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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO
APLICAÇÕES DAS ENZIMAS 
NA INDÚSTRIA ALIMENTÍCEA
Professor Danielle da Silveira dos Santos Martins., DSc
NUPEM/ UFRJ Campus Macaé
Dani.usu@gmail.com
Enzimas
PTNS
Catalisadores biológicos
Sítio Ativo (APOENZIMA)
Não proteico (Coenzima) 
Ex: Vit B
HALOENZIMA= Mol total
Cofatores: íons ou MO de 
PM 
Reagir com S : Complexo 
ou Lig covalentes
I- HISTÓRICO
8000 a.c. 
Estômago cordeiros; cabritos - pepsina e quimosina (proteases)
*Não são tão específicas
*Fermentação: Mucor miehei
Sec XIX: Pasteur 
Açúcar- EtOH Fermentos
Vida e organização celular
Morte e putrefação
1897: E. Buchner 
E. levedo fermentavam
Enzimas for a do organismo NOBEL
1926: J. B. S. Haldane 
Enzima + Substrato Alterar moléculas 
CATALISADOR
I. HISTÓRICO
Avanços na Bioq e Biol Estruturais
PRODUÇÃO INDUSTRIAL
Após 2 guerra tornou-se viável
A. niger , A. oryzae e B. licheniformis.
Japão: Saquê e Missô
A. niger , A. saquê
Arroz Koji
1980: OGM
II)VANTAGENS E 
DESVANTAGENS do uso 
de enzimas
III) ORIGEM DAS 
ENZIMAS- Vantagens e 
desvantagens das enzimas 
microbianas
•Complexas
•Formada por O. 
vivos
IV) APLICAÇÕES 
dos grupos enzimáticos
•Álcool e derivados
•Cervejarias
•Amido e açúcares (xarope HFS)
•Sucos de frutas
•Laticínios e derivados
•Óleos e gorduras
•Panificação e biscoitaria
•Vinicultura
Enzimas de relevância industrial
Origem Aplicação
CARBOHIDROLASES
,  amilase cereais germinados cervejaria, licores, panificação
 amilase fungo filamentoso panificação, confeitaria
 amilase bactéria edulcorantes, têxtil, cervejaria, confeitaria
glucoamilase fungo filamentoso edulcorantes, cervejaria
pectinase fungo filamentoso vitivinícola, frutícola
celulase fungo filamentoso farmacêutica, alimentícia, têxtil
lactase fungo filamentoso e
bactéria
laticínios
 galactosidase fungo filamentoso açúcar
invertase levedura edulcorantes, confeitaria
PROTEASES
papaína vegetal cervejaria, carnes, farmacêutica
bromelina vegetal farmacêutica
pepsina animal farmacêutica, panificação
renina animal, fungo queijaria
protease fúngica fungo filametoso panificação
protease alcalina bactéria detergentes, pesqueira
OUTRAS HIDROLASES
penicilina acilase bactéria farmacêutica
aminoacilase batéria alimentos fortificados
lipase bactéria, fungo laticínios, panificação, farmacêutica
pancreatina animal farmacêutica, curtumes
OXIDOREDUTASES
glicose oxidase fungo filamentoso alimentos preservados, bebidas
catalase bactéria latínicios
ISOMERASES
glicose isomerase bactéria edulcorantes
Aplicações terapêuticas convencionais
Enzima Origem Função
pancreatina pâncreas suíno auxiliar digestivo
pepsina mucosa estomacal de
porcos
auxiliar digestivo
amilase Aspergillus sp. auxiliar digestivo
papaína mamão (papaia) auxiliar digestivo
celulase Aspergillus sp. auxiliar digestivo
lipase pâncreas suíno auxiliar digestivo
tripsina pâncreas bovino anti-inflamatório
-quimotripsina anti-bronquite
bromelina abacaxi (ananás) anti-inflamatório
peptidase Serratia sp. anti-inflamatório
dextranase Penicillium funiculosum tratamento cáries dentárias
estreptoquinase Streptococcus sp. agente trombolítico
uroquinase agente trombolítico
colagenase Clostridium hystolyticum tratmento de queimaduras cutâneas
lisozima clara de ovo oftalmologia, potenciador de antibióticos
V)CLASSIFICAÇÃO:
 Quanto à sua origem: Endocelulares 
 Exocelulares. 
 
