Bioquimica aplicada aula 4 amilases

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09/05/2017 
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Enzimas aplicadas na 
indústria de alimentos 
Enzimas 
Componentes da Reação Enzimática 
E + S E S P + E 
Substrato se liga ao 
SÍTIO ATIVO 
da enzima 
Enzimas 
• Energia de ativação 
– Diferença entre os níveis de energia do estado 
basal e do estado de transição 
Caminho da Reação 
Energia de ativação sem enzima 
S 
P 
Energia de ativação com enzima 
Diferença entre 
a energia livre 
de S e P 
Modelo do encaixe induzido 
Uma enzima complementar ao estado de transição 
da reação ajudará a desestabilizar o bastão, 
resultando em catálise da reação. As interações 
entre substrato e enzima fornecem a energia que 
compensa o aumento de energia livre necessária 
para dobrar o bastão. 
Modelo do encaixe induzido Encaixe induzido: enzima e o substrato sofrem conformação para o 
encaixe. O substrato é distorcido para conformação exata do estado 
de transição. 
 
CARBOIDRASES 
• Catalisam a degradação de 
carboidratos: hidrólise das ligações 
glicosídicas entre monossacarídeos 
formadores de oligo ou 
polissacarídeos. 
Características gerais e modo de ação das 
carboidrases 
• Clivagem da ligação glicosídica: 
especificidade 
 
• Configuração do substrato: D-
sacarídeos, α ou β anômeros 
 
• Tamanho da molécula ou susbstrato 
 
• Padrões de endo- e exo- atividade 
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Amilases 
• Hidrolisam ligações α-1,4 e/ou α-1,6 
presentes no amido, glicogênio e 
sacarídeos derivados. 
Amido: amilose e amilopectina 
Gelatinização do amido para ataque das enzimas 
Similar à amilopectina, porém mais 
densamente ramificado: cada ramo 
8-12 resíduos 
Fígado: 7% do peso úmido 
0,01 M (glicose livre = 0,4M) 
GLICOGÊNIO 
 
Polímero de -D-glicose ramificado 
Fígado e músculos esqueléticos 
Enzimas que agem sobre o amido e glicogênio 
Endoenzimas 
 
Enzima 
Ligação 
preferencial para 
hidrólise 
Substrato 
preferencial 
Produto 
α- amilase α- 1,4 Amido Dextrinas e 
maltose 
isoamilase α-1,6 Amilopectina Amilose 
(dextrinas 
lineares) 
isomaltase α-1,6 Dextrinas-limite Maltose, 
maltotriose 
ciclomaltodextrinase α- 1,4 
 
Ciclodextrinas e 
dextrinas lineares 
Maltose e 
maltotriose 
Pululunase α-1,6 
 
Pululana e 
amilopectina 
Maltotriose e 
dextrinas lineares 
Enzimas que agem sobre o amido e glicogênio 
Exoenzimas 
 
Enzima 
Ligação 
preferencial para 
hidrólise 
Substrato 
preferencial 
Produto 
β- amilase α- 1,4 Amido β-maltoses, 
dextrinas 
glicoamilase α- 1,4 e α-1,6 Amido β-glicoses 
α-glicosidase α-1,4 Diversos α-glicoses 
Ciclomaltodextrina
-glucano-
transferase 
α- 1,4 
 
Amido Ciclodextrinas 
α-amilases (EC 3.2.1.1) 
• Hidrolisam ligações α- 1,4 existentes na amilose e 
amilopectina de forma aleatória, na porção central das 
moléculas. 
 
• Produtos: mistura de oligossacarídeos de diferentes 
pesos moleculares – dextrina ou maltodextrina. 
 
• Tempo maiores de reação: glicose e maltose (amilose) e 
dextrinas α-limite contendo ligações α-1,6 
(amilopectina) 
 
Maltodextrina é uma 
mistura de 
carboidratos 
provenientes da 
conversão enzimática 
do amido do milho, 
sendo de fácil 
dissolução em água, 
tornando-se assim, 
uma excelente fonte 
de carboidratos . 
α-amilases 
Tipo pH ótimo Temperatura 
ótima 
Mamíferos 7,0 40o C 
Cereais 5,0 40o C 
Bacillus 
subtilis 
5,0-7,0 60-85o C 
Bacillus 
licheniformis 
5,0-7,0 60-85o C 
Aspergillus 
oryzae 
5,0 50o C 
Aspergillus 
niger 
5,0 50o C 
Termorresis-
tentes 
Vantagens do uso de enzimas 
termorresistentes 
• O uso de altas temperaturas de reação reduz 
consideravelmente o risco de contaminação 
microbiana do meio reacional; 
 
• O amido da maior parte das fontes gelatiniza 
em temperaturas superiores a 50o C. Evita-se 
a necessidade de gelatinização prévia do 
amido e subsquente resfriamento do meio 
reacional. 
β-amilases (EC 3.2.1.1) 
• Hidrolisam ligações α- 1,4 existentes na amilose e amilopectina a 
partir da extremidade não-redutora. 
 
