Aula_BIOTECNOLOGIA E ALIMENTOS pptx

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<p>Biotecnologia</p><p>Aplicada à Produção</p><p>de Alimentos</p><p>Prof. Danilo T Amaral</p><p>Universidade Federal do ABC</p><p>Centro de Ciências Naturais e Humanas</p><p>Bacharelado em Biotecnologia</p><p>Fundamentos da Biotecnologia (NHZ6001-18)</p><p>Melhorar a qualidade sensorial</p><p>Melhorar a qualidade funcional</p><p>Aumentar a estabilidade</p><p>Biotecnologia Alimentos</p><p>CARACTERÍSTICAS SENSORIAIS</p><p>[ABNT]</p><p>Análise sensorial é definida como “a disciplina</p><p>científica usada para evocar, medir, analisar e</p><p>interpretar reações das características dos alimentos</p><p>e materiais como são percebidas pelos sentidos da</p><p>visão, olfato, gosto, tato e audição.”</p><p>Acontece em função das respostas transmitidas pelos</p><p>indivíduos às sensações originadas pelos alimentos. Para esse</p><p>tipo de análise, é indispensável que ocorra contato e</p><p>interação entre o indivíduo e o produto alimentício.</p><p>Tato</p><p>Olfato</p><p>Visão</p><p>Gustação</p><p>Audição</p><p>CARACTERÍSTICAS FUNCIONAIS</p><p>[Ministério da Saúde]</p><p>Alimentos ou ingredientes que produzem efeitos</p><p>benéficos à saúde, além de suas funções</p><p>nutricionais básicas. Oferecem vários benefícios à</p><p>saúde, além do valor nutritivo inerente à sua</p><p>composição química, podendo desempenhar um papel</p><p>potencialmente benéfico na redução do risco de</p><p>doenças crônicas degenerativas.</p><p>Prebióticos: “Ingredientes</p><p>nutricionais não digeríveis</p><p>que afetam beneficamente</p><p>o hospedeiro estimulando</p><p>seletivamente o</p><p>crescimento e atividade de</p><p>uma ou mais bactérias</p><p>benéficas do cólon,</p><p>melhorando a saúde do seu</p><p>hospedeiro."</p><p>Fürstenau CR</p><p>Probióticos: “organismos vivos que, quando</p><p>administrados em quantidades adequadas,</p><p>conferem benefício à saúde do hospedeiro” [OMS]</p><p>TEMPO DE PRATELEIRA – SHELF LIFE</p><p>Transformações Biotecnológicas</p><p>de Alimentos</p><p>Catálise Enzimática</p><p>Catálise Microbiana</p><p>Transformação Genética</p><p>1. Alimentos obtidos através de</p><p>Catálise Enzimática</p><p>[1833] Conversão do amido em açúcar em uma</p><p>solução de malte (diastase) – Payen & Persoz</p><p>[1897] Extratos de levedura conseguem fermentar o</p><p>açúcar em álcool → moléculas “com vida” mesmo</p><p>fora das células – Eduard Buchner</p><p>S + E → ES → EP → E + P</p><p>Fürstenau CR</p><p>VANTAGENS DA CATÁLISE ENZIMÁTICA PARA A</p><p>INDÚSTRIA ALIMENTAR</p><p>Produção em grande escala</p><p>Constância na qualidade final</p><p>Uniformização de matérias-primas</p><p>Alterações de características sensoriais</p><p>Aceleração do processo produtivo</p><p>Tecnologias amigas do ambiente</p><p>DESVANTAGENS DA CATÁLISE ENZIMÁTICA</p><p>PARA A INDÚSTRIA ALIMENTAR</p><p>Hipersensibilidade ao sistema imune do homem</p><p>A atividade catalítica depende da integridade</p><p>das conformações nativas das enzimas.</p><p>Fatores que afetam a atividade enzimática:</p><p>Inibidores</p><p>Agente químico que reduza ou cesse a</p><p>atividade enzimática.