 
 Quanto ao seu modo de ação: Endoenzimas 
 Exoenzimas 
 
 Quanto ao seu uso 
 
Enzima como produto (lactase, colagenase, proteases): 
 
Matéria prima Enzima 
 
 
Enzima catalisando a reação principal (amilase, glicose-isomerase, 
invertase): 
 
Matéria prima Enzima Produto 
 
 
 
Enzima catalisando reações secundárias do processo produtivo 
(proteases): 
 
Matéria prima Produto 
 
 Enzima Enzima Enzima 
Classes Reação Exemplo Aplicação
Oxidorredutases Oxidorredução Catalase Sucos
Transferases Cliva ligação de 
molécula doadora 
para aceptora-
ligação
Ciclodextrina
glicosiltransferases
Dextrinas de alto PM
Hidrolases Hidrólises Amilase Panificação, cerveja, 
álcool, destilados
Liases Ad ou remoção – lig
duplas
Fumarase Ác málico
Isomerases Isomerização GLI ISO Xaropes
Ligases Ligação de 
substratos com 
hisrólise do ATP
Aminoacil
RNA sintetase
-
Amilases
Panificação, cervejas, destilados, xaropes, suplementos de farinhas
Celulases
Clarificação de sucos
Lipases 
Hidrolisam óleos e gorduras 
+ sabor (queijos azius e italianos)
Panificação
Fitases
Ração animal
Pectinases
Sucos + viscosos, chá, café
Proteases
Carnes, panificação, cervejaria, molhos
+ textura
Invertases 
Mel (S.c.)
Lactases
B- galactosidase
VI)OBTENÇÃO:
Quatro etapas:
GERAÇÃO/PRODUÇÃO/ FERMENTAÇÃO:
seleção linhagem
escolha matéria-prima
preparo do meio
condições de processo
RECUPERAÇÃO
CONCENTRAÇÃO /PURIFICAÇÃO
FORMULAÇÃO
Constituintes de Meios de Produção Industrial de Enzimas 
Carboidratos farinha de soja 
(Fonte de Carbono e Energia) batata 
 farelo de trigo 
 farelo de arroz 
 melaço 
Nitrogênio Orgânico farinha de peixe 
 gelatina 
 caseína 
 farinha de soja 
 peptonas 
 resíduos soluvéis 
Fatores de Crescimento extrato de lêvedo 
Elementos Traços resíduos de milho 
 farelos de cereais 
 óleos vegetais 
 óleos de sementes 
 
Elementos de Biotecnologia
Matérias Primas para Industrias de Bioprocessos
Matérias Primas Sacaríneas
Matérias Primas Alcoólicas
Matérias Primas Amiláceas
Matérias Primas Lignocelulósicas 
Matérias primas Complexas
 Potencialidade de Biomassas no Brasil 
MATERIAS PRIMAS PARA BIOPROCESSOS
Obtenção de enzimas e bioprodutos

