BRUNO SANTANA

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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ
CENTRO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE
CURSO DE FARMÁCIA
COORDENAÇÃO DO CURSO DE FARMÁCIA/CCS
Campus Universitário Ministro Petrônio Portela, Bairro Ininga,
Teresina, Brasil. CEP: 64049-550 Contato: 3215 5870
farmaciatheufpi@gmail.com
BRUNO DE SANTANA SANTOS
PORTFÓLIO
CURSO DE FARMÁCIA – UFPI
ENZIMOLOGIA
NOVEMBRO/2021
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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ
CENTRO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE
CURSO DE FARMÁCIA
COORDENAÇÃO DO CURSO DE FARMÁCIA/CCS
Campus Universitário Ministro Petrônio Portela, Bairro Ininga,
Teresina, Brasil. CEP: 64049-550 Contato: 3215 5870
farmaciatheufpi@gmail.com
PORTFÓLIO
CURSO DE FARMÁCIA – UFPI
ENZIMOLOGIA
Portfólio de atividades de enzimologia
(45 horas) apresentado ao curso
de Farmácia como requisito para
conclusão da disciplina.
Profº(a): Mest.DEYNA FRANCÉLIA ANDRADE PRÓSPERO
NOVEMBRO/2021
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OBJETIVO
A disciplina de Enzimologia no período 2020.1 permitiu uma abordagem tecnológica, que tem
como objetivo a aplicação de diferentes técnicas na produção alimentícia, fazendo uso de
microrganismo com finalidade de obtenção de alimentos de qualidade, que são amplamente
consumidos. A abordagem visa elucidar os mecanismos de diferentes técnicas, bem como os
requisitos de produção, e parâmetros que caracterizam esses alimentos.
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1-FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA: PRODUÇÃO DE ETANOL
À importância econômica dos processos biotecnológicos envolvendo a levedura
Saccharomyces, quer na panificação, na produção de cerveja, vinho e outras bebidas
alcoólicas, quer, como no caso do Brasil, na produção de um combustível alternativo e
renovável, tal organismo pode ser considerado o eucariótico mais estudado e cujo
metabolismo é conhecido.
A levedura Saccharomyces é um aeróbio facultativo, ou seja, tem a habilidade de
se ajustar metabolicamente, tanto em condições de aerobiose como de anaerobiose.
Os produtos finais da metabolização do açúcar irão depender das condições ambientais
em que a levedura se encontra. Assim, enquanto uma porção do açúcar é
transformada em biomassa, CO2 e H2O em anaerobiose, a maior parte é convertida em
etanol e CO2 em anaerobiose, processo denominado de fermentação alcoólica.
Qualquer produto que contenha açúcar ou carboidrato, constitui-se em matéria-prima
para obtenção de etanol.
O objetivo primordial da levedura, ao metabolizar anaerobicamente o açúcar, é
gerar uma forma de energia (ATP, adenosina trifosfato) que será empregada na
realização dos diversos trabalhos fisiológicos ( absorção, excreção e outros) e
biossíntese, necessários à manutenção da vida, crescimento e multiplicação, para
perpetuar a espécie. O etanol e CO2 resultantes se constituem, tão somente, de
produtos de excreção, sem utilidade metabólica para a célula em anaerobiose.
Diversos fatores, físicos( temperatura, pressão osmótica), químicos(pH,
oxigenação, nutrientes minerais e orgânicos, inibidores) e microbiológicos( espécie,
linhagem e concentração da levedura, contaminação bacteriana), afetam o rendimento
da fermentação, ou seja, a eficiência da conversão de açúcar em etanol. Geralmente as
quedas na eficiência fermentativa decorrem de uma alteração na estequiometria do
processo, levando à maior formação de produtos secundários( glicerol e ácidos
orgânicos) e biomassa.
Com a mistura do inóculo ao monstro, inicia-se o processo de fermentação
alcoólica dos açúcares fermentescíveis nele contido. Pode-se distinguir uma
fermentação alcoólica uma fase preliminar, uma fase tumultuosa e uma fase final ou
complementar.
*A fase preliminar, que se denomina fase lag , inicia-se no momento do contato do
levedo com o monstro. Caracteriza-se por multiplicação celular intensa, pequena
elevação da temperatura e pequeno desprendimento de dióxido de carbono.
* A fase tumultuosa caracteriza-se pelo desprendimento volumoso e intenso de dióxido
de carbono, consequência da existência de um número suficiente de células para
desdobrar os açúcares fermentescíveis do mosto. A temperatura se eleva rapidamente,
a densidade do mosto reduz-se e eleva-se a porcentagem de álcool e acidez.
