Upload
trinhbao
View
222
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Aplicações da bioquímica na Aplicações da bioquímica na obtenção de enzimas industriais obtenção de enzimas industriais
na produção de alimentosna produção de alimentos
EnzimasEnzimasEnzimas
São ProteínasSão Proteínasembora existam:embora existam:
RibozimasRibozimas –– pequenos pequenos RNAsRNAs catalíticoscatalíticosAbzimasAbzimas –– anticorpos catalíticosanticorpos catalíticos
Eficientes catalisadoresEficientes catalisadoresAceleram as reações por um fator de 10Aceleram as reações por um fator de 1088 a 10a 101010
Atuam em pequenas concentrações: 10Atuam em pequenas concentrações: 10--33 a 10a 10--44 % %
EnzimasEnzimasEnzimas
Não prejudicam o meio ambiente o meio Não prejudicam o meio ambiente o meio ambienteambiente
São completamente biodegradáveisSão completamente biodegradáveis
Atuam sob condições amenas de reaçãoAtuam sob condições amenas de reaçãopH na faixa 5pH na faixa 5--8, geralmente 78, geralmente 7Temperatura: 20Temperatura: 20--4040ooC, existindo também na C, existindo também na faixa de 50faixa de 50--7070ooCC
EnzimasEnzimasEnzimasSeletividadeSeletividade
QuimiseletividadeQuimiseletividade: atua em um único tipo de grupo : atua em um único tipo de grupo funcionalfuncional
Ex. a enzima que hidrolisa ligação éster não Ex. a enzima que hidrolisa ligação éster não mostramostra nenhuma possibilidade de reação com o grupo nenhuma possibilidade de reação com o grupo acetalacetal
O
O
R1 R2 O
O
R1 R2
R3
éster acetal
EnzimasEnzimasEnzimasSeletividadeSeletividade
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 substratomolécula de substrato
OR1
O R2
O
O
O O
R3 OH
O R2
O
OH
R1 R3+ +lipase 1,3 específica
Classificação de enzimas
Classificação Classificação de enzimasde 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 AlimentosEnzimas em AlimentosEnzimas em AlimentosPapel destacado : Influem na composição, Papel destacado : Influem na composição, processamento e deterioração dos alimentosprocessamento e deterioração dos alimentos
Portanto, ora são úteis ora são indesejáveisPortanto, ora são úteis ora são indesejáveis
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 operaçãooperação
Ex. vegetais branqueados Ex. vegetais branqueados –– atividade atividade peroxidasicaperoxidasica = indicador do = indicador do processo térmico empregadoprocesso térmico empregado
Enzimas em Alimentos:Efeito desejáveis
Enzimas em Alimentos:Enzimas em Alimentos:Efeito desejáveisEfeito desejáveis
Modificar matériasModificar matérias--primas e/ou obter produtos primas e/ou obter produtos específicosespecíficos
PanificaçãoPanificaçãoModificação enzimática de materiais Modificação enzimática de materiais amiláceosamiláceosFabricação de sucos de frutasFabricação de sucos de frutasModificação de proteínasModificação de proteínasFabricação de bebidas alcoólicasFabricação de bebidas alcoólicasFabricação de Fabricação de latícinioslatícinios
Enzimas em Alimentos:Efeito indesejáveis
Enzimas em Alimentos:Enzimas em Alimentos:Efeito indesejáveisEfeito indesejáveis
Escurecimento de frutas e vegetais causado pelas Escurecimento de frutas e vegetais causado pelas polifenoloxidasespolifenoloxidasesRancidezRancidez de farinhas causada pela ação de de farinhas causada pela ação de lipaseslipasese e lipoxigenaseslipoxigenasesAmolecimento de tecidos vegetais provocado Amolecimento de tecidos vegetais provocado pelas enzimas pécticaspelas enzimas pécticas
Produção de AcilgliceroisProdução de Produção de AcilgliceroisAcilglicerois
ÚLTIMOS 20 ANOSÚLTIMOS 20 ANOS
Modificação de lipídeosModificação de lipídeos ⇒⇒ lipaselipase
PRODUÇÃO DE MG/DG/TG PRODUÇÃO DE MG/DG/TG & ÉSTERES DE ÁCIDOS GRAXOS& ÉSTERES DE ÁCIDOS GRAXOS
Especificidade de lipases e sua aplicaçõesEspecificidade de lipases e sua aplicaçõesEspecificidade de lipases e sua aplicações