• Produtos: 90% maltose, 10% glicose e maltotriose (amilose) e 50 % 
maltose e o restante de dextrinas limite (amilopectina). 
 
• Ocorre inversão da configuração do carbono C1 de α para β. 
 
• Produzidas principalmente por vegetais: soja é considerada boa 
fonte pois tem reduzida produção de α-amilases. 
 
• Bacillus polimeria é produtor de beta amilases. 
 
• Enzimas vegetais: pH 5,0 a 6,0, tpt 30o C. 
 
• Não são enzimas termoestáveis, perdem atividade a 70o C por 30 
minutos. 
 
 
 
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Glicoamilase ou amiloglicosidase 
(EC 3.2.1.3) 
• Exoenzimas que removem unidades de glicose a partir da 
extremidade não-redutora de amilose e amilopectina. 
 
• Clivam ligações α-1,4; α-1,3 e α-1,6. 
 
• Teoricamente, convertem amido em glicose. 
 
• Prática: requerem a presença de alfa-amilases. 
 
• Quando a concentração de glicose é muito alta: catalisam a 
formação de isomaltoses (dissacarídeo Glc (α-1,6)Glc). 
 
• Produzidas por microrganismos: Aspergillus e Rhizopus – 
pH 4,0 e tpt 50 a 60o C. 
Enzimas desramificantes 
• Possuem mais afinidade pela ligação α-1,6. 
 
• Isoamilase: age em dextrinas de tamanho 
médio (não age na amilopectina nativa, nem 
hidrolisa isomaltose). Produzida por vegetais 
(feijões) e bactérias (Flavobacterium). 
 
• Pululunase: tipo especial de isoamilase, 
degrada a pululana (polímero de maltotrioses 
ligadas por ligações alfa 1,6). Produzida por 
bactérias (Aerobacter e Klebsiella). 
Aplicação industrial 
1. Bebidas alcoólicas: 
 
• Leveduras alcoólicas não são capazes 
de degradar o amido pois não produzem 
amilases. 
• O amido deve ser sacarificado: 
hidrólise do amido a glicose e maltose 
e maltodextrina – esses açúcares são 
fermentáveis pelas leveduras. 
 
 
 
• Europa e países andinos: uso de malte 
(amilases vegetais) para produção de cerveja, 
uísque etc. 
 
• Oriente e América do Sul: uso de amilases 
fúngicas para produção de saquê e tiquira. 
 
• Índios da Amazônia: uso de amilases animais 
(da saliva humana) para produção do caxiri 
(bebida à base de mandioca). 
Preparação do malte 
 Malte é o grão de cevada submetido a um 
processo de germinação controlada para 
desenvolver enzimas e modificar o amido. 
 
 
Sementes 
descacadas e 
selecionadas 
Submersas em água 
por 2 a 3 dias 
Câmara de germinação 
(tpt 15o C) 
Germinação 
(fitohormônios - 
giberelinas) 
Alta concentração de 
enzimas (1000 x) 
Secagem e moagem dos 
gãos 
Estes grãos são 
adicionados aos cereais 
que serão sacarificados 
para fermentação 
Aplicação industrial 
2. Panificação 
• A massa do pão também é fermentada por 
leveduras. 
• O importante é a geração de CO2 para a 
massa crescer. 
• A adição de açúcares na massa pode 
apresentar o problema de grande 
disponibilidade de substrato e acelerada 
produção de CO2, fazendo com que massa 
não consiga absorver o gás liberado, que 
escapa. 
 
 
 
• Adição de enzimas à massa: nas proporções 
corretas as enzimas liberam glicose, maltose e 
dextrinas de forma lenta e gradual durante os 
períodos de mistura e descanso da massa. 
 
• As leveduras fermentam na taxa ideal. 
 
• Pequenas quantidades de glicose livre auxiliam 
na formação da cor do pão (reação de 
Maillard). 
 
• Aumento da vida de prateleira do pão: reduz 
endurecimento causado pela retrogradação do 
amido. 
 
• α-amilases de A. oryzae + β-amilase farinha trigo: 
bons resultados de volume. São entretanto 
termolábeis: atingem apenas o amido que foi 
danificado durante a obtenção da farinha. Pouca 
manutenção do frescor ao longoda vida de prateleira. 
 
• α-amilases termorresistentes: origem bacteriana, 
resistem a tpt do forno e entram em contato com o 
amido gelatinizado. Aumentam a vida de prateleira, 
mas apresenta risco de superdosagem. 
 
