AULA 3 proteases

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA 
CENTRO DE TECNOLOGIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS 
DISCIPLINA: BIOQUÍMICA DE ALIMENTOS II 
 
JOÃO PESSOA – PB 
2016.2 
Danieli Cristina Schabo 
Enzimas que catalisam a reação de 
hidrólise das ligações peptídicas das 
proteínas 
Aminoácido 
 
 Dividem-se em: 
 
 
 
 
CARACTERÍSTICAS E MODO DE AÇÃO 
EXOPEPTIDASES 
Aminopeptidases Carboxipeptidases 
EXOPEPTIDASES 
 Classificadas pela natureza química de seu sítio 
ativo e por seu mecanismo de ação em 4 grupos 
distintos: 
 
 
ENDOPEPTIDASES ENDOPEPTIDASES 
CARACTERÍSTICAS E MODO DE AÇÃO 
 
 Possuem o aminoácido 
no sítio ativo 
 
 Ativas em pH neutro e alcalino: 
7,0 a 11,0 
 
 Serina-proteases alcalinas: 
 
Serina-proteases 
Tripsina Quimotripsina Subtilisina 
Quimotripsina 
Serina-protease 
 Apresentam em seu sítio ativo 
conjugada com 
 
 Mais ativas em pH neutro (7,0), 
podendo apresentar atividade em pH ácido 
 
Cisteína-proteases ou 
proteases sulfidrílicas 
Papaína Bromelina Ficina 
Papaína 
Cisteína-protease 
Asp158 
 Contêm 
em seu sítio ativo 
 
 Maior atividade em pH ácido (até 6,0) 
 
Proteases aspárticas 
ou ácidas 
Pepsina Renina Microbianas 
Pepsina 
Protease aspártica 
 Precisam de íons metálicos divalentes para sua 
atividade 
 Podem ser neutras ou alcalinas 
 Íons cálcio – estabilizam estas enzimas 
 Agentes quelantes (EDTA) - inibem 
 
Metalo-proteases 
Colagenases Elastases Termolisinas Neutras 
Alcalinas (pH 7,0-9,0): gêneros Serratia e Myxobacter 
Clostridium 
hystoliticum 
Pseudomonas 
aeruginosas 
Geobacillus 
stearothermophilus 
Metalo-protease 
Íon 
metálico 
Fontes: 
 
Vegetal 
Animal 
Microbiana 
• Mais empregada na indústria de alimentos 
• Vegetais verdes 
Vegetal 
Papaína 
Cisteína-protease 
 Látex dos frutos, caule ou folhas do mamoeiro (Carica 
papaya) 
Comercialização: extrato bruto (papaína e 
quimopapaína) 
pH: neutro à ácido - 5,0 a 9,0 (caseína e albumina – 
ótimo 7,0) 
 Temperatura ótima: 60 a 70°C (estável até 90°C) 
Baixa especificidade de substrato (fenilalanina, valina 
e leucina) 
Bromelina 
Cisteína-protease 
Pedúnculo ou do fruto do abacaxizeiro 
(Ananas comosus) 
pH: neutro à ácido ótimo: 6,0 a 8,0 
Perde atividade em temperaturas > 70°C 
 