Especificidade Lipase Produção de: RReeggiioo eessppeecciiffiicciiddaaddee 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 aplicaçõesEspecificidade de lipases e suas aplicações
Especificidade Lipase Produção de: EEssppeecciiffiicciiddaaddee ppeelloo AAGG
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 aplicaçõesEspecificidade de lipases e sua aplicaçõesEspecificidade de lipases e sua aplicaçõesEspecificidade 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: PUFAÁcidos Graxos: PUFAÁcidos Graxos: PUFA
Papel essencial na nutrição humanaPapel essencial na nutrição humana
Propriedades BiomédicasPropriedades Biomédicas
Nutricionistas recomendam a ingestão de Nutricionistas recomendam a ingestão de DHA e EPA DHA e EPA
MonoglicerídeosMonoglicerídeosMonoglicerídeos
Emulsificadores ou surfactantes em Emulsificadores ou surfactantes em alimentos e indústria farmacêuticaalimentos e indústria farmacêuticaExcelentes propriedade emulsificantes:Excelentes propriedade emulsificantes:
Odor e gosto fracoOdor e gosto fracoBiodegradáveisBiodegradáveis
GRASGRAS(“(“generallygenerally recognizedrecognized as safe”)as safe”)
Processo de síntese de monoacilglicerolProcesso de síntese de Processo de síntese de monoacilglicerolmonoacilglicerol
OH
OH
OH
OH
OH O2CR
+ 1 equiv. acildoador + glicerídeos
1(3)-sn-monoacilglicerol
resfriamento
lipaselipaserecicloreciclo
DIGLICERÍDEOSDIGLICERÍDEOSDIGLICERÍDEOS
Retarda o efeito da cristalização da gorduraRetarda o efeito da cristalização da gordura
Síntese de Síntese de fosfolípideosfosfolípideos, , glicolípideosglicolípideos e drogase drogas
GlicerofosfolípideosGlicerofosfolípideosGlicerofosfolípideos
Presente em quase todos os organismos vivosPresente em quase todos os organismos vivosConstituem os principais componentes de Constituem os principais componentes de membranamembranaEssas membranas são barreiras seletivas Essas membranas são barreiras seletivas permeáveis em volta das célulaspermeáveis em volta das célulasSão usadas como emulsificantes em alimentos e São usadas como emulsificantes em alimentos e cosméticoscosméticosConstituintes de Constituintes de lipossomaslipossomas os quais são os quais são carreadores de aromas para a indústria alimentíciacarreadores de aromas para a indústria alimentícia
GlicerofosfolípideosGlicerofosfolípideosGlicerofosfolípideos
FosfolipaseFosfolipase A1A1
FosfolipaseFosfolipase CC
O
O
R
O R2
O
O P
O
O X
OH FosfolipaseFosfolipase DD
FosfolipaseFosfolipase A2A2
Aplicação das fosfolipasesAplicação das Aplicação das fosfolipasesfosfolipases
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 A2Aplicação das Fosfolipases A2ÁÁcciiddooss ggrraaxxooss
iinnttrroodduuzziiddooss
““eedduucctt”” FFoonnttee ddee PPLLAA22
SSiisstteemmaa ddee ssoollvveennttee
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
ProteasesProteasesProteases
Enzimas proteolíticas Enzimas proteolíticas –– hidrolisam ligações hidrolisam ligações peptidicaspeptidicas
PepsinaPepsinaTripsinaTripsinaQuimiotripsinaQuimiotripsinaCarboxipeptidasesCarboxipeptidasesAminopeptidasesAminopeptidases
Proteases – Aplicações Proteases Proteases –– Aplicações Aplicações
FermentadosFermentadosdesenvolvimento de aroma e nutrientes durante a desenvolvimento de aroma e nutrientes durante a
fermentaçãofermentação
CereaisCereaismodificação de proteínas para aumentar a taxa de modificação de proteínas para aumentar a taxa de
secagem, aumenta as características de manuseiosecagem, aumenta as características de manuseio
Chocolate/cacauChocolate/cacauação nos grãos durante a fermentaçãoação nos grãos durante a fermentação
Proteases – Aplicações Proteases Proteases –– Aplicações Aplicações
LeiteLeitena preparação do leite de sojana preparação do leite de soja
Carnes e PeixesCarnes e PeixesLiberação de óleos. Recuperação de proteínas do Liberação de óleos. Recuperação de proteínas do osso ou espinha.osso ou espinha.
