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Enzimas importantes em alimentos
Carboidrases
Proteases 
Lipases 
Oxirredutases
UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA
CENTRO DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS
DISCIPLINA: BIOQUÍMICA DE ALIMENTOS II
Mestranda: Flávia Mélo
Proteases 
O que são as proteases?
São enzimas que catalisam a reação de hidrólise das das proteínas
Proteases 
São hidrolases
Podem apresentar atividade sobre ligações éster e amida. 
Especificidade é governada pela natureza do AA envolvidos na 
ligação e a sua posição na molécula 
Envolvidas nos processos de digestão, ativação de enzimas, transporte de proteínas
através de membranas.
O que são as proteases?
Proteases 
Amplamente utilizadas na indústria
alimentícia e de detergentes
Representam 60% de todas as hidrolases
comercializadas
Favorece digestão e absorção pelo organismo
Aroma e textura especifícos, 
altera funcionalidade proteínas
Proteínas?
Proteases 
São macromoléculas orgânicas formadas pela sequência de vários AA, unidos por
ligações peptídicas
Características físico-químicas são dadas pela composição de aminoácidos; 
Desempenham papel central nos sistemas biológicos 
Classificação
Proteases 
 Modo de ação
 Natureza química do seu sítio catalítico
ExopeptidasesEndopeptidases
 Modo de ação
Aminopeptidases
Aminopeptidases
Carboxipeptidases
Carboxipeptidases
Classificação
Proteases 
Exopeptidases Modo de ação
Agem na extremidade N-terminal da cadeia polipeptídica
Agem na extremidade C-terminal da cadeia polipeptídica
Classificação
Proteases 
 Modo de ação
 Natureza química do seu sítio catalítico
 Natureza química do seu sítio catalítico
Serina-proteases (E.C. 3.4.21) 
Cisteína-proteases (E.C. 3.4.22) 
Proteases aspárticas (E.C. 3.4.23) 
Metalo-proteases (E.C. 3.4.24) 
Classificação
Proteases 
 Natureza química do seu sítio catalítico
Serina-proteases (E.C. 3.4.21) 
Possuem aminoácido serina em seu sítio ativo.
São ativas em pH de 7 a 11 (neutro ou alcalino)
tripsina quimotripsina subtilisina
Baixa especificidade de substrato
Principal grupo é formado pelas Serina-proteases alcalinas:
Classificação
Proteases 
 Natureza química do seu sítio catalítico
Possuem aminoácido cisteína conjugado com histidina em seu sítio ativo.
São mais ativas em pH neutro
papaína bromelina ficina
Proteases vegetais são as principais representantes:
Cisteína-proteases (E.C. 3.4.22) 
cisteína
São enzimas sulfidrílicas e apresentam SH em seu sítio ativo
Atividade inativada por agentes oxidantes tais como Oxigênio
Atividade pode ser recuperada por agentes redutores: cisteína.
histidina
Classificação
Proteases 
 Natureza química do seu sítio catalítico
Proteases aspárticas (E.C. 3.4.23) 
Possuem aminoácido ácido aspártico em seu sítio ativo
São ativas em pH ácido
Principais:
pepsina renina Proteases microbianas
Fúngicas: (Aspergillus, Penicillium, Rhizopus,
Neuspora, Endothia e Rhizomucor)
Metalo-proteases (E.C. 3.4.24) 
Classificação
Proteases 
 Natureza química do seu sítio catalítico
São enzimas que dependem de metais divalentes para sua atividade
São ativas em pH neutro ou alcalino
Colagenases Elastases Termolisina
Alta resistência, 
Principal representante do grupo
Produzida por Geobacillus stearothermophilus
Fontes
Proteases 
Fontes
Proteases 
Vegetal
Atividade maior nos vegetais verdes
Mais empregadas na indústria de alimentos
Seguras para o consumo humano
Tradicionalmente empregadas no 
preparo de diversos alimentos.
papaína bromelina ficina
Cisteína-protease
Extraída do látex dos frutos do mamoeiro
Cisteína-protease Cisteína-protease
pH 5,0 a 9,0
Temperatura: 60 a 70o C
 Baixa especificidade de substrato 
Extraída do pedúnculo e do fruto do 
abacaxizeiro
 pH: neutro à ácido ótimo: 6,0 a 8,0 
Inativa em temperaturas
superiores a 70o C
fenilalanina, valina e leucina
Extraída do látex de diversas
espécies do gênero Ficus
pH: 6,0 a 8,0
Temperatura: 60 oC
Apresenta baixa
especificidade
para o substrato
Apresenta baixa
especificidade
para o substrato
Fontes
Proteases 
Animal
Proteases gástricas (renina e pepsina) e pancreáticas (tripsina e quimiotripsina)
Mais estudadas
Renina ou quimosina
Apresenta grande valor para indústria de alimentos (maior aplicação industrial)
 Protease aspártica extraída do 4o estômago (abomaso) do bezerro não desmamados
 Após a extração a solução pode ser adicionada de conservantes, precipitada e seca ou 
liofilizada
 Sintetizada na forma de pró-renina inativa – hidrólise parcial = renina 
 Inativada em pH neutro ou alcalino
Fontes
Proteases 
Animal
Pepsina
Protease aspártica produzida pela mucosa do estômago na forma inativa pepsinogênio
Atividade ótima: pH – 1,0 a 4,0 (1,8 pH ótimo)
Inativa em pH>6,0
Apresenta baixa especificidade, embora prefira ligações entre aminoácidos
hidrofóbicos.
