α α - - amilase amilase
¾¾
Atua sobre o amido, degradando Atua sobre o amido, degradando - - o o aleatoriamente a partir de posições aleatoriamente a partir de posições
internas da cadeia polimérica internas da cadeia polimérica
¾¾
Amilose Amilose
¾¾ Ataque aleatório Ataque aleatório –– produção de maltose produção de maltose
¾¾ Ataque lento Ataque lento –– fomaçãofomação de glicose e maltosede glicose e maltose
¾¾
Amilopectina Amilopectina
¾¾ Produtos finais: glicose, maltose e Produtos finais: glicose, maltose e αα--dextrinasdextrinas limites (oligossacar
limites (oligossacaríídeos contendo 4 ou mais deos contendo 4 ou mais unidades de glicose unidas por liga
unidades de glicose unidas por ligaçõções es glicos
glicosíídicasdicas do tipo do tipo αα--1,6)1,6)
α-amilase α α - - amilase amilase
¾¾
Fermentados Fermentados
99 Conversão do amido a maltose por fermentação. Conversão do amido a maltose por fermentação.
Remoção da
Remoção da turbidezturbidez do amidodo amido
¾¾
Sucos de frutas e Gelatinas Sucos de frutas e Gelatinas
99 Remoção do amido para o aumento das Remoção do amido para o aumento das propriedades espumantes
propriedades espumantes
¾¾
Cereais Cereais
99 Conversão do amido a Conversão do amido a dextrinasdextrinas e maltose. e maltose.
Aumento na absorção de água Aumento na absorção de água
¾¾
Chocolate/cacau Chocolate/cacau
99 Liquefação do amidoLiquefação do amido
Peroxidase Peroxidase Peroxidase
Aplicações Aplicações
¾¾
Vegetais e Frutas Vegetais e Frutas
99 Monitoramento do progresso de branqueamentoMonitoramento do progresso de branqueamento
Deterioração Deterioração
¾¾
Frutas Frutas
99 Contribui na reação de escurecimentoContribui na reação de escurecimento
Polifenoloxidase Polifenoloxidase Polifenoloxidase
¾¾
Conhecida também como: Conhecida também como: tirosinase tirosinase , , fenolase fenolase , , catecol
catecol oxidase e polifenolase oxidase e polifenolase
¾¾
Reação envolve a Reação envolve a hidroxilação hidroxilação de de monofenóis monofenóis
Polifenoloxidase Polifenoloxidase Polifenoloxidase
Aplicações Aplicações
¾¾
Chá/Café Chá/Café
99 Desenvolvimento do escurecimento durante o Desenvolvimento do escurecimento durante o amadurecimento, fermentação e/ou idade do amadurecimento, fermentação e/ou idade do
processo processo
Deterioração Deterioração
¾¾
Frutas e Vegetais Frutas e Vegetais
99 Escurecimento, desenvolvimento de Escurecimento, desenvolvimento de offoff--flavorflavor, , perda de vitaminas
perda de vitaminas
