Princípios em bioquímica: LIPASE

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Instituto Federal da Bahia – IFBA Campus Porto Seguro
Alane Pannain; Amanda Rosa; Ellen Pietra;
 Fernanda Barros; Kelly Pascoal; Mariana Aguiar
3º ano técnico em alimento
Princípios em bioquímica
LIPASES
Porto Seguro
	2013	
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SUMÁRIO
Introdução	4
Desenvolvimento	5
Conclusão	9
Referências	10
INTRODUÇÃO
A vida depende da realização de inúmeras reações químicas que ocorrem no interior das células e também fora delas (em cavidades de órgãos, por exemplo). Por outro lado, todas essas reações dependem, para a sua realização, da existência de uma determinada enzima. As enzimas são substâncias do grupo das proteínas e atuam como catalisadores de reações químicas. Estas são utilizadas em diversos processos industriais, principalmente na indústria alimentícia, química, farmacêutica, dentre outras. Uma das principais enzimas utilizadas industrialmente são as lipases, que hidrolisam óleos e gorduras na interface orgânico-aquosa.
 As lipases são aplicadas em diversos processos industriais, dentre eles, a modificação de óleos e gorduras na indústria óleo-química, na indústria têxtil a enzima melhora a qualidade e as propriedades de tecidos, na indústria alimentícia são usadas para melhorar o sabor de alimentos, como na fermentação de salames e vinhos, são utilizadas na produção de aditivos alimentares, como ácidos graxos poliinsaturados e na indústria de detergentes, para a remoção de manchas de difícil remoção.
Devido ao grande potencial de utilização das lipases, vêm aumentando gradativamente pesquisas englobando isolamento e seleção de novas linhagens produtoras de lipases, estudos de otimização da produção e pesquisas utilizando a enzima imobilizada.
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LIPASES
Pertencentes à família das hidrólises (enzimas que promovem a cisão de um material orgânico através da água), as lipases atuam na interface orgânica-aquosa demonstrando níveis consideráveis de atividade e estabilidade em ambientes aquosos e não-aquosos, ao contrário de outras enzimas.
As lipases têm como função biológica catalisar a hidrólise de longas cadeias de triacilglicerídeos (TAG’s) formando ácidos graxos e glicerol. Realizam também a esterificação, que é a síntese reversa a partir de longas cadeias de ácidos graxos e glicerol, ou seja, transformam-se em triacilglicerídeos. Outra reação catalisada por lípases é a interesterificação, reação de um triacilglicerídeo com um ácido graxo, um álcool ou éster produzindo TAG’s.
A aplicação das lípases é vista em diversos processos, podendo ser usadas na produção de detergentes, na indústria alimentícia e têxtil, na produção de papel, no tratamento de efluentes, entre outros.
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FONTES DE LIPASES
As lipases podem ser de origem animal (pancreática, hepática e gástrica), vegetal e microbiana (bactérias e fungos). Nos animais, estas participam do metabolismo de lipídeos, como a digestão, a adsorção, a reconstituição de gorduras e também no metabolismo de lipoproteínas. Nas plantas, são encontradas em tecidos de reserva de energia.
Industrialmente e economicamente, as lipases microbianas apresentam uma série de vantagens em relação às lipases de origem animal e vegetal. As lipases de microrganismos são em sua maioria extracelulares, apresentando procedimento mais fácil de extração, isolamento e purificação tendo um custo de produção menor, são mais estáveis e possuem propriedades distintas das lipases de origem animal e vegetal.
PROPRIEDADES GERAIS DE LIPASES
As lipases são enzimas que catalisam a hidrólise total ou parcial do triacilglicerol liberando ácidos graxos, diacilgliceróis, monoacilgliceróis e gliceróis, tal que agem apenas na interface óleo/água, podendo acelerar a energia de reações de esterificação, transesterificação e interesterificação em solventes orgânicos. Também catalisam a formação de amidas a partir de ésteres não ativados. As lípases podem ser confundidas com as esterases, mas as esterases são enzimas que agem em ésteres solúveis em água ou que hidrolisam outros lipídeos. 