pH abaixo de 5,0
Inibidores em pH acima 
de 5,0
ativa
Fontes
Proteases 
Animal
Tripsina
 Serina-protease: secretada pelo pâncreas
 Uma das enzimas digestivas mais importantes
Sintetizada pelo pâncreas na forma inativa de tripsinogênio – ativada por hidrólise no duodeno
São endopeptidases 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
 Inibidores produzidos pelo pâncreas
 Alimentos à base de soja, trigo
Fontes
Proteases 
Animal
Quimiotripsina
Serina-protease semelhante à tripsina
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
Fontes
Proteases 
Animal
Catepsinas e calpaínas
Cisteína-proteases: pH neutro à ácido
 Intracelulares – relacionadas à resolução do rigor mortis
Transformação de músculo em carne 
Fontes
Proteases 
Microbianas
Origem fúngica
Origem bacteriana
Origem bacteriana
Bacillus e Geobacillus
Baixa especificidade – mais utilizadas na
indústria de detergents
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
pH – 8,0 a 11,0
T: 50 a 60o C
Excelentes fontes de 
enzima
Representam 40% do total 
das enzimas comerciais
Origem fúngica
Aspergillus oryzae
Produz proteases ácidas, alcalinas e 
neutras;
pH: 4,0 a 11,0
T: 40o C
Inativas em T>50o C
Modificação de proteínas
Proteases Hidrólise
Síntese
Reestruturação
Hidrólise
Utilizados como ingredientes de alimentos
Conferir sabor característico, alterar textura, emulsificar, produzir espuma ou aumentar 
valor nutricional
Obtidos por hidrólise química ou enzimática
Melhoram as propriedades de proteínas como soja
Uso de peptídeos como alimentos funcionais
(Aspergillus oryzae e A. sayae)
Modificação de proteínas
Proteases 
Síntese
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. Ocorre por reação reversa à hidrólise.
Aplicada na incorporação de AA essenciais, na remoção do sabor amargo de pequenos 
peptídeos e melhoramento das propriedades funcionais das proteínas
Proteases são hidrolases: reação inversa à
hidrólise, em baixa atividadede água – síntese
favorecida por alta concentração de substrato.
origem microbiana - termolisina (Bacillus
thermoproteoliticus) e subtilisina (B. subtilis);
origem vegetal: papaína
origem animal: pepsina
Modificação de proteínas
Proteases 
Reestruturação
Promove melhor textura, aparência, aroma, sabor dos produtos
Streptomyces mobaraense ou Streptoverticillium mobaraense
Transglutaminase (TG): enzima que atua na síntese de ligações cruzadas entre 
as proteínas, gerando produtos chamados de reestruturados.
Diminuição 
de custos
Maior 
aproveitamento 
das matérias-
primas
Melhoria de 
qualidade 
(textura)
Saudabilidade
(redução de sódio e 
gordura)
Aplicações industriais
Proteases 
Aplicações industriais
Proteases 
Clarificação de cerveja
Fermentação Leveduras alcoólicas Maturação
 Baixa temperatura: 0o C
 Duração depende do tipo de cerveja
 Finalidade: destruição do diacetil (acumula-se durante a fermentação) (amargo)
diacetil acetoína (sem sabor)
Aplicações industriais
Proteases 
Clarificação de cerveja
Fermentação Leveduras alcoólicas Maturação
Filtração Não impede que ocorra nova precipitação
 Turvação: interação entre compostos fenólicos e polipeptídeos (provenientes do malte
e outros cereais não maltados) que se insolubilizam a baixas temperaturas
Tratamento com proteases
Hidrolisam os peptídeos e impedem nova precipitação
papaínas – inespecíficas e 
termoestáveis (permanecem
ativas após pasteurização) 
Não afeta a formação de 
espuma 
Aplicações industriais
Proteases 
Amaciamente da carne (tenderização enzimática)
Maciez – “atributo da carne cozida de ter fácil mastigabilidade sem perder sua textura
característica”
Método tradicional atingir a maciez Maturação prolongada – catepsinas e calpaínas
Aplicação de proteases acelerar o processo de maturação: 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
T= 60 – 70o C 
amaciamento durante o 
cozimento
Aplicações industriais
Proteases 
Amaciamente da carne (tenderização enzimática)
Dosagem de enzima Finalidade do corte
Assadas: Maior tempo na
temperatura de atividade da 
enzima durante cozimento
Menores quantidades da 
enzima
Fritura: Atingem
temperaturas muito altas em
menor tempo
Maiores quantidades da 
enzima
Restaurantes: Longo tempo 
de aquecimento
Mistura de papaína e 
bromelina (Evita hidrólise
excessiva)
Aplicações industriais
Proteases 
Amaciamente da carne (tenderização enzimática)
Métodos de aplicação da enzima
Método clássico: aplicação superficial da enzima em veículo de sal
Barato 
e prático
Imersão: os cortes de carne são submersos em solução de enzima Contaminação 
cruzada
Automação
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
Aplicações industriais
Proteases 
Coagulação do leite
Produção de queijo: separação de caseínas e gordura do leite da fração que constitui o soro.
