Enzimologia -Polifenoloxidases e peroxidases

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Enzimologia Industrial 
Profª Josileide Borges 
OXIRREDUTASES 
LIPOXIGENASES CATALASES 
POLIFENOL-OXIDASES 
(PFO) 
PEROXIDASES GLICOSE-
OXIDASES 
O que é o escurecimento enzimático? 
Escurecimento enzimático 
 
• Reação de alteração de cor que ocorre 
normalmente no tecido vegetal quando há 
ruptura da célula e a reação não é controlada. 
 
 
Por que o escurecimento enzimático não é 
desejável na maioria das frutas ? 
POLIFENOLOXIDASES (PFO) 
A ação desta enzima nas frutas in natura acarreta: 
• Perdas econômicas consideráveis; 
• Diminuição da qualidade nutritiva (aminoácidos) e 
vida útil; 
• Alterações do sabor; 
• Formação de odores indesejáveis (off flavors); 
• Rejeição do consumidor final; 
• Mudanças indesejáveis na aparência; 
• Alteração nas propriedades organolépticas do produto; 
 
 
 
O escurecimento enzimático pode 
ocorrer em tecidos intactos? 
• No tecido intacto das frutas pode ocorrer o 
escurecimento, em situações adversas como: 
 
• Situações de inibição da respiração durante o 
armazenamento em atmosfera controlada (Oxigênio 
2% a 3% e dióxido de carbono- de 1% a 
3% ; 
• Atmosfera normal: 78% de nitrogênio; 21% de oxigênio; 
0,039% de dióxido de carbono; e, 4% de vapor d‘água. 
• Deficiência de ácido ascórbico no tecido vegetal; 
• Armazenamento a frio e radiação ionizante. 
Enzimas responsáveis pelo 
Escurecimento Enzimático 
Polifenol oxidases 
Peroxidases 
Função biológica PFO 
Defesa das plantas; 
-A ação bacteriostática e antiviral de melaninas e 
quinonas já foram comprovadas in vitro (em 
batatas); 
 
Desenvolvimento de raízes, à eventos ligados 
à fotossíntese e à respiração celular; 
FORMAÇÃO DA MELANINA EM 
VEGETAIS 
Melanina na pele 
• A enzima (Tirosinase) ocorre em animais e 
humanos e o substrato é a tirosina, responsável 
pela cor da pele (melanina). 
 
Se quase todo ser humano produz melanina 
por que existem variedades de colorações de 
pele? 
Classificação de melanina 
Construtiva (herdada)- determinado 
pelos nossos genes e não necessita, 
portanto, de exposição solar para ser 
produzida. 
Facultativa (reversível)- sintetizada 
somente após a exposição aos raios 
ultravioletas. 
 
Classes de melanina 
(construtiva) 
Eumelanina - possui um alto peso molecular e 
destaca-se por apresentar uma cor que varia de 
marrom a negro. 
 
 Feomelanina- possui baixo peso molecular e 
apresenta coloração que varia de vermelha ou 
amarela (branca). 
 
O que acontece quando nosso corpo não 
produz melanina? 
ALBINISMO 
Anomalia orgânica congênita (já se apresenta no nascimento) 
que se caracteriza pela ausência total ou parcial da 
pigmentação. 
ALBINISMO 
 
• Existem diversos tipos de albinismo. O mais comum 
é o oculocutâneo. 
• Quando expostas demasiadamente ao sol, pessoas 
com albinismo podem desenvolver: 
-Sardas; 
-Pintas (normalmente são rosadas) e verrugas, com ou 
sem pigmentação; 
-Lentigines (muitas sardas em um só lugar); 
 
ALBINISMO 
Incapacidade de se bronzear, levando à 
queimaduras em diferentes graus de 
severidade; 
Variações na cor dos cabelos; 
Variações na cor dos olhos; 
A falta de pigmento na parte colorida dos olhos 
(íris) faz com que a região fique, de certa 
forma, translúcida. 
ALBINISMO 
Os sintomas visuais da doença são: 
• Nistagmo (movimento rápido e involuntário dos 
olhos); 
• Estrabismo (inabilidade de focar os dois olhos em um 
mesmo ponto); 
• Miopia ou hipermetropia; 
• Fotofobia (hipersensibilidade à luz); 
• Astigmatismo (curvatura anormal da superfície do 
olho, causando visão borrada). 
 
