produção de enzimas

Prévia do material em texto

Profa: Denise Godoy
E-mail: denisegodoy@uerj.br
Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Faculdade de Tecnologia
Campus Regional de Resende
Departamento de Química e Ambiental
Processos Bioquímicos
ENZIMAS
Produção de Enzimas Microbianas
 O metabolismo celular dos animais, vegetais e microrganismos é
comandado por uma série de reações bioquímicas que, por sua vez, 
dependem da ação contínua de catalisadores (as enzimas).
 Enzimas são proteínas especiais que têm ação catalisadora e são 
produzidas pelas células, estimulando ou desencadeando reações 
químicas importantíssimas para a vida, que dificilmente se 
realizariam sem a presença delas. Esses biocatalisadores orgânicos 
são produzidos pelas células, mas podem evidenciar a sua 
atividade intra ou extracelularmente.
ORIGEM VEGETAL: sementes, sucos, polpas, raízes (por 
trituração de tecidos)
ORIGEM ANIMAL: mucosa gástrica, pâncreas, fígado, sangue 
(por trituração de tecidos)
ORIGEM MICROBIANA: bactérias, fungos, leveduras (por 
cultura)
mais empregadas;
 menor custo de produção;
 menor tempo de produção;
 provêm de microrganismos selecionados;
 apresentam maior especificidade.
Obtenção industrial de 
enzimas
 Atualmente as enzimas são empregadas em diversos setores 
industriais (químico, farmacêutico, alimentício, têxtil, papel-
celulose, curtume), em dispositivos analíticos (eletrodos 
enzimáticos, por exemplo) e em métodos analíticos e de diagnóstico 
(por exemplo, enzimaimunoensaio).
A produção de enzimas em escala industrial se faz por fermentação 
submersa, embora nos países orientais haja uma tradição 
estabelecida de utilização da fermentação semi-sólida. 
Avanços tecnológicos estão sendo gradualmente incorporados a 
esse processo, podendo torná-lo interessante para países que 
dispõem de resíduos agroindustriais de baixo custo.
Produção de Enzimas 
Microbianas
Vantagens:
•Maior controle do processo
•Menor risco de contaminação
•Maior rendimento
•Adequada para mo recombinantes
Cultura Submersa Cultura Semi-sólida
Desvantagens:
•Necessidade de maior espaço
•Maior risco de contaminação
•Menor rendimento
Vantagens:
•Resíduos industriais de baixo 
custo
Produção de Enzimas 
Microbianas
Processo Fermentativo Genérico
Cultura 
estoque
Crescimento em 
frascos agitados
Pré-inóculo em 
fermentador
Cultura 
estoque
Esterilização
Fermentador 
Principal
Separação
Concentação
Purificação
Acabamento
“upstream”
“downstream”
 Fermentadores de 
10.000 a 100.000 l
Descontínuo
30 a 150 h
Controle: atividade 
enzimática
Produção de Enzimas Microbianas
 Linhagem microbiana – melhoramento genético (sigiloso)
 Meio sintético ou matérias-primas naturais
 Fontes de carbono e energia – farinhas amiláceas, licores de 
milho, soja, cereais, melaços
 Fontes de nitrogênio – farinha de peixe, gelatinas, licores de 
milho e de soja
 Fatores de crescimento e micronutrientes – extrato de levedura, 
licor de milho, farinhas de sementes oleaginosas
 Enzimas indutíveis: indutor (xilose para xilose isomerase; uréia 
para urease)
 Separação: depende da localização da enzima
endoenzimas (intracelulares) 
exoenzimas (extracelulares)
Enzimas Origem Indústria Aplicação
Amilase
Aspergillus niger, A. oryzae, 
Bacillus subtilis, Rhizophus 
spp, Mucor rouxii
Panificação
Suplemento de farinha, 
preparação de massa, 
alimentos pré-cozinhados, 
elaboração de xaropes.
Celulase Aspergillus niger, Trichoderma viride Cerveja
Preparação de concentrados 
líquidos de café, clarificação 
sucos.