*Fase complementar caracteriza-se pela diminuição da intensidade do desprendimento
de dióxido de carbono, por menor agitação do líquido e diminuição da temperatura.
Nessa fase a concentração de açúcar chega ao fim.
Os sistemas de fermentação fermentação se dividem em processos
descontínuos e contínuos; os contínuos são relativamente recentes, embora seu uso
tenha se iniciado na década de 1940.
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2-PRODUÇÃO DE CACHAÇA E OUTRAS BEBIDAS ALCOÓLICAS
São denominados de bebidas alcoólicas os líquidos potáveis que contêm de 0,5
a 75% de etanol em volume. O teor de álcool etílico pode ser devido à fermentação, à
destilação ou à adição. É possível agrupar as bebidas alcoólicas de acordo com a
forma de sua obtenção.
*Bebidas fermentadas- São as preparadas por fermentação e operações posteriores de
clarificação e acabamento. Entre elas, o vinho, a sidra e os vinhos de outras frutas.
*Bebidas destiladas- São obtidas por destilação de vinho de fruto, de fermentação de
grãos, tubérculos, raízes, de mel e diversas substâncias açucaradas.
*Bebidas alcoólicas por mistura, ou compostos- São obtidos por mistura de bebidas
alcoólicas com sucos ou aromatizantes, misturas de mais de uma bebida alcoólica e
destilação de bebidas alcoólicas em presença de aromatizantes.
As aguardentes são bebidas alcoólicas obtidas da destilação de um
líquido que contém álcool em sua composição. O teor de álcool de aguardente varia,
mas quase todo ele é separado por destilação.
O álcool etílico potável de origem agrícola é o produto com teor alcoólico
mínimo de 95% em volume a 20ºC, obtido por destilo-retificação de mostos submetidos
a fermentação alcoólica de matéria-prima de origem agrícola, amilácea ou açucarada,
ou o produto resultante da retificação de aguardente ou de destilado alcoólico simples.
O destilado alcoólico simples é o produto com teor de 54 a 95% de álcool
em volume a 20ºC, obtido por destilação simples ou destilo-retificação parcial seletiva
de mostos de matéria prima de origem agrícola, açucarada ou amilácea, resultante de
fermentação alcoólica; é uma aguardente de elevado teor alcoólico, destinada a
elaboração de bebidas alcoólicas.
Bebidas fermento destiladas
São bebidas fermento-destiladas, o conhaque, a graspa ou bagaceira, o pisco, o
arac, as aguardentes de fruta, o uísque, o rum, e tequila, a tiquira,a aguardente de
melaço e aguardente de cana ou caninha.
Conhaque- Tecnicamente, e pela literatura, brandy, sem outro qualificativo, significa a
bebida obtida do destilado alcoólico simples de vinho, devidamente envelhecido.
Arac- Pela nova legislação, arac é uma bebida de 36 a 54% de álcool em volume a
20ºC, obtida pela adição de extrato de substâncias aromáticas ao destilado alcoólico
simples ou álcool etílico potável.
Rum- É uma aguardente proveniente da fermentação alcoólica e da destilação de
mostos de melaços ou de xaropes produzidos durante a fabricação de açúcar, ou
diretamente de cana-de-açúcar.
Aguardente de cana-de-açúcar
Também chamada de caninha, ou cachaça, na legislação, é a bebida de
graduação alcoólica de 38 a 54ºG, obtida do destilado alcoólico simples de
cana-de-açúcar ou pela destilação de mosto de cana fermentado, podendo ser
adicionada de até 6 g de açúcar por litro.
A matéria-prima para a fabricação de aguardente de cana e cana-de-açúcar.
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Etapas: Extração de caldo de cana- A extração é feita por esmagamento direto nas
moendas. Em grande parte, o sucesso da fábrica depende dessa escolha, pois o menor
ou o maior rendimento em aguardente está ligado à extração do caldo.
Preparo do mosto- Todo líquido suscetível de fermentar é denominado mosto. O caldo
de cana obtido nas moendas e coado é um mosto natural. Para que a fermentação
apresenta resultados positivos, o mosto precisa satisfazer determinadas condições, tais
como baixa concentração inicial de microrganismos, adequada concentração de
açúcares fermentescíveis, e adequada correção.