Ficina 
Cisteína-protease 
 Látex resultante de incisões feitas nas cascas de 
figueiras tropicais de espécies do gênero Ficus (Ficus 
glabrata, Ficus carica) 
pH: neutro à ácido 6,0 a 8,0 
 Temperatura: 60°C 
Baixa especificidade - diversos aminoácidos 
• Mais importantes: proteases 
gástricas (renina e pepsina) 
e pancreáticas (tripsina e 
quimotripsina) 
Animal 
Renina ou 
quimosina 
Protease aspártica – pH ácido 
Extraída do quarto estômago de bezerros 
desmamados 
Pró-renina inativa – hidrólise parcial = renina 
 Inativada em pH neutro ou alcalino 
Perde gradualmente a atividade em pH de 3,5 a 4,5 
Pepsina 
Protease aspártica: pH ácido 
Produzida pela mucosa do estômago na forma inativa 
de pepsinogênio 
Maior atividade na faixa de pH de 1,0 a 4,0 
pH ótimo é 1,8 
 Inativada completamente em pH superior a 6,0 
Baixa especificidade 
pH abaixo de 5,0 
Inibidores em pH 
acima de 5,0 
Pepsina 
Tripsina 
Serina-protease: pH neutro e alcalino 
Sintetizada pelo pâncreas na forma inativa de 
tripsinogênio – ativada por hidrólise no duodeno 
Altamente específicas – só hidrolisam ligações que 
envolvem o grupo carboxílico da lisina e da arginina 
Estáveis em pH abaixo de 6,0 e sofrem autólise a partir 
desse valor 
Atividade ótima em pH de 7,0 a 9,0 
 Inibidores de tripsina: alimentos à base de soja, trigo 
 
Tripsina 
Quimotripsina 
Serina-protease: pH neutro e alcalino 
Secretada pelo pâncreas 
Hidrolisa preferencialmente ligações que envolvem 
aminoácidos aromáticos (tirosina, fenilalanina e 
triptofano) 
Estável em pH ácido e neutro 
pH ótimo de atividade de 7,0 a 9,0 
Quimotripsina 
Catepsinas 
e calpaínas 
Cisteína-proteases: pH neutro à ácido 
 Intracelulares – relacionadas à resolução do rigor 
mortis 
• Excelentes fontes de enzima 
• Representam 40% do total 
Microbiana 
Origem 
bacteriana 
Bacillus e Geobacillus 
Proteases bacterianas neutras: termolisina - ativas em 
pH de 5,0 a 8,0 – baixa estabilidade térmica 
Proteases bacterianas alcalinas: lisina - maior atividade 
em pH de 8,0 a 11,0 e em temperaturas de 50 a 60°C 
 Têm baixa especificidade 
Utilizadas na indústria de detergentes 
Origem 
fúngica 
Aspergillus oryzae 
Produz proteases alcalinas, neutras 
e ácidas 
Apresenta atividade em pH de 4,0 a 
11,0 – em geral: 4,0 a 5,0; neutras: 
7,0 (metalo-proteases) 
 Temperatura ótima em torno de 
40°C 
 Inativadas em temperatura acima 
de 50°C 
• Biscoitaria: como possível substituinte de agentes 
redutores; 
• Panificação: a partir de farinha dura, isto é, com alto 
teor de proteína de glúten; 
• Laticínios: na hidrólise da caseína para a fabricação de 
queijos, produção de queijos enzimaticamente 
modificados (sabores); 
• Cervejaria: na hidrólise da proteína do malte 
(complementação e/ou substituição do malte de 
cevada), solubilização das proteínas para o levedo, 
prevenção da turbidez da cerveja; 
• Carnes e rações: no amaciamento da carne e ração 
Clarificação da cerveja 
Clarificação de cerveja 
Fermentação 
alcoólica 
• Leveduras produzem álcool e CO2 
Maturação 
•Finalidade: destruição do diacetil - acetoína 
• Turvação: interação de compostos fenólicos 
e polipeptídios que se insolubilizam em baixa 
temperatura 
•Proteases (papaína) - hidrolisam os peptídios 
e impedem que se insolubilizem 
Clarificação de cerveja 
Papaína: 
  Alta estabilidade = ativa na pasteurização e ao 
longo da vida de prateleira do produto 
 
