AULAS 3 e 4 pectinases, celulases e hemicelulases

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA 
CENTRO DE TECNOLOGIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS 
DISCIPLINA: BIOQUÍMICA DOS ALIMENTOS 
CARBOIDRASES: PECTINASES 
 
Camila Veríssimo de Sales 
JOÃO PESSOA-PB 
2016 
SUBSTÂNCIAS PÉCTICAS 
Carboidratos poliméricos componentes da parede celular e 
da lamela média de vegetais. 
Fonte: Google imagens. 
Figura 1. Composição da parede vegetal. 
SUBSTÂNCIAS PÉCTICAS 
Estrutura química geral das substâncias pécticas. 
SUBSTÂNCIAS PÉCTICAS 
PROTOPECTINA: Encontradas em frutos verdes, insolúvel 
em água e consiste em cadeias de ácidos galacturônicos 
metoxilados, ligadas entre si por íons metálicos divalentes, 
por cadeias de outros carboidratos, por ácido fosfórico além 
de pontes de hidrogênio. 
PROTOPECTINA PECTINAS SOLÚVEIS 
Protopectinase 
Pectina metilesterase 
 CONSEQUÊNCIA: AMOLECIMENTO DO FRUTO 
SUBSTÂNCIAS PÉCTICAS 
PECTINA 
 
ÁCIDO PECTÍNICO 
 
ÁCIDO PÉCTICO 
 
Polímeros de ácido 
galacturônico , que diferem pela 
solubilidade em água e pelo 
grau de metoxilação na 
molécula. 
 
Contém mais de 75% de 
metoxilação e são capazes de 
formar géis em meio ácido e na 
presença de açúcar. 
Geralmente aplicado como 
sinônimo para pectina com 
baixo teor de metoxilação. 
Geleificação na ausência de 
açúcares e presença de alguns 
íons metálicos. 
Possuem quantidades 
negligenciáveis/ausência de 
metoxilas. 
 
Fonte: SANTI et al., 2014 
SUBSTÂNCIAS PÉCTICAS 
Estrutura geral das pectinas. 
PECTINASES 
São enzimas capazes de reconhecer ligações glicosídicas 
do tipo α- 1,4 entre unidades de ácido galacturônico ou 
seu derivado metoxilado (KOBLITZ, 2005). 
Produzidas por plantas, microrganismos, incluindo 
bactérias, fungos filamentosos, leveduras, protozoários, 
insetos e nematoides (FAVELA-TORRES et al., 2005). 
FUNGOS 
FILAMENTOSOS 
Aspergillus niger 
D
e
fin
içã
o
 d
e
 P
e
ctin
a
se
s
 
90% liberadas no meio 
de cultura. 
PECTINASES 
CLASSIFICAÇÃO 
ENZIMAS 
DESMETOXILANTES 
ENZIMAS 
DESPOLIMERIZANTES 
PECTINASES 
ENZIMAS DESMETOXILANTES 
Pectinaesterase ou pectina-metil-esterase 
 Hidrolases que atacam a ligação éster, desmetoxilando ácidos 
galacturônicos esterificados com metanol. 
 
 pH ótimo: 4 a 8; Temperatura ótima: 40 a 50 °C; 
 
 Origem: vegetal ( exo ou endoenzimas) e Microbiológica 
(mecanismo multicadeia); 
 
 
 
 
 Aplicação industrial: melhoramento da textura e firmeza de frutas e 
vegetais processados; clarificação de sucos; 
 