 
Como é feito o diagnóstico do albinismo? 
 
• Exame físico; 
• Observação de mudanças na pigmentação; 
• Exame dos olhos; 
• Comparação da pele do paciente com a de 
outros membros da família. 
 
Albinismo tem cura? 
Tratamento 
Atendimento oftalmológico adequado. O médico 
poderá receitar o uso de lentes especiais (UVA e 
UVB); 
 Acompanhamento por dermatologista (anual) de 
sinais na pele e indícios do surgimento de lesões que 
possam levar ao câncer de pele; 
 Procedimentos cirúrgicos para corrigir e/ou reduzir os 
sintomas de nistagmo e estrabismo; 
Evitar exposição excessiva ao sol; 
Usar roupas compridas; 
 
Vitiligo 
• O vitiligo é uma doença não contagiosa 
caracterizada pela perda da coloração da pele 
devido à diminuição ou ausência de 
melanócitos (células responsáveis pela 
formação da melanina) nos locais afetados. 
• As lesões provocadas impactam 
significativamente na qualidade de vida e na 
autoestima do paciente. 
Vitiligo 
• As causas da doença ainda não estão 
claramente estabelecidas, mas alterações ou 
traumas emocionais podem estar entre os 
fatores que desencadeiam ou agravam a 
doença. 
• A doença é caracterizada por lesões cutâneas 
de hipopigmentação, ou seja, diminuição da 
cor, com manchas brancas de tamanho variável 
na pele. 
Vitiligo 
• A maioria dos pacientes de vitiligo não 
manifesta qualquer sintoma além do 
surgimento de manchas brancas na pele. 
• Entretanto, em alguns casos, os pacientes 
relatam sentir sensibilidade e dor na área 
afetada. 
• A maior preocupação dos dermatologistas são 
os sintomas emocionais que os pacientes 
podem desenvolver em decorrência da doença. 
Diagnóstico: 
• O diagnóstico do vitiligo é essencialmente 
clínico. 
• A biópsia cutânea poderá revelar a ausência 
completa de melanócitos nas zonas afetadas. 
• As análises sanguíneas deverão incluir um 
estudo imunológico que poderá revelar a 
presença de outras doenças autoimunes como 
o lúpus eritematoso sistêmico e a doença de 
Addison. 
Tratamento 
• O tratamento deve ser discutido com um 
dermatologista, conforme as características de 
cada paciente. 
• Dentre as opções terapêuticas está o uso de 
medicamentos que induzem a repigmentação 
das regiões afetadas. 
• Também é possível utilizar tecnologias como o 
laser, técnicas cirúrgicas ou de transplante de 
melanócitos. 
Formação de escurecimento 
Enzimas 
Substrato Oxigênio 
Métodos de prevenção 
• 
Supressão de O2 
• Alcançada pelo uso de embalagens a vácuo ou 
atmosfera controlada. 
 
• Desvantagem- Permite o escurecimento do 
produto durante o processamento até o 
momento do acondicionamento e não garante a 
integridade do produto após ele ter sido aberto 
pelo consumidor. 
Redução do pH (ácidos orgânicos) 
• Em geral, PFO são inativadas de modo irreversível 
em soluções com pH inferior a 3,0. A redução do pH 
deve ser feita o mais rapidamente possível após o 
descascamento. 
• Em alimentos podem ser usados quaisquer ácidos 
orgânicos (Ex: ácido cítrico, acético, málico etc) 
• Desvantagem- Nem todos os produtos que sofrem 
escurecimento enzimático são compatíveis, em 
termos de sabor, com a acidez necessária para 
inativação. 
 