 Não afeta a formação de espuma 
Amaciamento da carne 
(tenderização enzimática) 
 Aplicação de proteases – hidrólise das 
proteínas da carne = maciez 
 Proteases vegetais: papaína = alta 
afinidade pela actina e boa atividade 
pelo colágeno desnaturado pelo calor 
 Temperatura de atividade entre 60-70°C 
– evita hidrólise a frio 
 Alta estabilidade térmica – 
amaciamento durante o cozimento 
Amaciamento da carne 
(tenderização enzimática) 
Dosagem: 
 Peças assadas: mais tempo na 
temperatura de atividade da enzima – 
menor quantidade de enzima 
 Cortes para fritura: temperaturas mais 
altas em menor tempo – maior 
quantidade de enzima 
 Carnes para restaurantes: longo tempo 
de aquecimento – papaína + bromelina 
(menos resistente = inativada evitando 
a hidrólise excessiva) 
 Método clássico: aplicação superficial da enzima 
em veículo de sal 
 Imersão: os cortes de carne são submersos em 
solução de enzima 
 Injeção: uso de seringas ou pistolas para aplicação 
de solução enzimática na peça de carne 
 Injeção no animal vivo: pré-tenderização – injeção 
feita na jugular do animal, 10-30 minutos antes do 
abate 
Amaciamento da carne 
(tenderização enzimática) 
 
Metodologia de aplicação 
Coagulação do leite 
• Produção de queijo: separação de caseínas e 
gordura do leite da fração que constitui o soro 
Representação esquemática da caseína 
Precipitação isoelétrica = coagulação ácida 
Proteólise limitada = coagulação enzimática 
Proteólise limitada = coagulação enzimática 
Proteólise limitada =coagulação enzimática 
Micela Ação da 
renina 
Coágulo 
Proteólise limitada = coagulação enzimática 
 Renina: custo alto e oferta insuficiente 
 
 Pepsina suína: misturada com renina – sabor 
amargo indesejado 
 
 Proteases ácidas de Rhizomucor miebei, 
Rhizomucor pusillus, Aspergillus oryzae e Endothia 
parasitica – especificidade semelhante à da renina 
= renina microbiana 
Resistentes a diferentes temperaturas e pH 
Provocam proteólise excessiva 
Sabor amargo durante maturação 
 Tratamento com H2O2 = < estabilidade térmica 
Maturação acelerada de queijos 
 
Temperatura e 
umidade controladas 
Decomposição de gorduras, proteínas 
e carboidratos na massa do queijo 
Coalho 
Cultura starter 
(bactérias lácticas) 
Microbiota 
secundária 
Maturação acelerada de queijos 
 
 
 
 
 
Aminopeptidases 
Renina 
Reações 
bioquímicas: 
desanimação, 
transaminação e 
descarboxilação 
Maturação acelerada de queijos 
 Aplicação 
Cheddar 
Massa de queijo 
(slurry) 
- Fabricação de biscoitos 
- Molhos 
- Sopas 
- Snacks 
Sabor 
amargo e 
colapso da 
estrutura 
Proteases 
neutras 
(vida curta) 
+ 
Exopeptidases 
(textura) 
Aroma 
Panificação 
 
Massa viscoelástica e 
com capacidade de 
reter ar 
Fração 
protéica 
do trigo 
Força do glúten = [ptn] 
Complexo protéico 
formado quando a 
água é combinada 
com farinha 
Extensibilidade 
Viscosidade 
Tenacidade 
Elasticidade 
Panificação 
 
Mais ligações – mais difícil trabalhar a massa 
Panificação 
 Quantidade de proteína na farinha e a proporção dos 
seus constiuíntes = extensibilidade e elasticidade da 
massa e do produto final 
Massa de pão com pouco 
glúten – pegajosa e grudenta 
Massa de bolo com muito 
glúten – produto pouco 
macio, incapaz de se 
expandir pela ação do gás 
produzido pelo fermento 
Panificação 
 
Metabissulfito de sódio 
Como modificar as 
propriedades do 
glúten e reduzir sua 
força????? 
Proteases = modificam a rede 
protéica pela quebra de 
ligações peptídicas 
Produtos mais 
macios, de menor 
densidade e de 
aparência e sabor 
agradável 
Biscoitos tipo 
cracker – abertura 
homogênea da 
massa e evita a 
deformação no 
forno 
Panificação 
Proteases: papaína e bromelina 
 Causam a quebra das ligações peptídicas na 
estrutura do glúten 
 Inicia-se na mistura e continua na fermentação até o 
cozimento 
 Proteases de Aspergillus oryzae e A. niger – seguras 
para consumo e baixa especificidade 
 Liberação de grupos de -NH2 e -COOH – reação de 
Maillard 
 