Soro é formado por água, lactose, sais e outras 
proteínas não-caseínas
Queijo: Produto fresco ou maturado obtido pela separação 
parcial do soro do leite coalhado e amadurecido por um 
período variável
Aplicações industriais
Proteases 
Coagulação do leite
Aplicações industriais
Proteases 
Coagulação do leite
Caseína: mistura de fosfoproteínas: αs1-, αs2-, β- e K-caseínas
Parte interior apresenta frações 
de caseína altamente fosfatadas
Precipitam
Parte exterior apresenta K-
caseínas (pouco fosfatada)
Estável
Mantém a estabilidade das micelas
Aplicações industriais
Proteases 
Coagulação do leite
Aplicações industriais
Proteases 
Coagulação do leite
Precipitação das 
caseínas do leite 
Precipitação isoelétrica
Proteólise limitada
Precipitação isoelétrica 
coagulação ácida
Redução do pH do leite para valores em torno de 4,6 
Adição de ácido láctico (acidificação direta) 
Uso de culturas lácticas que fermentam lactose 
produzindo ácido lactico
ponto isoelétrico da caseína do leite
Precipitação
Aplicações industriais
Proteases 
Coagulação do leite
Precipitação das 
caseínas do leite 
Precipitação isoelétrica
Proteólise limitada
Hidrólise da K-caseínas, íons de cálcio 
do leite ligam-se as frações fosfatadas da 
caseína
Hidrólise for excessiva
Textura, 
rendimento 
sabor amargo do 
queijo Precipitação em forma de coágulos
Proteólise limitada 
coagulação enzimática
Micela Ação da renina Coágulo
Aplicações industriais
Proteases 
Coagulação do leite
Proteólise limitada coagulação enzimática
O desempenho da protease na coagulação do leite
Capacidade de formar coágulo
Hidrólise total das caseínas
Renina A mais utilizada nesse processo
custo alto e 
oferta 
insuficiente 
para demanda
Textura 
excelente 
Alto rendimento 
Sem sabor 
amargo
Aplicações industriais
Proteases 
Coagulação do leite
Proteólise limitada coagulação enzimática
Pepsina suína: misturada com renina –
 Pode ser inativada em pH 6,5 (pH do leite)
 Não promove hidrólise excessiva
 Tem afinidade por ligações que envolvem AA hidrofóbicos- 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 
Aplicações industriais
Proteases 
Maturação acelerada de queijos
Forma de preservar o valor nutricional do leite, por maiores períodos de tempo em um 
produto palatável. 
Proteases
Exceto os componentes hidrossolúveis
Longo período de maturação alto custo e demora no retorno do investimento. 
Textura e aroma característicos do queijo Cheddar
Proteína (caseína)
Peptídeos
Aminoácidos
Aldeídos, aminas, ácidos orgânicos, 
alcoóis secundários, compostos 
sulfurados
Aplicações industriais
Proteases 
Maturação acelerada de queijos
Compostos aromáticos
Aplicações industriais
Proteases 
Maturação acelerada de queijos
Cheddar
Textura, sabor e odor desejável
Proteases 
neutras
(vida curta)
+
Exopeptidases
(sabor e aroma)
Massa de queijo
(slurry)
- Fabricação de biscoitos
- Molhos
- Sopas 
- Snacks
Aroma
Aplicações industriais
Proteases 
Panificação
Glúten: Fração proteica do trigo 
glutenina
gliadina
Capaz de dispor em forma de rede 
(elasticidade)
Extensibilidade
Viscosidade
Essas proteínas conferem a farinha 
a propriedade de formar uma 
massa viscoelástica com 
capacidade de reter o ar
Aplicações industriais
Proteases 
Panificação
Propriedades de qualidade de 
panificação: dependem principalmente 
das propriedades viscoelásticas do glúten
composição das gluteninas e das gliadinas
Rede do glúten é formada por pontes 
dissulfeto
Quanto maior o número dessas ligações, 
mais difícil será trabalhar a massa
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 
Aplicações industriais
Proteases 
Panificação
Proteases: papaína e bromelina
Causam a quebradas 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
Aplicações industriais
Proteases 
Panificação
Modificar as propriedades do 
glúten e reduzir sua força
Metabissulfito de sódio
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
Aplicações industriais
Proteases 
Panificação
Papaína e 
Bromelina
Melhoria do 
aroma e 
produtos mais 
macios
Redução do 
tempo de 
mistura
Aumento da 
extensibilidade da 
massa
Aumento da 
vida útil
Vantagens 
Métodos de detecção da atividade
Formação de produtos de hidrólise
Grande variedade de substratos
Proteases 
Espectrofotometria ou reações 
colorimétricas específicas para AA 
ou peptídeos