Bioquimica aplicada aula 6 proteases

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

*
PROTEASES
*
PROTEASES
Enzimas que pertencem ao grupo das hidrolases;
Hidrólise das ligações peptídicas das proteínas;
Podem apresentar atividade sobre ligações éster e amida;
Envolvidas nos processos de digestão, ativação de enzimas, coagulação do sangue etc.
Muito utilizadas na indústria alimentícia e de detergentes (1o lugar).
*
CARACTERÍSTICAS E MODO DE AÇÃO
Exopeptidases: atuam nas extremidades da cadeia polipeptídica
Aminopeptidases: agem na extremidade N-terminal – liberam aminoácidos livres, dipeptídeos e tripeptídeos.
Carboxipeptidases: agem na extremidade C-terminal – liberam aminoácidos livres ou dipeptídeos.
*
CARACTERÍSTICAS E MODO DE AÇÃO
Endopeptidases: atuam no interior da cadeia polipeptídica
Serina-proteases (E.C. 3.4.21): possuem aminoácido serina em seu sítio ativo. Atuam em pH de 7 a 11. Serina proteases alcalinas: tripsina, quimotripsina e subtilisina.
Cisteína-proteases: possuem aminoácido cisteína conjugado com histidina em seu sítio ativo. São mais ativas em pH neutro. Ex: papaína, bromelina, ficina. 
*
CARACTERÍSTICAS E MODO DE AÇÃO
Endopeptidases:
Proteases aspárticas ou ácidas (E.C. 3.4.23): possuem aminoácido ácido aspártico em seu sítio ativo. Atuam em pH ácido. Ex: pepsina e renina e proteases microbianas (Aspergillus, Penicillium, Rhizopus, Neuspora, Endothia e Rhizomucor).
Metalo-proteases (E.C. 3.4.24): São enzimas que dependem de metais divalentes para sua atividade. Podem ser neutras ou alcalinas. Ex: neutras – colagenases (Clostridium hystoliticum); elastases (Pseudomonas aeruginosa) e termolisina (protease de alta resistência térmica – Geobacillus stearothermophilus)
 Ex: alcalinas – proteases de Serratia e Myxobacter.
*
PROTEASES VEGETAIS
Papaína:
Cisteína-protease
Extraída do látex dos frutos do mamoeiro (Carica papaya)
Comercializada na forma de extrato bruto
Atividade em pH 5,0 a 9,0
Temperatura: 60 a 70o C
*
PROTEASES VEGETAIS
Bromelina:
Cisteína-protease extraída do pedúnculo e do fruto do abacaxizeiro (Ananas cosmosus)
Atividade ótima: pH de 6,0 a 8,0
Inativa em temperaturas superiores a 70o C
Apresenta baixa especificidade para o substrato: hidrolisa ligações que envolvem diversos aminoácidos
*
Ficina
Cisteína-protease menos disponível comercialmente
Extraída do látex de diversas espécies do gênero Ficus
pH: 6,0 a 8,0
Temperatura: 60o C 
Apresenta baixa especificidade para o substrato: hidrolisa ligações que envolvem diversos aminoácidos
PROTEASES VEGETAIS
*
PROTEASES ANIMAIS
Renina ou quimosina:
Apresenta grande valor para indústria de alimentos
Protease aspártica extraída do 4o estômago do bezerro (abomaso)
Extraída do estômago seco ou fresco com ajuda de soluções salinas
Sintetizada na forma de pró-enzima (zimogênio inativo)
Altamente específica – hidrólise da ligação peptídica entre uma fenilalanina (aa aromático) e uma metionina
*
PROTEASES ANIMAIS
Pepsina:
Protease aspártica produzida pela mucosa do estômago na forma inativa zimogênio
Atividade ótima: pH – 1,0 a 4,0
Inativa em pH>6,0
Apresenta baixa especificidade, embora prefira ligações entre aminoácidos hidrofóbicos.
*
PROTEASES ANIMAIS
Tripsina:
É específica para ligações peptídicas contendo resíduos com cadeia lateral com carga elétrica positiva, em condições fisiológicas, tais como a arginina (Arg) e lisina (Lys), na posição R1;
Liberada pelo pâncreas na forma de zimogênio
Atividade ótima – pH de 7,0 a 9,0.