Durante a ação das lipases, quaisquer tipos de interferências causadas na interface resultam em alterações na sua síntese e atividade. São vários fatores que influenciam, como a composição do meio de cultura, uso de estimuladores, indutores e inibidores, concentração de oxigênio, nitrogênio e sais inorgânicos, fonte de carbono, a temperatura e o pH do meio de cultivo, agitação, agentes capazes de afetar a interface e fatores ambientais. O pH das lipases está na faixa de 4 a 9 e na temperatura ambiente em até 70 °C, mas com atividade ótima na faixa entre 30 e 40°C.
	As lipases microbianas são classificadas em função da relação da sua especificidade ao substrato e estão classificadas em 3 grupos:
•	Lipases 1,3 específicas: liberam ácidos graxos resultantes da catálise.
•	Lipases ácidos graxos específicos: são biocatalisadores hidrolíticos de tipos específicos de grupos acilas nas moléculas de TAG.
•	Lipases não específicas: catalisam aleatoriamente a hidrólise de TAG para ácidos graxos livres e glicerol não mostrando especificidade com relação ao grupo acil ou à posição de esterificação no glicerol.
Enzimas imobilizadas
Enzimas imobilizadas estão fisicamente confinadas ou localizadas em uma região definida do espaço, com retenção de suas atividades catalíticas e podem ser utilizadas repetidas ou continuamente.
Ao natural a enzima deve ser protegida do meio que contenha solvente para não provocar inativação. A imobilização oferece maior estabilidade facilitando a manipulação no final do processo e possibilitando reutilização, principalmente na presença de solventes orgânicos.
Os métodos utilizados para a imobilização de enzimas baseiam-se entre ligações, entre elas estão adsorção física e química, confinamento em matriz ou cápsula e ligação cruzada. O mais utilizado é o método de adsorção por ser de baixo custo e fácil execução. Este método ocorre a adesão da enzima na superfície do suporte insolúvel que se encontra em meio aquoso. A imobilização em matriz de gel ocorre à síntese da matriz em torno do biocatalizador a ser imobilizado. Neste método a enzima está com seu movimento restrito por uma rede de gel ou polímero. 
Os materiais empregados como suporte para a imobilização são: alginato, alumina, ágar, celulose, pectina, etc.
APLICAÇÕES INDUSTRIAIS DE LIPASES
As lipases são enzimas largamente utilizadas no processamento de alimentos, detergentes e síntese de produtos para química fina e fármacos, processamento de óleos e gorduras, manufatura de papel e produção de cosméticos, além de serem utilizadas no tratamento de efluentes gordurosos.
As lipases, por exemplo, degradam preferencialmente cadeias de ácidos graxos de diferentes tamanhos, podendo alterar o produto. A posição, o tamanho da cadeia e o grau de insaturação os ácidos graxos influenciam as propriedades físicas e o valor sensorial do triacilglicerídeo. Na fabricação de queijos, por exemplo, o sabor do produto desejado é de acordo com a especificidade da enzima escolhida em degradar tipos específicos de ácidos graxos.
INDÚSTRIA DE DETERGENTES
O uso de enzimas em formulações de detergentes é muito comum em países desenvolvidos, aproximadamente metade de todos os detergentes comercializados contém enzimas. Na indústria de detergentes utilizam-se principalmente proteases, amilases, celulases e lípases.
As lipases são atrativas na indústria de formulação de detergentes pois possuem a habilidade de hidrolisar óleos e gorduras, devido a suas características de baixa especificidade ao substrato, capacidade de suportar condições extremas de pH e temperaturas além de manterem estáveis na presença de surfactantes e enzimas.
INDÚSTRIA DE ALIMENTOS
A lipase é bastante utilizada na indústria de alimentos. Esta enzima atua no desenvolvimento de sabores e odores específicos de alguns alimentos, como na maturação de queijos e no desenvolvimento de aromas em diversos produtos.Lipases são responsáveis por características desejáveis ou não, em alguns produtos alimentícios desde que, empregadas em condições controladas; caso contrário, elas atuam sobre os lipídeos hidrolisando-os quase que totalmente resultando no aparecimento de sabores indesejáveis como em processos de rancificação de carnes, peixes, derivados do leite e de outros produtos ricos em lipídeos.
Na indústria de laticínios, as lipases são empregadas para a hidrólise da gordura do leite. As aplicações incluem a melhoria do sabor e a aceleração do processo de cura de queijos, manufatura de produtos similares ao queijo e lipólise da manteiga e creme de leite.
No processo de fermentação de salsichas, utiliza-se Rhizomucor miehei como produtora de lipase, acelerando o processo de maturação, representando um baixo custo como aspecto positivo.