VinhosVinhosclarificaçãoclarificação
QueijoQueijoCoagulação da caseína. Coagulação da caseína.
LactaseLactaseLactaseΒΒ--galactosidasegalactosidase
Catalisa a hidrCatalisa a hidróólise da lactose em galactose e lise da lactose em galactose e glicoseglicose
A galactose e glicose sA galactose e glicose sãão mais doces do que a o mais doces do que a lactose lactose –– um dos principais interesse em um dos principais interesse em alimentosalimentos
LactaseLactaseLactaseSorveteSorvete
Prevenção da cristalização da lactose, o qual Prevenção da cristalização da lactose, o qual resulta na textura de fibraresulta na textura de fibra
LeiteLeiteEstabilização 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
RaçãoRaçãoConversão da lactose em galactose e glicoseConversão da lactose em galactose e glicose
α-amilaseαα--amilaseamilaseAtua sobre o amido, degradandoAtua sobre o amido, degradando--o o aleatoriamente a partir de posições aleatoriamente a partir de posições internas da cadeia poliméricainternas da cadeia polimérica
AmiloseAmiloseAtaque aleatório Ataque aleatório –– produção de maltose produção de maltose Ataque lento Ataque lento –– fomaçãofomação de glicose e maltosede glicose e maltose
AmilopectinaAmilopectinaProdutos finais: glicose, maltose e Produtos finais: glicose, maltose e αα--dextrinasdextrinaslimites (oligossacarlimites (oligossacaríídeos contendo 4 ou mais deos contendo 4 ou mais unidades de glicose unidas por ligaunidades de glicose unidas por ligaçõções es glicosglicosíídicasdicas do tipo do tipo αα--1,6)1,6)
α-amilaseαα--amilaseamilaseFermentadosFermentados
Conversão do amido a maltose por fermentação. Conversão do amido a maltose por fermentação. Remoção da Remoção da turbidezturbidez do amidodo amido
Sucos de frutas e GelatinasSucos de frutas e GelatinasRemoção do amido para o aumento das Remoção do amido para o aumento das propriedades espumantespropriedades espumantes
CereaisCereaisConversão do amido a Conversão do amido a dextrinasdextrinas e maltose. e maltose. Aumento na absorção de águaAumento na absorção de água
Chocolate/cacauChocolate/cacauLiquefação do amidoLiquefação do amido
PeroxidasePeroxidasePeroxidaseAplicaçõesAplicações
Vegetais e FrutasVegetais e FrutasMonitoramento do progresso de branqueamentoMonitoramento do progresso de branqueamento
DeterioraçãoDeterioraçãoFrutasFrutas
Contribui na reação de escurecimentoContribui na reação de escurecimento
PolifenoloxidasePolifenoloxidasePolifenoloxidaseConhecida também como: Conhecida também como: tirosinasetirosinase, , fenolasefenolase, , catecolcatecol oxidase e oxidase e polifenolasepolifenolase
Reação envolve a Reação envolve a hidroxilaçãohidroxilação de de monofenóismonofenóis
PolifenoloxidasePolifenoloxidasePolifenoloxidaseAplicaçõesAplicações
Chá/CaféChá/CaféDesenvolvimento do escurecimento durante o Desenvolvimento do escurecimento durante o amadurecimento, fermentação e/ou idade do amadurecimento, fermentação e/ou idade do processoprocesso
DeterioraçãoDeterioraçãoFrutas e VegetaisFrutas e Vegetais
Escurecimento, desenvolvimento de Escurecimento, desenvolvimento de offoff--flavorflavor, , perda de vitaminasperda de vitaminas