 Envolvida na mudança de substâncias pécticas no 
amadurecimento, estocagem e processamento de frutas e 
vegetais. 
PECTINASES 
ENZIMAS DESMETOXILANTES 
AÇÃO NO SUBSTRATO 
PECTINASES 
ENZIMAS DESPOLIMERIZANTES 
Clivagem 
Hidrolases 
Polimetilgalacturonase 
Poligalacturonase 
Liases 
Pectina liase pH 5,5 
Pectato 
liase 
pH 7,5 e 
10 
T 40-50°C 
T 30-50°C 
Endo e exoenzimas. 
PECTINASES 
ENZIMAS DESPOLIMERIZANTES 
AÇÃO NO SUBSTRATO 
PECTINASES 
ENZIMAS DESPOLIMERIZANTES 
AÇÃO NO SUBSTRATO 
PECTINASES 
ENZIMAS RAMNOGALACTURONAS 
Hidrolisam ligações glicosídicas entre ramnose e ácidos 
galaturônicos nas regiões ramificadas das substâncias 
pécticas 
APLICAÇÃO INDUSTRIAL 
ENZIMAS ENDÓGENAS 
PECTINAESTERASE Atividade 
 
Atividade de enzimas 
despolimerizantes 
 
Perda da turbidez e separação de 
fases no suco 
 
Desesterificação da pectina ação da 
pectinaesterase ácido péctico + Cálcio 
Precipitação e 
clarificação. 
Pectina/ác 
péctico não 
sensiveis ao 
Cálcio 
APLICAÇÃO INDUSTRIAL 
ENZIMAS ENDÓGENAS 
PECTINAESTERASE E POLIGALACTURONASE 
Elevado teor: amolecimento pós-colheita 
Redução da vida de prateleira; 
Susceptibilidade a danos mecânicos. 
 
Variedade 
geneticamente 
modificada: < produção 
de enzimas e etileno 
APLICAÇÃO INDUSTRIAL 
ENZIMAS ENDÓGENAS 
PECTINAESTERASE E POLIGALACTURONASE 
 
PRODUTOS DO TOMATE: 
 
Pastas viscosas (ketchup, sopas e molhos): Processo 
Hot break (90o C) - inativação térmica das pectinases 
imediatamente após o despolpamento. Manutenção do 
conteúdo de pectina 
 
Sucos poucos viscosos: Processo Cold Break (40o C) – 
processo que depende de um período de repouso após o 
despolpamento, garantindo atividade das enzimas nativas. 
Após concentrar os sucos são utilizados como corantes e 
flavorizantes. 
 
 A. Clarificação de sucos de frutas: 
 Sucos após a extração: turvação e alta viscosidade 
+ + 
+ 
+ + 
_ 
_ 
_ 
_ 
_ _ 
_ 
_ 
_ 
_ 
_ _ _ 
_ 
+ + 
+ 
+ + 
_ 
_ 
_ 
_ 
_ _ 
_ 
_ 
_ 
_ 
_ _ _ 
_ 
+ + 
+ 
+ + 
_ 
_ 
_ 
_ 
_ _ 
_ 
_ 
_ 
_ 
_ _ _ 
_ 
Pectina em suspensão 
devido à repulsão 
eletrostática 
+ + 
+ 
+ + 
_ 
_ 
_ 
_ 
_ 
_ 
_ 
_ 
_ _ _ 
+ + 
+ 
+ + 
_ 
_ 
_ 
_ 
_ 
_ 
_ 
_ 
_ _ _ 
+
 +
 
+
 
+
 +
 
_
 
_
 _
 _
 
_
 
_
 
_
 
_
 _
 
_
 
_
 
proteína 
pectina 
+ + 
+ + 
+ + 
+ + 
+ + 
+ + 
_ _ _ - 
- 
- 
- - - 
- 
Ação de enzimas 
pectinolíticas 
Exposição 
das 
superfícies 
de cargas 
opostas 
Aglomeração 
por atração 
eletrostática 
SUCO TURVO: 
PARTÍCULAS EM 
SUSPENSÃO 
APLICAÇÃO INDUSTRIAL 
ENZIMAS EXÓGENAS 
B. Extração de sucos: 
 Separação da parte líquida da polpa da parte sólida 
insolúvel. 
 Prensagem 
 Uso de pectinases facilita o processo – facilita o 
rompimento das paredes e aumenta o rendimento da 
extração por prensagem. 
APLICAÇÃO INDUSTRIAL 
C. Liquefação : 
 