Dextrano-sacarose Leuconostoc mens. Alimentar Dextrano para diversos usos.
Glucosioxidase Aspergillus niger Alimentar Eliminação da glicose dos sólidos do ovo.
Invertase Sacharomyces cereviase Alimentar Mel artificial.
Lactase Sacharomyces fragilis Láctea Hidrólise da lactose.
Lipase Aspergillus niger, Rhizophus spp, Mucor spp Láctea Sabor ao queijo.
Pectinase Aspergillus niger, Rhizophus spp, Penicillium Alimentar
Clarificação de vi-nho e de 
sucos de frutas.
Protease Aspergillus oryzae, Bacillus subtilis
Cerveja, Panificação, 
Alimentar
Impede que a cerveja se 
enturva ao esfriar, abranda as 
carnes.
Enzimas parecidas a renina Mucor Alimentar Coalhada do leite para fabricação de queijo.
Principais enzimas animais: 
Pancreatina, tripsina, pepsina, quimotripsina e catalase
Ocorrência:
Tecidos animais
Obtenção geral de enzimas animais:
Trituração por moinhos ou homogeinizadores
Extração com água ou solução tampão
Filtração ou centrifugação para remoção do resíduo 
insolúvel
Enzimas animais
Pancreatina
 Ocorrência: pâncreas de porcos
Possui atividade amilolítica, proteolítica e lipolítica
Contém tripsina cristalina e quimotripsina
Enzimas animais
Pepsina
 Ocorrência: mucosa do estômago de porcos
Tratamento com ácido para ativação do pepsinogênio a pepsina
Precipitação com etanol
Secagem em baixa temperatura
Enzimas animais
Renina (Coalho)
 É uma protease gástrica ácida
 Ocorrência: suco gástrico do abomaso de bezerros
 Extraída principalmente de fetos bovinos nos últimos 
meses de gestação
 Comercializada na forma líquida, em pó ou em pastas
 Aplicação: fabricação de queijos e preparação de pudins
Enzimas animais
Catalase
 Ocorrência: fígado e sangue de boi e porco; fungos e bactérias
 Precipitada pela adição de até 50% de acetona
 Comercializada na forma de preparação líquida padronizada, na 
forma de pó seco amorfo (liofilizado) ou na forma cristalizada 
(diálise contra água destilada)
 Aplicação: na indústria de alimentos para decomposição da 
água oxigenada (sabor e cor do alimento); inibir o 
desenvolvimento microbiano em vinhos; como antioxidante em 
alimentos líquidos ou viscosos (maionese, manteiga, etc.)
Enzimas vegetais
•Principais enzimas: papaína, bromelina, ficina e enzimas do 
malte
•Ocorrência: tecidos vegetais (caule, folhas e frutos
Enzimas vegetais
Papaína
Ocorrência: látex do fruto verde do mamão 
(Carica papaya), além de suas folhas e talos
 Possui alta atividade proteolítica
 É facilmente inativada por oxidação 
(necessidade de agentes redutores como 
sulfeto de hidrogênio, cianeto de hidrogênio, 
etc)
 Extraída principalmente como fruto 
prensado das folhas e talos
 Aplicações: clarificação da cerveja, 
amaciamento de carnes, auxiliar da digestão
Enzimas vegetais
Bromelina
Ocorrência: talo e fruto do abacaxi 
(Ananas comosus)
Composição: mistura de 4 proteases com 
ações distintas, dependentes do pH
Aplicação: amaciamento de carnes e 
clarificação da cerveja
Enzimas vegetais
Malte
•Ocorrência: cevada
•Composição: amilases, diastases, proteases, lipases, 
oxirredutases e hemicelulases
•Preparo:
Pré-germinação: umedecimento dos grãos a 10 – 15oC 
por 2 a 3 dias.
Germinação: formação das enzimas que compõem o 
malte (amilases, proteases, lipases e hemicelulases)
Secagem: paralização da atividade biológica do grão 
(aumento gradual da temperatura e redução do teor de umidade).
As fosfatases estão entre as mais caras: 100 miligramas de um dos 
tipos, a alcalina, custam US$ 300.