</p><p>IrreversíveisReversíveis</p><p>Competitivos</p><p>Incompetitivos</p><p>Mistos</p><p>pH</p><p>O pH da solução afeta a atividade catalítica da enzima de</p><p>diferentes maneiras:</p><p>✔ Manutenção da estrutura nativa da proteína;</p><p>✔ Envolvimento de grupamentos ácido-base envolvidos na</p><p>ligação ao substrato.</p><p>pH ótimo = catálise ótima</p><p>Temperatura</p><p>A temperatura afeta as reações</p><p>enzimáticas de formas distintas,</p><p>por exemplo:</p><p>✔ Estabilidade da enzima;</p><p>✔ Afinidade da enzima por</p><p>inibidores;</p><p>✔ Velocidade de quebra do</p><p>complexo enzima-substrato;</p><p>✔ Grau de associação entre</p><p>domínios proteicos, entre</p><p>outros.</p><p>Tipos de Alimentos Transformados</p><p>por Catálise Enzimática:</p><p>Todas as enzimas utilizadas em aplicações na</p><p>indústria de alimentos têm origem em seres</p><p>vivos (plantas, animais e microrganismos).</p><p>disponibilidade aplicabilidade custo</p><p>Via recombinante para</p><p>produção de enzimas</p><p>Microrganismos: fácil scaleup → tempo de duplicação baixo.</p><p>São permitidos apenas microrganismos certificados como</p><p>inócuos para a saúde.</p><p>Alimentos transformados por</p><p>catálise enzimática:</p><p>2. Alimentos obtidos através de Catálise</p><p>por Microrganismos Viáveis</p><p>Alimentos e bebidas fermentados → Antiguidade</p><p>11.500 anos a.C. – Agricultura</p><p>Cevada, trigo e lentilhas.</p><p>8000 anos a.C. - Mesopotâmia – Seleção artificial das melhores plantas e</p><p>animais.</p><p>6.000 a. C. - Bebidas alcoólicas (cerveja e</p><p>vinho) são produzidas por sumérios e</p><p>babilônios</p><p>2.000 a.C. – Uso de bactérias na produção</p><p>de queijo</p><p>2.000 a.C. - Panificação e bebidas fermentadas são utilizadas por egípcios e</p><p>gregos</p><p>[1866, 1876] Pasteur – fermentação do açúcar em</p><p>álcool e dióxido de carbono por leveduras</p><p>(fermentos inseparáveis da estrutura das células</p><p>vivas das leveduras) privadas de oxigênio.</p><p>[vitalismo]</p><p>[1897] Eduard Buchner – extratos de levedura</p><p>conseguem fermentar o açúcar em álcool</p><p>[moléculas “com vida” mesmo fora das</p><p>células]</p><p>Fürstenau CR</p><p>VANTAGENS DA CATÁLISE POR MICRORGANISMOS PARA</p><p>A INDÚSTRIA ALIMENTAR</p><p>Prolongar o período de conservação</p><p>Conteúdos energéticos superiores (ácidos</p><p>orgânicos, álcoois, aldeídos e cetonas)</p><p>Função anabólica dos</p><p>microrganismos (síntese de</p><p>vitaminas e digestão de parede celular)</p><p>Concentração de ácido</p><p>Os ácidos podem atuar como inibidores microbianos.</p><p>• Como constituinte natural (ác. cítrico) → agente</p><p>conservante.</p><p>• Como produto da fermentação (ác. lático) → inibição</p><p>seletiva (lactococus – lactobacilos – bolores – leveduras)</p><p>Fatores que afetam a fermentação</p><p>alimentar:</p><p>Fürstenau CR</p><p>Concentração de álcool</p><p>[Álcool] → inibição seletiva dos microrganismos</p><p>• Vinho: leveduras sobrevivem até [12-15%] de álcool)</p><p>Concentração de sal</p><p>Solução hipertônica → plasmólise</p><p>Solução hipotônica → turgescência</p><p>Microrganismos halófilos → [Sal] > 3%</p><p>Fürstenau CR</p><p>Presença de oxigênio</p><p>Fürstenau CR</p><p>Temperatura</p><p>Fürstenau CR</p><p>Alimentos transformados por</p><p>catálise microbiana:</p><p>Fürstenau CR</p><p>Kefir: bebida ácida, ligeiramente alcóolica, obtida da</p><p>fermentação do leite por grãos de kefir, os quais são gomas de</p><p>polissacarídeos que servem como um sistema natural de</p><p>imobilização de bactérias láticas (fermentação lática) e</p><p>leveduras (fermentação alcóolica).