Meio quimicamente definido
Componente Concentração 
(g/L)
Glicose 18,0
(NH4)2SO4 3,2
MgSO4.7H2O 0,39
KH2PO4 0,68
NaCl 0,008
FeSO4.7H2O 0,002
CuSO4.5H2O 0,001
ZnSO4.7H2O 0,003
CaCl2 0,028
CoCl2.6H2O 0,0002
Meios complexos industriais
Componente Origem
Melaço Indústria açucareira
Milhocina Subproduto do 
processamento de milho
Licor sulfítico Efluente da indústria de 
polpa e papel
Soro e permeado 
de soro de leite
Subproduto do 
processamento de queijo
Vinhoto Subproduto da produção 
de etanol
Farinha de soja e 
pescado
Industrialização da soja e 
pescado
Extrato de 
levedura
Indústria de levedura de 
panificação
MEIOS DE CULTIVO COMPLEXOS E QUIMICAMENTE DEFINIDOS
Escalas menores de processo
Principais matérias-primas glícidicas para 
industrias de bioprocessos e substratos 
correspondentes
SACARÍNEAS LIGNOCELULÓSICASAMILÁCEAS
AMIDO
GLICOSE
CELULOSE HEMICELULOSESACAROSELACTOSE
XILOSE MANOSE
ARABINOSE
FRUTOSEGALACTOSE
GALACTOSE
MATÉRIA PRIMA: É o produto natural ou subproduto/resíduo
industrial que contém o substrato na sua composição. Depende
da localização e dos interesses tecnológicos
SUBSTRATO: É a principal substância direta ou indiretamente
acometida pelo agente biocatalítico, ou é o reagente primário
do qual o produto é obtido. Dependente da finalidade e
atividade celular
INSUMO: É um componente essencial do meio, indiretamente relacionado à
formação do produto. Fontes de sais minerais e de vitaminas, ácidos e álcalis são
exemplos de insumosRequisitos para a Escolha da Matéria Prima:
 Deve conter o substrato adequado ao metabolismo do agente biológico, 
para que este se desenvolva e forneça o produto desejado;
 Ser de fácil obtenção, não exigindo tratamentos prévios onerosos;
 Não contribuir para complicar os processos de separação do produto 
do meio fermentado;
 Ser economicamente vantajosa;
 Ser de fácil estocagem;
 Ser disponível.
 SUBSTRATOS SOLÚVEIS que podem ser facilmente extraídos e
convertidos prontamente a produto(s), como por exemplo: sacarose,
glicose, frutose e lactose, caldo de cana de açúcar, beterraba, melaço,
etc
 POLISSACARÍDEOS INSOLÚVEIS, que precisam de tratamento
moderado para solubilização e hidrólise, antes da conversão a
produto(s) como por exemplo: amido de milho, mandioca, trigo,
cevada, batata, etc.
 POLISSACARÍDEOS INSOLÚVEIS ALTAMENTE RESISTENTES, que
necessitam de pré-tratamento físico, seguido de hidrólise química ou
enzimática para produzir substratos na forma monomérica, que serão
convertidos a produto(s), como por exemplo: celulose e hemicelulose
de matérias primas lignocelulósicas.
MATÉRIAS PRIMAS em função da estrutura 
e complexidade molecular dos substratos 
MATÉRIA PRIMA SUBSTRATO EXEMPLO
SACARÍNEA mono ou dissacarídeos 
(sacarose, glicose, 
frutose, pentoses, 
lactose)
caldo de cana; melaço;
soro de leite (resultado
de coagulação de
proteína; vinhoto; suco
de frutas; licor sulfítico da
indústria do papel.
AMILÁCEA amido milho; mandioca; trigo; 
cevada; batata etc.
LIGNOCELULÓSICA celulose e hemicelulose madeira; bagaço de cana; 
sabugo de milho; 
resíduos florestais; palhas 
etc.
PROTEICA proteína milhocina; extrato de 
carne etc.
DIVERSAS
(MATÉRIAS-PRIMAS 
NÃO CONVENCIONAIS)
álcool etílico; 
esteróis, 
hidrocarbonetos
Vinho; hidrocarbonetos 
alifáticos e aromáticos 
etc.
Tipos de Matérias Primas
MATÉRIA PRIMA SUBSTRATO EXEMPLO
SACARÍNEA mono ou dissacarídeos 
(sacarose, glicose, 
frutose, pentoses, 
lactose)
caldo de cana; melaço;
soro de leite (resultado
de coagulação de
proteína; vinhoto; suco
de frutas; licor sulfítico da
indústria do papel.
AMILÁCEA amido milho; mandioca; trigo; 
cevada; batata etc.
LIGNOCELULÓSICA celulose e hemicelulose madeira; bagaço de cana; 
sabugo de milho; 
resíduos florestais; palhas 
etc.
Matérias Primas Sacaríneas
Desvantagens:
 ARMAZENAMENTO
 ESTOCAGEM
 PERECÍVEIS
 PERDA DA MATÉRIA-PRIMA
 PRODUÇÃO DE ETANOL 1G 
DEPENDENTE DE SAFRA
O
H
OHH
OH
OH
H
H
OH
CH2OH
H
O
H
OHH
OH
OH
H
OH
H
CH2OH
H
O
H
OH
OH
H
OH
H
H
OH
CH2OH
H
O
CH2OH
OH
OH
H
H
OH
H
OH
H
H
A B
C D
HEXOSES
D-Glucose (A) 
D-Galactose (B) 
D-Manose (C) 
D-Frutose (D)
O
H
H
OH
OH
H
H
OH
CH2OH
H
HOH2C O
O
H
CH2OHOH
H
H
OH
A
O
HH
OH
OH
H
OH
H
CH2OH
H
O
H
OHH
OH
OH
H
H
CH2OH
H
O
B
DISSACARÍDEOS
Sacarose (A)
Lactose (B)
SUBSTRATOS SACARÍNEOS