Redução do pH (ácidos) 
• Têm dupla função, pois reduzem o pH e inativam as 
PFO, por ataque ao sítio ativo. 
 
• O ácido ascórbico ainda apresenta a vantagem de 
reduzir as quinonas já formadas. 
 
• Desvantagem: Porém tem alto custo e pode-se 
degradar, na forma oxidada, gerando escurecimento 
não-enzimático (cor amarelada indesejável). 
Tratamento térmico 
(BRANQUEAMENTO) 
Água quente, vapor , microondas, superfície quente. 
Resfriamento imediato após o aquecimento. 
Tratamento térmico (Branqueamento) 
• A eficiência do tratamento depende muito do 
pH do meio. 
 
 
• Em geral, em valores de pH de 4,0 a 6,0, 
durante 3 minutos a 70 a 80 °C são suficientes 
para a inativação. 
• Desvantagens 
• Pode gerar sabor de produto cozido em 
vegetais (é mais usado para produtos que 
sofrerão outros tratamentos posteriores- 
enlatados e desidratados); 
 
• Até que o aquecimento inative a enzima, ela 
continua catalisando a reação, o que pode 
gerar algum escurecimento, sendo este 
irreversível.Adição de inibidores químicos 
• Sulfitos- Podem ser aplicados na forma de 
dióxido de enxofre que apresenta alta 
eficiência, devido à rápida absorção, porém é 
de difícil manuseio na planta industrial ou sob 
forma de sais (bissulfito de sódio ou potássio); 
• Em doses elevadas podem ser tóxicos. 
• Vantagens 
 
• São inibidores diretos PFO, atuando 
em seu sítio ativo; 
• Reagem com as quinonas formadas, 
gerando compostos incolores estáveis, 
o que evita que se polimerizem; 
• São de baixo custo; 
• Apresentam atividade antimicrobiana. 
• Desvantagem 
 
• O uso de altas dosagens, no entanto, pode 
provocar gosto e cheiro desagradáveis no 
produto; 
• São de uso controlado pela legislação, por 
causarem crises alérgicas em pessoas 
asmáticas. 
• Para possibilitar uma dosagem reduzida , são , 
em geral, usados em conjunto com ácidos. 
Sais 
• Dentre esses os mais aplicados são os sais 
de cloro, sendo o NaCl o mais utilizado. 
 
• A inibição só é efetiva em concentrações 
relativamente elevadas do sal, o que 
limita sua aplicação devido ao sabor. 
Aplicação industrial 
• Ação benéfica das PFO. 
• Fabricação de chá preto- obtida pela 
fermentação de folhas jovens e de botões 
florais da planta do chá. 
• Durante a fermentação, as PFO da folha do chá 
agem sobre esses compostos, gerando 
quinonas, que sofrem oxidação para gerar 
flavinas (pigmento amarelados) e rubiginas 
(marrom escuro) . 
• A ação da PFO é responsável pela formação 
da cor característica em amêndoas de cacau, 
durante sua fermentação. 
 
• Em frutas secas, como ameixas e uva, 
durante o processo de evaporação da 
umidade. 
 
 
PEROXIDASE/ CATALASE 
 As peroxidases são um grupo de enzimas 
oxirredutases que oxidam substratos orgânicos na 
presença de peróxido de hidrogênio gerando radicais 
livres. A catalase é hidroperoxidase. 
 
2 H2O2 → 2 H2O + O2. 
 
 Sua função biológica está relacionada à síntese de 
fito-hormônio, à maturação, senescência de frutos e 
defesa contra infecções virais. 
 
 Característica principal: termo estabilidade, 
associada a sua capacidade de ser regenerada 
após desnaturação térmica. 
 