Correçãodo mosto- A correção visa diversos fatores, diluição quando o caldo é muito
rico em açúcares, é uma operação necessária. Acidez, existe uma correlação entre a
acidez dos mostos e o ótimo desenvolvimento da levedura, assim como a decantação,
temperatura, adição de sais minerais, desinfetantes, antibióticos, vitaminas.
Agentes de fermentação- Inoculação de leveduras previamente multiplicadas por
técnica própria, em mosto de crescimento. Fermento na forma líquida adicionado aos
mostos na proporção de 10 a 20% do volume total.
Prática da fermentação do caldo de cana- A fermentação do caldo de cana para a
produção de aguardente é uma fermentação primordialmente alcoólica, que inicia no
momento em que o inóculo entra em contato com o mosto conveniente preparado
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3-FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA: CERVEJA
A legislação brasileira define a cerveja como sendo a bebida obtida pela
fermentação alcoólica do mosto cervejeiro oriundo de malte de cevada e água potável,
por ação da levedura, com adição de lúpulo. O malte de cevada e o lúpulo usados na
elaboração de cerveja poderão ser substituídos por seus respectivos extratos. Parte do
malte de cevada poderá ser substituída por cereais maltados ou não, e por carboidratos
de origem vegetal transformados ou não.
Classificação da cerveja:
I-Quanto ao extrato primitivo: Cerveja leve, cerveja comum, cerveja extra, cerveja forte.
II- Quanto à cor: Cerveja clara, cerveja escura.
III- Quanto ao teor alcoólico: Cerveja com álcool, cerveja com álcool.
IV- Quanto à proporção de malte de cevada: Cerveja puro malte ( cem por cento de
malte de cevada em peso), Cerveja, (aquela que possuir proporção de malte de cevada
maior ou igual a cinquenta por cento) e Cerveja com o nome de vegetal predominante(
aquele que possuir proporção de malte de cevada maior do que vinte e menor do que
cinquenta por cento).
V- Quanto à fermentação: de baixa fermentação e de alta fermentação.
A cevada é uma gramínea da espécie Hordeum vulgare L., o grão de cevada é
constituído basicamente por uma casca externa, endosperma amiláceo e germe. A
casca constitui uma proteção externa para o grão, é constituído de material celulósico.
O endosperma amiláceo é o tecido de reserva, que se acumula na forma de grânulos
no interior de suas células.
O malte é o produto da germinação controlada das sementes de cevada para
emprego industrial, utilizado na fabricação de cerveja, uísques, farináceos e outros
produtos alimentícios. A finalidade fundamental da maltagem é elevar o conteúdo
enzimático dos grãos de cevada, através da síntese de amilases, proteases,
glucanases, essas enzimas, catalisarão as reações de quebra das macromoléculas.
O lúpulo (Humulos lupulus) é uma planta dióica, isto é, apresenta flores
masculina e feminina em indivíduos diferentes. O interesse industrial recai sobre a
planta feminina, mais precisamente sobre as flores na forma de cone e os frutos delas
resultantes. O lúpulo, além de conferir aroma e amargor, apresenta ação antisséptica,
pois os ácidos isoalfa são bacteriostáticos; contribui, também, para a estabilidade do
sabor e da espuma de cerveja.
As leveduras são fungos, apresentam-se normalmente sob a forma unicelular, e
reproduzem-se por brotamento. As leveduras utilizadas na produção de cerveja
pertencem à espécie Saccharomyces cerevisae.
A seleção da levedura compreende basicamente as seguintes características: A
levedura deve produzir cerveja de sabor e odor agradáveis. Mas, essa questão não é
tão simples, pois sabor e odor são conferidos não só pela atividade da levedura, mas
pela matéria- prima e pelas técnicas de processamento; Segundo, espera-se que o
fermento aumente de massa de 3 a 5 vezes a fermentação. Crescimento menor causa
problemas operacionais na condução do processo fermentativo, enquanto que a taxa
maior de multiplicação indica que carboidrato do mosto, que deveria ser transformado
em álcool, está sendo usado na produção de biomassa; Terceiro, a habilidade da
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levedura flocular ou não, e se os flocos formados sobem ao topo ou decantam na base
do fermentador, determina o tipo de de fermentação.
Quanto ao cultivo temos: O cultivo puro e misto
O cultivo puro de raças é conseguido mediante o isolamento de uma única célula
de levedura, que é propagada vegetativamente até alcançar a quantidade necessária
para a inoculação do mosto em nível industrial(usado na produção de cerveja “lager” de
forma quase universal). Os cultivos mistos da fermentação alta são menos sujeitos à
infecção , e tendem a permanecer mais uniformes de uma geração para outra, em
relação aos puros.
