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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
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