Condições para regeneração: temperatura 
ambiente (poucas horas) e sob refrigeração e 
congelamento (em períodos mais longos). 
• Encontra-se nos peroxissomas em animais, 
plantas e também nos glioxissomas (apenas 
em plantas) e no citoplasma de procarionte. 
 
 
Função da Peroxidase/catalase 
• O peróxido de hidrogênio é um produto decorrente do 
metabolismo celular em organismos expostos ao 
oxigênio atmosférico. 
 
• Sendo tóxico para as células, o peróxido tem de ser 
rapidamente convertido numa espécie química que 
seja inócua. 
Porque os organismos produzem peróxido de 
hidrogênio, se ele é tóxico para as células? 
• Algumas células do sistema imunitário 
produzem peróxido de hidrogênio para uso 
como agente antibacteriano. 
 
• As bactérias patogênicas que possuem 
catalase são capazes de resistir a este ataque 
graças à presença da enzima, conseguindo 
sobreviver nas células que invadem. 
 
Eficiência da inativação das peroxidases 
1-Grau de desnaturação alcançado durante o 
tratamento térmico-quanto mais eficiente for o 
branqueamento, mais lenta e menos eficiente é a 
regeneração. 
 
2-pH do meio- em geral, em meios ácidos, a 
desnaturação é mais eficiente e a renaturação 
mais lenta. 
Classificação estrutural 
• Estruturalmente, as peroxidases podem ser 
divididas em quatro classes: 
 
• Peroxidases bacterianas; 
• Peroxidases de origem animal; 
• Peroxidases fúngicas; 
• Peroxidases de plantas. 
 
Ação das peroxidases em alimentos 
 
Desaparecimento do aroma natural e 
surgimento de off-flavor em produtos 
vegetais, sobretudo por congelamento. 
 
Podem participar da alteração da cor e da 
destruição do valor nutritivo dos produtos 
(oxidação de vitamina C e de aminoácidos); 
 
Inativação das peroxidases 
• Temperaturas Geral: 80 a 100 °C. 
 
• A presença de Nacl e o pH ácido auxiliam no 
processo, podendo reduzir o tempo de 
tratamento. 
Aplicações industriais e comerciais 
Indicadoras da eficiência de tratamento térmico 
 
Eficiência de branqueamento (alta termo 
resistência). 
 
Eficiência da pasteurização (leite) são 
inativadas a 82 °C/20 s ou a 75 °C/19 min. 
Aplicação industrial 
 
Teste de peroxidases no Leite (catalases) 
 
Verificar adulterações; 
 
Testar eficiência da pasteurização; 
Aplicações industriais e comerciais 
(Catalases) 
 Indústria têxtil- remoção de peróxido de hidrogênio 
dos tecidos. 
 
Farmacêutica- Produtos de limpeza de lentes de 
contato, agindo como agente antibacteriano. 
 
Cosmética- em máscaras de beleza combinando a 
enzima e peróxido de hidrogênio para aumentar a 
oxigenação celular das camadas superiores da 
epiderme. 
 
Aplicações industriais e comerciais 
Microbiologia- O teste da catalase consiste na 
detecção de catalase em bactérias, servindo 
essencialmente para a distinção entre estafilococos 
(catalase-positivo) e estreptococos (catalase-
negativo). 
 
• Uma gota de peróxido de hidrogênio a 3%(v/v) é 
depositada numa lâmina de microscópio contendo 
microrganismo a ser testado; 
 
Referências 
 KOBLITZ, M. G. B. Bioquímica de Alimentos:Teoria e 
Aplicações Práticas.Rio de Janeiro:Guanabara Koogan, 2008. 
 
 MACEDO,G.A;PASTORE,G.M;SATO,H.H;PARK,Y.K. 
Bioquímica Experimental de Alimentos.São Paulo:editora 
Varela, 2005. 
 
 ARAUJO,J.M.A. Escurecimento enzimático.In:Química de 
Alimentos-Teoria e prática, 287-306.Ed. UFV,Viçosa ,2004.