Leveduras selvagens
São as leveduras não cervejeiras encontradas nas cervejarias. As leveduras
podem causar defeitos, como a formação de película na superfície da cerveja, produção
de turbidez, desenvolvimento de odor e sabor estranhos e fermentação com desvio de
atenuação. O gênero Saccharomyces é o mais importante. Cerca de 80% das
leveduras selvagens pertencem a este gênero.
Essas leveduras selvagens podem ser detectadas por exame microscópico, por
provas de resistência térmica, esporulação, fermentação de açúcares, sorológicas, etc.
Bactérias contaminantes
As bactérias contaminantes da cerveja infeccionam tanto o mosto quanto a
cerveja. Tal como as leveduras selvagens, as bactérias contaminantes frequentemente
causam turbidez e anormalidade no sabor e odor da cerveja.
As bactérias láticas, são as principais causadoras de deterioração de cerveja.
Dois gêneros são particularmente importantes em cervejarias: Lactobacillus, cujas
células apresentam forma de bastonete; Pediococcus, que apresentam células
esféricas. Essas bactérias ao infeccionar a cerveja, produzem metabólitos indesejáveis,
tais como o precursor da molécula de diacetil, substância cetona que causa um
desagradável odor manteigoso na bebida.
Processamento
O processamento industrial da cerveja pode ser dividido em três fases:
*Produção de mosto: envolve a moagem do malte, mosturação, filtração, fervura e
clarificação. Nas cervejarias onde há silos, o malte antes de ser moído passa por uma
peneira, associada a um sistema de exaustão, que promove a separação de pedras,
sementes estas, pó, etc; e por fim, o malte é pesado em balanças, e enviado a
moagem.
*Processo fermentativo: subdividido em fermentação e maturação. As leveduras
cervejeiras podem catabolizar açúcares, sob condições de anaerobiose elas fermentam
uma molécula simples de açúcar, glicose por exemplo, produzindo duas moléculas de
etanol, duas de gás carbônico e energia.
* Acabamento ou pós-tratamento da cerveja: envolve operação de filtração,
carbonatação, modificação de aroma e sabor, estandardização de cor, pasteurização,
etc.
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4-FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA: VINHO
É uma bebida proveniente exclusivamente da fermentação alcoólica de uva
madura e fresca ou suco de uva fresca ou suco de uva fresca. Vinhos elaborados com
outras frutas devem obrigatoriamente, pela legislação serem rotulados com
denominação vinho, acompanhado do nome da fruta que lhe deu origem.
O vinho é um produto de transformação de matéria vegetal viva pelos
microrganismos vivos. Dessa forma a sua composição, bem como sua evolução, estão
diretamente ligados aos fenômenos bioquímicos. O vinho apresenta extrema
complexidade química que define o valor alimentar do vinho: provinda de células vivas
contém, em quantidade diluída, elementos necessários à vida.
Composição do vinho
As principais substâncias que constituem o vinho são: açúcares, álcoois, ácidos
orgânicos, sais de ácidos minerais e orgânicos, compostos fenólitos, substâncias
nitrogenadas, pectinas, gomas e mucilagens, compostos voláteis e aromáticos,
vitaminas e anidrido sulfuroso.
O teor de açúcar da uva varia de 15 a 30% em função de vários fatores, tais
como: o estágio de maturação, o clima, o solo e a variedade de uva. Os açúcares da
uva são constitídos quase que exclusivamente de d-glicose e d-frutose, em proporções
sensivelmente iguais no momento de plena maturação. Na fermentação sempre há um
pouco mais de frutose do que a glicose: a relaçãode glicose/ frutose é ao redor de
0,95.
*O álcool etílico é o constituinte mais importante do vinho, após a água, que representa
cerca de 85 a 90% .O grau alcoólico de vinhos varia entre 9 a 15º GL, o álcool etílico
representa de 72 a120g / L.
*O glicerol é, após o álcool etílico, o constituinte do vinho mais importante, em
proporção de 5 a 10 g/L. A glicerina é um álcool com três funções álcoois. Seu sabor
adocicado, quase que igual ao de glicose, contribui para a maciez do vinho, mas não
constitui o fator principal.
*Os ácidos orgânicos de vinhos são: os provenientes da uva( d-tartárico, l-málico e
l-cítrico); 2-metil-1-buranol; 3- metil-1- butanol; 1-pentanol e 1-hexanol. A acidez fixa no
vinho é basicamente formada dos seguintes ácidos: tartárico, málico, lático, succínico e
cítrico.
