FAEMA ENZIMOLOGIA AULA 02

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Enzimas em Alimentos
Enzimologia
Prof. Ms. André Tomaz Terra Júnior
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O que são enzimas ?
Catalisador biológico que aumenta a velocidade de uma reação específica
Abaixa a energia de ativação de uma reação
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Energia
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Reações enzimáticas
A enzima se combina com um substrato, formando um complexo enzima-substrato antes de formar os produtos finais. 
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Ação da enzima
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Estrutura de uma enzima
Feita de uma parte proteica e outra não proteica.
A parte não proteica é chamada de coenzima ou cofator. 
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Estrutura de uma enzima
Sítio ativo é a parte da enzima onde as reações ocorrem
O substrato (reagente) se encaixar no sítio ativo
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Nomenclatura
Nomes terminam em –ase.
Nomes derivam do substrato 
Ex: Uréia  urease 
 Lactose  lactase
Outro do tipo de reação química Ex. Hidrólise  hidrolases 
Oxidação  oxidases
Existem exceções Ex. ficina e papaína. 
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Fatores que influenciam a atividade
pH e temperatura. 
Inibidores
Ativadores
Outras condições químicas (presença de sais, metais, etc).
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Classificação das enzimas
Baseado em onde a atividade enzimática ocorre:
Exoenzimas  extracelular
Endoenzimes  intracelular
Uma enzima pode ser de ambos os tipos
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Classificação das enzimas
Baseado no tipo de reação
Oxidoredutase
Transferase
Lipase
Hidrolase
Pectinase
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Efeitos de fatores externos nas enzimas
Temperatura
Tende a aumentar a atividade enzimática até um máximo
Temperaturas muito altas inativam a enzima
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Temperatura
Fenótipo
Tirosinase inativa-se a temperaturas > 41 graus.
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Efeitos de fatores externos nas enzimas
pH
A maioria das enzimas funciona apenas sob determinado pH. Para a maioria o pH ótimo é o próximo da neutralidade
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Efeitos de fatores externos nas enzimas
Concentração do substrato
A velocidade da reação aumenta com o aumente da [] do substrato e depois estagna
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Fatores Químicos
Inibidores enzimáticos
Reversíveis
Alteram a forma do sítio ativo ou se liga temporariamente a este
Irreversíveis
Liga-se ao sítio ativo de forma irreversível
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Fatores Químicos
Inibidores enzimáticos
Reversíveis
Competitiva
Ligação no sítio ativo
Não competitiva
Ligação em outro sítio
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Fatores Químicos I inibição e ativação (efeito alostérico)
Ativação Alostérica
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Reações reversíveis
Muitas reações enzimáticas são reversíveis
Alcool desidrogenase
Triptofano sintase
Isso pode ser usado para inibir a enzima
Excesso de produto
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Reações reversíveis
Alcool desidrogenase
O etanol segue seu destino  80-90% dele será oxidado no fígado, com o auxílio de enzimas.
Os outros 10% se destinarão aos diversos tecidos do corpo humano caso o álcool tenha sido 90% metabolizado no fígado. Caso seu metabolismo no órgão seja de 80%, 10% restantes são destinados aos tecidos enquanto que os outros 10%  dele será expelido pela respiração ou excretado na urina).
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Reações reversíveis
Triptofano sintase
Este processo é chamado de canalização do substrato e é extremamente vantajoso pois assim, além de aumentar mais de dez vezes a taxa catalítica global, ele previne a perda de um intermediário da síntese do triptofano.
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Reações reversíveis
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Mitos sobre enzimas
São catalisadores
O verdadeiro catalisador é a coenzima ou o cofator
Catalisam apenas uma reação específica
Catalisam um TIPO de reação específica
 Precisam de um substrato específico
Pode ser usado qualquer substrato de uma determinada CLASSE, desde que o substrato tenha tamanho e conformação para encaixar no sítio ativo
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Enzimas em Alimentos
Controla amadurecimento.
Causam degradação.
Causa mudança em sabor, cor , textura e valor nutricional.
São inativadas por calor para garantir maior tempo de conservação. 
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Enzimas em Alimentos
Fermantação.
Pode ser imobilizada em uma superfície.
Extração e purificação. 
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Enzimas em Alimentos
Aplicações
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Enzimas na indústria
Fermentação 28%
Hidrólise de proteínas 59%
Hidrólise de lipídios 3%
Outros usos (farmacêutico, analítico, pesquisa, etc. ) 10%
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Vendas anuais: 1,6 bilhões U$
Processamento de alimentos: 45%
Detergentes: 34%
Tecidos: 11%
Couro: 3%
Papel: 1,2%
 