Papaína e 
Bromelina 
Redução do 
tempo de 
mistura 
Aumento da 
extensibilidade 
da massa 
Aumento 
da vida 
útil 
Melhoria do 
aroma e 
produtos 
mais macios 
M
o
d
if
ic
aç
ão
 d
as
 p
ro
te
ín
as
 
Hidrólise 
Síntese 
Reestruturação 
• Uso: ingredientes de alimentos 
 
• Objetivo: sabor característico, alterar textura, 
emulsificar, produzir espuma ou aumentar valor 
nutricional 
 
• Obtenção: hidrólise química ou enzimática 
 
• Produtos: 
 Hidrolisados de carne bovina e peixe: flavorizantes 
 Hidrólise das proteínas insolúveis de soja: missô e 
shoyu (Aspergillus oryzae e A. sayae) 
 Hidrolisados de glúten: substituir sólidos do leite em 
produtos de panificação (aroma e características 
do miolo) 
 Hidrolisados de caseína: produtos antialérgicos 
 Hidrolisados de albumina do ovo: emulsificantes e 
enriquecimento 
 
• Realizada de 3 formas: 
 Síntese química 
 Síntese enzimática 
 Síntese via DNA recombinante 
 
 Plasteína = moléculas semelhantes às proteínas 
naturais cuja origem é a síntese catalisada por 
protease 
 
• Método enzimático: formação da ligação 
peptídica mediada por enzima 
- Hidrolases: reação inversa à hidrólise, em baixa 
atividade de água – síntese favorecida por alta 
concentração de substrato 
- Protease mais estudas para esse fim: 
 origem microbiana - termolisina (Bacillus 
thermoproteoliticus) e subtilisina (B. subtilis); 
 origem vegetal: papaína 
 origem animal: pepsina 
• Uso: 
 incorporação de aminoácidos essenciais a 
proteínas de baixo valor nutricional, 
 na remoção de sabor amargo de peptídeos com 
aminoácidos hidrofóbico C-terminal 
 na modificação de proteínas com o objetivo de 
melhorar propriedades funcionais 
• Transglutaminase (TG): enzima que atua sobre as 
proteínas, transformando suas características e 
resultando em benefícios tecnológicos 
• Permitida pela legislação para utilização na 
indústria de alimentos 
• Obtida apenas dos microrganismos Streptomyces 
mobaraense ou Streptoverticillium mobaraense. 
Transglutaminase 
Maior 
aproveitamento 
das matérias-
primas 
Melhoria de 
qualidade 
(textura) 
Saudabilidade 
(redução de sódio e 
gordura) 
Diminuição 
de custos 
• Transferase: formando ligações cruzadas entre 
resíduos de lisina e glutamina 
 
• Resultado: formação de grandes redes proteicas 
que modificam as características dos alimentos. 
• Benefícios tecnológicos: 
 Reestruturação de carnes: aproveitamento das 
aparas. 
 Redução da perda no fatiamento: melhora da 
textura. 
 Redução da perda no cozimento: retenção de 
água. 
 Redução de sódio: diminui sabor e resulta em 
problemas de retenção de água, perda de 
fatiabilidade e textura característica – 
reestruturação: produtos com mais elasticidade, 
firmeza e suculência. 
 
 
 
 Benefícios para lácteos: fortalecimento da rede 
protéica = aumenta a viscosidade. 
 Benefícios panificação: redução do tempo de 
batimento da massa de pães, aumento da 
produtividade, e aumento do crescimento da 
massa com uma quantidade menor de fermento = 
redução de custo. 
JOÃO PESSOA – PB 
2016.2 
Danieli Cristina Schabo