• Alternativa: mistura de amilases resistentes 
bacterianas e amilases termolábeis de origem fúngica. 
 
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Aparência e Ingredientes: 
Pó branco a levemente amarelo. 
Farinha de trigo enriquecida com ferro e ácido 
fólico, flocos debatata, açúcar, fécula de 
batata, gordura vegetal, gema de ovo, leite em 
pó modificado, sal, condimento preparado sabor 
batata, enzima hemicelulase, emulsificante 
estearoil-2-lactil lactato de cálcio, 
MELHORADORES DE FARINHA ALFA 
AMILASE e ácido ascórbico. 
Aplicação industrial 
3. Amido hidrolisado 
 
 
Ciclodextrina 
Amido 
Maltodextrina 
Xarope de 
glicose 
Xarope de 
maltose 
HFCS 
Ciclo-maltodextrina-glucano-transferase 
Liquefação α-amilase 
Sacarificação 
Glicoamilase + pululunase β-amilase + pululunase 
Isomerização Glicose isomerase 
Principais aplicações dos xaropes de maltose, glicose e frutose 
Maltose 
(%) 
Glicose 
(%) 
Frutose 
(%) 
Aplicação Efeito 
50-65 2-12 0 Produtos de panificação, 
confeitaria, congelados e 
cervejas 
Controle da textura, umidade 
e características 
congelamento, melhora cor 
70-88 0-10 0 Sorvetes e balas Controle da higroscopicidade 
e cristalização 
30-37 53-43 0 Geléias, refrigerante, 
panificação 
Controle da doçura, da 
viscosidade e 
higroscopicidade, 
estabilização flavor 
1-2 94-97 0 Alimentos infantis e para 
atletas, geléias, panificação 
Fonte de energia 
instantânea, cotrole doçura, 
confere brilho e 
caramelização 
0 10-55 42-90 Doces, refrigerante, 
condimentos, molhos, 
cereais, sorvetes, 
panificação 
Substituição da sacarose, 
umectante, evita a 
cristalização e promove 
reações de escurecimento 
O Gli-INSTAN é 
elaborado a partir 
do açúcar de cana, 
este produto contém 
glicose para consumo 
via oral, nos casos 
emergenciais de 
hipoglicemia. 
 
INGREDIENTES: XAROPE DE GLICOSE, COBERTURA 
SABOR CHOCOLATE (20%) (AÇÚCAR, GORDURA VEGETAL, 
CACAU EM PÓ, SORO DE LEITE, LEITE DESNATADO EM PÓ, 
SAL, ESTABILIZANTES LECITINA DE SOJA E322, 
TRIESTEARATO DE SORBITANA E492 E ÉSTER DE 
POLIGLICEROL DE ÁCIDO RICINOLÉICO E475 E 
AROMATIZANTE), FLOCOS DE CEREAIS (16%) (FARINHAS 
DE ARROZ E DE MILHO, AÇÚCAR, MALTODEXTRINA, 
EXTRATO DE MALTE E SAL), POLIDEXTROSE, BISCOITOS 
SABOR CHOCOLATE (12%) [FARINHA DE TRIGO RICA COM 
FERRO E ÁCIDO FÓLICO, AÇÚCAR, GORDURA DE PALMA, 
CACAU, SAL, CORANTE CARAMELO E150d, FERMENTO 
QUÍMICO (BICARBONATO DE SÓDIO E500ii E PIROFOSFATO 
DE SÓDIO E450iii) E ESTABILIZANTE LECITINA DE SOJA 
E322], AVEIA EM FLOCOS (9,8%), CREME (6%) (XAROPE DE 
GLICOSE, GORDURA VEGETAL, SORBITOL, CORANTE 
DIÓXIDO DE TITÂNIO E171 E EMULSIFICANTE MONO E 
DIGLICERÍDIOS DE ÁCIDOS GRAXOS E471), AÇÚCAR 
INVERTIDO E AROMA NATURAL CHOCOLATE. CONTÉM 
GLÚTEN. 
 
 
 
 
Xarope de glicose 
Produção de ciclodextrinas 
• Oligossacarídeos cíclicos produzidos 
pela ação da enzima Ciclo-
maltodextrina-glucano-transferase 
(CGTase) sobre o amido. 
 
• Reação: hidrólise das cadeias do amido, 
separando oligossacarídeos de 6, 7, 8 
unidades de glicose e subsequente 
formação de oligossacarídeos cíclicos. 
 
Hidroxilas projetam-se para fora do anel formado, 
deixando uma cavidade hidrofóbica interna capaz de 
complexar com diversos compostos 
Cavidade apolar Hidroxilas secundárias 
Hidroxilas promárias 
Servem como veículos para dispersão de compostos 
hidrofóbicos (aromas, pigmentos, fármacos)