</p><p>Fürstenau CR</p><p>Kombucha: bebida obtida de fermentação controlada de chá</p><p>verde ou preto (Camelia sinensis) adoçado e adicionado de</p><p>bactérias e leveduras láticas. Utilizado como probiótico.</p><p>Fürstenau CR</p><p>3. Alimentos obtidos através de</p><p>Manipulação Genética</p><p>Melhoria nutricional e organoléptica dos alimentos</p><p>Redução da deterioração</p><p>Fürstenau CR</p><p>Tecnologia do DNA</p><p>recombinante:</p><p>- Acelera o processo natural</p><p>e casuístico de mutação;</p><p>- Permite ultrapassar a</p><p>barreira entre espécies.</p><p>Fürstenau CR</p><p>Vegetais</p><p>Maior parte dos alimentos manipulados geneticamente</p><p>Transformação por A. tumefaciens</p><p>Arroz e centeio → biobalística</p><p>Tomate não transgênico Tomate transgênico</p><p>Fürstenau CR</p><p>VANTAGENS DA TRANSFORMAÇÃO GENÉTICA PARA A</p><p>INDÚSTRIA ALIMENTAR</p><p>Cultivares resistentes a herbicidas</p><p>Cultivares resistentes a insetos</p><p>Cultivares resistentes à doenças</p><p>Cultivares resistentes a fatores</p><p>climáticos adversos</p><p>Fürstenau CR</p><p>Alimentos transformados por</p><p>manipulação genética:</p><p>Fürstenau CR</p><p>Batata transgênica: gene obtido de bactéria com vistas a</p><p>aumentar a quantidade de amido do tubérculo, diminuindo a</p><p>absorção de óleo durante a fritura.</p><p>Fürstenau CR</p><p>Saccharomyces cerevisae: levedura modificada produz mais</p><p>dióxido de carbono no mesmo intervalo de tempo e à mesma</p><p>temperatura do que a levedura selvagem e, consequentemente,</p><p>o pão é fermentado mais rapidamente.</p><p>Fürstenau CR</p><p>Fürstenau CR</p><p>Controle de Qualidade de Alimentos Obtidos</p><p>por Modificações Biotecnológicas</p><p>Matéria-prima</p><p>Produto final</p><p>Propriedades físicas, químicas e</p><p>biológicas</p><p>Presença de microrganismos,</p><p>alérgenos e toxinas</p><p>Adulteração</p><p>Fürstenau CR</p><p>Ensaios químicos analíticos</p><p>Separação, identificação e quantificação dos componentes</p><p>químicos – pH, aditivos, corantes, contaminantes, conservantes,</p><p>minerais, entre outros.</p><p>Análise microbiológica</p><p>Estudo dos microrganismos que habitam ou contaminam alimentos</p><p>para ajudar a avaliar a segurança de matérias-primas, componentes,</p><p>ingredientes e produtos finais. A análise convencional requer o uso</p><p>de caldos e ágares para cultivo dos organismos-alvo.</p><p>Métodos imunológicos</p><p>Baseados na afinidade da ligação</p><p>antígeno-anticorpo. Auxiliam na</p><p>detecção de microrganismos e suas toxinas, hormônios, vitaminas e</p><p>drogas.</p><p>Fürstenau CR</p><p>Métodos moleculares</p><p>Identificação rápida e confiável de microrganismos patogênicos,</p><p>especialmente através da reação em cadeia da polimerase (PCR).</p><p>Análise nutricional</p><p>Avalia o valor e o conteúdo nutricional em alimentos e produtos</p><p>alimentícios.</p><p>Teste sensorial</p><p>Identificação de propriedades de alimentos, utilizando os sentidos</p><p>humanos (visão, olfato, paladar, tato e audição) para fins de</p><p>avaliação de produtos de consumo.</p>