*
PROTEASES ANIMAIS
Quimotripsina:
Serina-protease semelhante à tripsina
Sintetizada como zimogênio no pâncreas
Hidrolisa preferencialmente ligações que envolvam aminoácidos aromáticos
pH ótimo: 7,0 a 9,0
*
*
PROTEASES MICROBIANAS
 Origem baceriana: 
Bacillus e Geobacillus
Baixa especificidade – mais utilizadas na indústria de detergentes
pH – 8,0 a 11,0
Tpt: 50 a 60o C
Origem fúngica: 
Aspergillus oryzae (produz proteases ácidas, alcalinas e neutras)
pH: 4,0 a 11,0
Tpt: 40o C
Inativas em tpt>50o C
*
PROTEASES TRANSGÊNICAS Ex: quimosina (renina)
*
Aplicação Industrial das proteases: Panificação
Glúten: complexo protéico formado quando a água é combinada com a farinha 
 glutenina: tenacidade gliadina: extensibilidade
 elasticidade viscosidade
 Propriedades de qualidade de panificação: dependem principalmente das propriedades viscoelásticas do glúten --> composição das gluteninas e das gliadinas.
*
Proteínas da farinha
*
Enzimas: proteases
Proteases:
Causam a cisão das ligações peptídicas na estrutura do glúten
Inicia-se na mistura e continua na fermentação até o cozimento
Benefícios: redução de tempo de mistura, aumenta a extensibilidade da massa, e aumento da vida útil nos produtos de panificação
Melhoria de aroma e produtos mais macios
Proteases de Aspergillus oryzae e A. niger – seguras para consumo e baixa especificidade
Liberação de grupos NH2- e –COOH – reação de Maillard
*
Aplicação Industrial das proteases: Coagulação do leite
Existem quatro tipos de moléculas de caseína, alfa-s1, alfa-s2, beta e kappa. As caseínas alfa e beta são proteínas hidrofóbicas que são rapidamente precipitadas por cálcio. A caseína tipo kappa não precipita na presença de cálcio.
*
*
*
*
*
Aplicação Industrial das proteases: Clarificação da cerveja
Fermentação
Maturação
 Baixa temperatura: 0o C
 Depende do tipo de cerveja
 Finalidade: destruição do diacetil (amargo)
 Diacetil se converte em acetoína (sem sabor)
 Turvação: interação entre compostos fenólicos e polipeptídeos que se insolubilizam a baixas temperaturas
*
Aplicação Industrial das proteases: Clarificação da cerveja
 Utilização de proteases:
 Hidrolisam os peptídeos e impedem que eles se insolubilizem
 Enzimas utilizadas: papaínas – inespecíficas e termoestáveis (permanecem ativas após pasteurização)
 A presença de proteínas é vital para formação de espuma na cerveja – aparentemente a adição de papaína não afeta a formação de espuma (moléculas envolvidas são complexos de polipeptídeos, polifenóis, carboidratos e fosfatos – não é substrato para a enzima).
*
Aplicação Industrial das proteases: Amaciamento da carne
 Maciez – “atributo da carne cozida de ter fácil mastigabilidade sem perder sua textura característica”
 Maturação prolongada – catepsinas e calpaínas
 Aplicação de proteases: hidrolisam proteínas (miofibrilares e colágeno) da carne, tornando-a mais macia
 Papaína: mais aplicada – alta afinidade pela actina e boa atividade pelo colágeno desnaturado pelo calor
 A papaína possui temperatura de atividade 60 – 70o C – garante o amaciamento durante o cozimento.
*
Aplicação Industrial das proteases: Amaciamento da carne
 Dosagem da papaína:
 Carnes assadas: passam maior tempo na temperatura de ação da enzima – doses menores
 Carnes fritas: temperaturas muito altas em menores intervalos de tempo – doses maiores
 Carnes destinadas a restaurantes e serviços de alimentação – longo tempo de aquecimento – mistura bromelina + papaína (bromelina menos termorresistente é inativada após certo período de aquecimento – evita hidrólise excessiva)
*
Aplicação Industrial das proteases: Amaciamento da carne
 Métodos de aplicação da enzima:
 Método clássico: aplicação superficial da enzima em veículo de sal – prático e baixo custo, mas pode apresentar problemas na difusão
 Imersão: cortes submersos na solução da enzima. Problemas: difusão, contaminação cruzada, diluição da enzima pelos sucos da carne
 Injeção: uso de seringas e pistolas para aplicação no interior da peça. 
*
Aplicação Industrial das proteases: Amaciamento da carne
 Métodos de aplicação da enzima:
 Injeção no animal vivo: 
 Pré-tenderização
 Injeção da enzima na jugular do animal, 10 a 30 min antes do abate
 Distribuição uniforme da enzima em todos os tecidos
através da corrente sanguínea
 Uso de enzima purificada
 A enzima não possui atividade na temperatura corporal do animal, só é ativa quando o corte da carne é aquecido
*
Aplicação Industrial das proteases: Amaciamento da carne
 Injeção no animal vivo: 
 Para evitar hidrólise dos tecidos no animal vivo: enzima inativada antes da injeção com peróxido de hidrogênio (oxidação do sítio ativo da enzima)
 Nos tecidos após o abate, a concentração de O2 cai muito, favorecendo a redução do sítio ativo da enzima
 Atividade significativa só ocorre quando a enzima é aquecida em temperaturas superiores a 60o C