• Processo de transformação da polpa em suco que 
independe da prensagem. 
• Solubilização das partes insolúveis da polpa, 
transformando-a em parte integrante do suco. 
• Aumenta o teor de sólidos no suco; 
• Não há produção de resíduos; 
• Produção de sucos de frutas que não se adaptam ao 
processo de prensagem: banana, goiaba, manga etc. 
APLICAÇÃO INDUSTRIAL 
APLICAÇÃO INDUSTRIAL 
 D. Maceração 
 
• Processo de hidrólise e de solubilização da lamela média; 
• Desintegração suave e ação de poligalacturonases e 
pectatoliases purificadas; 
• Polpas de frutas e vegetais com células intactas; 
• Aplicação na produção de alimentos infantis, pudins, 
iogurtes e purês; 
• Ausência de reações degenerativas como escurecimento 
enzimático, destruição de aromas e vitaminas e 
manutenção de alto conteúdo de fibras. 
 
CARBOIDRASES: CELULASES E 
HEMICELULASES 
 
UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA 
CENTRO DE TECNOLOGIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS 
DISCIPLINA: BIOQUÍMICA DOS ALIMENTOS 
JOÃO PESSOA-PB 
2017 
Celulose e hemicelulose 
Carboidratos poliméricos componentes da parede celular. 
Fonte: Google imagens. 
Figura 1. Composição da parede vegetal. 
CELULOSE 
Polímero formado por inúmeras unidades de glicose, ligados 
entre si por ligações glicosídicas β-1,4. 
 
Pontes de hidrogênio: Regiões cristalinas e amorfas formam as 
fibrilas de celulose que unidas formam as microfibrilas. 
CELULOSE 
Regiões cristalinas e amorfas 
HEMICELULOSE 
Heteropolissacarídeos formados por vários resíduos de açúcares 
pentoses (xilose e arabinose) e hexoses (glicose, manose e 
galactose), ácidos urônicos e grupos acetila. Esses açúcares estão 
ligados entre si, principalmente por ligações glicosídicas β-1,4. 
CELULOSE E HEMICELULOSECELULASES 
São enzimas hidrolíticas capazes de romper ligações glicosídicas β-
1,4, entre unidades de glicose. 
TIPOS DE CELULASES 
 Endo-1,4-β-D-glicanases: (EC 3.2.1.4 Cx celulase): Rompem a celulose, 
desordenadamente, NO MEIO DA MOLÉCULA, liberando oligossacarídeo 
β-1,4. 
 Exo-1,4-β-D-glicanases: (EC 3.2.1.91 Celebio-hidrolase): Rompem a 
celulose a partir da extremidade, liberando glicose e celobiose 
(dissacarídeo de glicose β-1,4). 
 β-glicosidases (EC 3.2.1.21- Celobiose): Rompem a celobiose, liberando 
glicoses. Atuam também como exo enzimas sobre oligossacarídeos β-1,4. 
 Glico-hidrolases (EC 3.2.1.74): Removem unidades de glicose da 
extremidade de polímeros (celulose) e oligômeros de alto peso 
molecular. 
CELULASES 
CELULASES 
Origem microbiana: Bactérias do trato digestório de ruminantes e 
de outros herbívoros e fungos filamentosos do solo 
Aspergillus niger Penicillium oxalicum Trichoderma viridae 
HEMICELULASES 
São enzimas capazes de hidrolisar os polissacarídeos classificados 
como hemiceluloses. 
Xinalases Arabanases Β-glicanases 
Produzidas em conjunto com as pectinases por fungos 
filamentosos. 
HEMICELULASES 
Xilanases 
Acetil-xilana-
esterase 
Feruloil 
esterase 
Arabinofuranosidase 
HEMICELULASES 
Glucuronidase