As variedades de uva para elaboração de vinho podem ser divididas em
categorias: Uvas para vinhos finos( Vitis vinfera) e uvas para vinhos comuns( Vitis
vinifera, Vitis labrusca, Vitis bourquina e híbridos).
As variedades de uvas da espécie Vitis vinifera produzem vinho fino de categoria
superior, as uvas de variedade Vitis labrusca sendo mais rústica, são ciltivadas em
escala comercial em todas as regiões vitícolas do Brasil. Os vinhos produzidos com
essas uvasapresentam cheiro ou aroma pronunciado, o qual na enologia clássica
denomina-se de “fosse” e é considerado um grande defeito no vinho.
Variedades cultivadas no Brasil:
Vitis vinifera- Tintas( Cabernet, Merlot, Cabernet Franc, Pinot Noir, Bonarda); Brancas(
Riesling Renano, Riesling itálico Chardonnay, itálico).
Vitis labrusca- Tintas( isabel, concord, tercy); Branca( niagra).
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Vitis bourquina- Tintas( Hebermont e Jaques)
Correções do mosto
Essas correções possibilitam a obtenção de vinhos mais bem constituídos, mas
jamais permitem compensar completamente as insuficiências de uma maturação.
Quando a uva, por motivos climáticos, não atinge a maturação completa, efetua-se a
correção do mosto com adição de açúcar(sacarose) ou com o mosto concentrado, ou
ainda diminui-se a acidez por desacidificação. Por outro lado, quando a uva acusa
acidez insuficiente, efetua-se acidificação com ácido tártarico.
Na correção com o mosto concentrado, a mistura de mosto concentrado com
mosto a corrigir deve ser a mais homogênea possível. A operação requer atenção, visto
que se trata de dois líquidos de densidades diferentes. Na prática recomenda-se
colocar o mosto concentrado na parte superior do mosto a corrigir, em fermentação e,
em seguida, efetuar a remontagem de homogeneização com auxílio de uma bomba.
Microbiologia do vinho
Existe um grande número de espécies de leveduras que se diferenciam pelo seu
aspecto, suas propriedades, sua forma de reprodução e também pela maneira de
transformar açúcar. Sabe-se que existem cerca de doze gêneros de leveduras de vinho,
cada um dividido em espécies.
As leveduras apiculadas, como Kloeckera apiculata ou Hanseniaspora uvarum,
são responsáveis pelo início e primeira fase de fermentação alcoólica até
aproximadamente 4º a 5º GL. Os Saccharomyces invadem o meio muito rapidamente e
nesse momento as leveduras iniciais desaparecem. Entre os Saccharomyces o poder
alcoolgênico varia de 8º a 18º GL. Na fase final de uma fermentação alcoólica, as
espécies dominantes são S. ellipsoideus e S. bayanus, sendo essa última a mais
alcoógênica.
Fermentação
No processo de fermentação alcoólica de açúcares, os principais produtos, álcool
e gás carbônico são produzidos em proporções equimolares. O mosto de uva apresenta
proporções iguais de glicose e frutose, mas durante o processo de fermentação
alcoólica com a espécie de levedura comumente empregada, Saccharomyces
ellipsoideus, a glicose é fermentada mais rapidamente e a relação glicose/frutose
decresce durante a fermentação.
Clarificação de vinho
Para o vinho apresentar limpidez, ele deve sofrer uma filtração, geralmente
precedida de uma colagem.
A colagem consiste na adição ao vinho de produtos clarificantes, capazes de
coagular e formar flocos. Os flocos, ao sedimentar, arrastam as partículas da turbidez e
clarificam o vinho.
A filtração é uma técnica de clarificação do vinho, que consiste em passar o
mesmo através de uma camada ou meio filtrante, com porosidade reduzida. Existem
vários tipos de filtros para vinhos, todos eles baseados em adsorção ou tamisação.
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REFERÊNCIA:
SCHMIDELL, W. LIMA, U. A. AQUARONE, E. BORZANI, W. Biotecnologia industrial:
volume 3:Processos fermentativos e enzimáticos. Editora Edgard Blücher LTDA.
São Paulo-SP, 2001.
SCHMIDELL, W. LIMA, U. A. AQUARONE, E. BORZANI, W. Biotecnologia industrial:
volume 4: biotecnologia na produção de alimentos. Editora Edgard Blücher LTDA.
São Paulo-SP, 2001.