Um campo promissor de aplicação de lipases é na indústria de panificação, utilizando a lipase 1,3 específica pelo seu efeito condicionador da massa, o que facilita sua manipulação nos equipamentos convencionais da indústria de panificação. Podem também aumentar o volume do pão, conferindo ao miolo uma cor mais clara, melhorando sua textura, com a degradação dos lipídeos do trigo pela lipase, mudando sua interação com o glúten permitindo ao mesmo, uma rede mais elástica e resistente.
INDÚSTRIA DE PAPEL E CELULOSE
É grande a importância do uso de lipases em indústrias de papeis para a remoção de componentes hidrofóbicos da madeira causadores de alguns problemas durante a fabricação do papel. Se for usada a lipase produzida por Candida rugosa possibilita que se controle o alcatrão que é constituído em grande parte por ceras e triacilglicerídeos que causam problemas na manufatura de polpa e papel.
INDÚSTRIA QUÍMICA
Biocatalisadores, pois apresentam diversas vantagens sobre os catalisadores clássicos industriais. As características que as tornam atrativas do ponto de vista industrial são seu alto grau de especificidade, regiosseletividade e enantioseletividade, permitindo a síntese de compostos de alta pureza e gerando poucos subprodutos e resíduos. Minimiza a degradação de compostos lábeis e evitam o uso de compostos químicos com alto potencial poluente. São muito utilizadas, também em sínteses orgânicas, pois não necessitam de coenzimas e são suficientemente estáveis em solventes orgânicos e em temperaturas relativamente altas.
TRATAMENTO DE EFLUENTES
Existe um grande interesse em utilizar lipase no tratamento de efluentes ricos em lipídeos, embora as lipases possam não ser tão específicas e catalisa a reação de hidrólise de triacilgliceróis, que possuem diferente composição de ácidos graxos, o que pode ser um atrativo para a remoção de óleos e gorduras de estações de tratamento que empregam lodo ativado. A camada de gordura não permite a transferência e oxigênio, comprometendo a degradação da matéria orgânica presente e também diminui o tempo de vida útil dos equipamentos e das estações de tratamento de esgoto. 
As lipases podem ser usadas na sua forma bruta ou isoladas na promoção de um pré tratamento antes da digestão anaeróbia, elas agem na interface que separa as duas fases distintas, a qual corresponde em nível molecular a um grupo de duas camadas adjacentes de moléculas ordenadas, uma hidrofóbica e outra hidrofílica. Quanto maior a interface maior a quantidade de enzima adsorvida, aumentando a taxa de hidrólise
PRODUÇÃO DE BIODIESEL
Os óleos vegetais podem ser modificados através da reação de transesterificação visando melhorar características como viscosidade, densidade específica, entre outras para ser utilizado como forma alternativa de combustível, o biodiesel, na reação de transesterificação. Nessas reações as moléculas de ácidos graxos de elevado peso molecular. 
As pesquisas têm sido voltadas atualmente na utilização das lipases em reações de transesterificação de moléculas de ácidos graxos de elevado peso molecular, catalisando a reação do álcool com óleos de girassol, colza, soja e gordura animal. A vantagem é devido ao bom rendimento obtido, maior seletividade, inexistência de rejeito aquoso alcalino e menor produção de outros contaminantes.
CONCLUSÃO
Através deste trabalho, vimos que estudos sobre enzimas são de grande importância prática e a catálise enzimática das reações é essencial para os sistemas vivos em diversos tipos de aplicações e em diferentes processos industriais. As lipases produzidas por microrganismos são geralmente extracelulares, o que permite fácil extração e possível reutilização, diminuindo o custo da produção. Elas são dotadas de um grande potencial, em diversos tipos de aplicações e em diferentes processos industriais e é de grande perspectiva futura a utilização destes notáveis biocatalisadores enzimáticos em novos processos de biotransformações a serem desenvolvidos.
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REFERÊNCIAS
GANDRA, K.M.; DEL BIANCHI, M.; GODOY, V.P.; QUEIROZ, F.P.C.; STEEL,
C.J. Aplicação de lipase. Ciência e tecnologia de alimentos, v. 28(1), p.182-192, 2013.
< http://www.sobiologia.com.br/conteudos/quimica_vida/quimica11.php > Acesso em: 19/06/2013 às 17h34min;