Mercado mundial
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Tipos de enzimas usadas na indústria
Commodities (Mercadoria)
Alto volume anual
Baixa pureza
Baixo custo 8 a 100 BRL por Kg
Baixa margem de lucro
Enzimas especiais (química fina)
Baixo volume (g – kg)
Alta pureza
Alto custo (8 – 25.000 BRL por g)
Alta margem de lucro
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Razões importantes para o uso de Enzimas
Reduz número de etapas no processo
Permite condições brandas no processo
Elimina a necessidade de solventes orgânicos
Podem ser reaproveitadas
Podem ser projetadas e melhoradas
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Enzimas na indústria de alimentos
Zimases (fermentação)
Amilases (massas)
Proteases (carnes, queijos)
Pectinases (clarificação de sucos)
Oxidases (ovos e carnes)
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Enzimas na indústria de alimentos
Zimases (fermentação)
Enzima do levedo de cerveja, que provoca a decomposição da glicose em álcool e em gás carbônico, na fermentação alcoólica.
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Enzimas na indústria de alimentos
Amilases (massas)  A amilase é uma enzima produzida pelo pâncreas e pelas glândulas salivares, que atua na digestão do amido e do glicogênio contidos nos alimentos.
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Enzimas na indústria de alimentos
Amilases  diagnosticar problemas de saúde no pâncreas e glândulas salivares; 
Amilase alta
A amilase alta no sangue ou na urina pode indicar:
Pancreatite aguda e crônica;
Obstrução dos ductos pancreáticos;
Câncer no pâncreas;
Caxumba:
Insuficiência renal
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Enzimas na indústria de alimentos
Proteases (carnes, queijos)
São enzimas que quebram ligações peptídicas entre os aminoácidos das proteínas. 
O processo é chamado de clivagem proteolítica, um mecanismo comum de ativação ou inativação de enzimas envolvido principalmente na digestão e na coagulação sanguínea.
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Enzimas na indústria de alimentos
Pectinases  são enzimas que quebram pectina, um polissacarídeo encontrado na parede celular de plantas.
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Enzimas na indústria de alimentos
Oxidases  é uma enzima que catalisa uma reação de oxidação/redução envolvendo oxigênio molecular (O2) como aceptor de elétrons. Nestas reações o oxigênio é reduzido a água (H2O) ou a peróxido de hidrogênio (H2O2). As oxidases são uma subclasse das oxidorredutases.
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Enzimas importantes
Carboidrases
Produção de xaropes a partir de milho
Quebrar amido em açucares simples
Indústria de panificação			
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Enzimas importantes
Amilases
	Produzidas por bacterias ou leveduras
Bacilus lichenformis	
Hidrólise de amido (105-110 graus)
Íons Ca2+ acelera processo
Degradação de amido em indústria da fermentação
	Padronizar panificação
Conservação de pães (amilopectina)
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Enzimas importantes
Proteases
Bromelina  é uma enzima digestiva natural extraído de abacaxi
Papaína é uma enzima alcalóide extraída do mamão. 
Ficina é uma enzima proteolítica obtida do látex de figos imaturos (Ficus carica)
Uso para amaciar carnes
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Enzimas importantes
Pectinases
Quebram pectina
Utilizadas na clarificação de sucos
Remoção de excesso de pectina (sucos em pó)
Pectina esterase (plantas)
Pectina liase (micro-organismos)
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Enzimas importantes
Oxidases
Remoção de glicose ou oxigênio
Peróxido de hidrogênio formado é degradado
Catalase
Durante a produção de ovo desidratado
Previne reações de escurecimento
Durante a produção de carne
idem. Menos problemático
Aplicações também em:
Cerveja, vinho e sucos
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Escurecimento enzimático
Catecolase
Frutos são ricos em catecol
Catecol reage com oxigênio e forma polifenóis
Compostos escuros
Cobre II
é o cofator da enzima
Limitar o cobre disponível é uma maneira de retardar essa reação
Ácido cítrico
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Escurecimento enzimático
Catecolase
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Escurecimento enzimático
Ácido ascórbico oxidase 
Cobre I/II é o cofator da enzima
Limitar o cobre disponível é uma maneira de retardar essa reação
Ácido cítrico
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Escurecimento enzimático
Ácido ascórbico oxidase 
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Outras aplicações
Polifenol oxidase – armazenamento de frutos
Protease – clarificação de cervejas
Lipoxigenases – clarificação de farinhas
Fenol oxidase – café, cacau, chá preto
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Outras aplicações
Controle das enzimas
Sulfito:
pH
Ascorbato/citrato de sódio
EDTA
Açúcar
Empacotamento à vácuo
	
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