Grupamento aldeído hidroxila
Difícil rompimento
CANA DE AÇÚCAR
Reino: Plantae
Divisão: Magnoliophyta
Classe: Liliopsida
Ordem: Cyperales
Família: Poaceae
Gênero: Saccharum
Espécies brasileira: S. spontaneum; S. robustum; S. officinarum; S. 
barberi; S. sinense; S. edule
Diferenciações:
 RESISTÊNCIA A PRAGAS
 RESISTÊNCIA A SECA
 QUANTIDADE DE AÇUCARES
HIBRIDOS 
3- LEITE
Produto íntegro, não adulterado e sem colostro, higienicamente
ordenhado, de precedência regular, completa e ininterrupta das fêmeas
mamíferas, domésticas, sadias e bem alimentadas.
COMPOSIÇÃO CARACTERÍSTICAS
PROTEÍNAS Basicamente Caseína (77 a 82%)
GORDURA Encontra-se em suspensão
CARBOIDRATOS Lactose: dissacarídeo redutor, composto de galactose e
glicose. Praticamente o único açúcar do leite.
C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6
Composição Centesimal do leite de varias 
espécies animais
Espécie Proteína 
(%)
Gordura 
(%)
Lactose 
(%)
Cinzas 
(%)
Água 
(%)
Humana 1,5 3,5 7,0 0,2 87,8
Bovina 3,5 3,8 5,0 0,7 87,0
Caprina 4,0 3,0 4,8 0,8 87,4
Ovina 5,4 8,2 4,8 0,9 80,7
Eqüina 2,6 1,6 6,1 0,4 89,3
Búfala 4,1 7,7 4,8 0,7 82,7
Fonte de C. Composto mais abundante, mais simples e constante em
termos de composição, onde costuma ser encontrado em porções de 45 a
50g/L
Apresenta algumas formas isoméricas:
 α-lactose  açúcar comum do leite (forma de cristais mono-hidratados).
É formado por uma unidade de O-β-D-Galactopiranosil - (14) - α-D-
glucopiranose.
 β-lactose  é mais solúvel em água que o isômero α, além de diferir
estruturalmente da conformação α, por apresentar uma β-D-
glucopiranose.
 Amorfo  encontrado em geral no leite em pó e nos soros de leite. Muito
higroscópica em relação às conformações (α e β). O estado amorfo se
apresenta como uma forma estável desde que não haja mais do que 8%
de água.
Lactose
COMPONENTES DO LEITE
Estão presentes em baixa concentração, porém :
 Algumas delas são agentes que provocam a hidrólise dos componentes do leite;
 A sensibilidade de algumas enzimas pode ser utilizada pra controlar tratamentos
térmicos;
 A origem das enzimas serve como índice de contaminação;
 A atividade bactericida de algumas enzimas pode inibir o crescimento microbiano.
ENZIMAS
GRUPOS
DE ENZIMAS
CARACTERÍSTICAS AÇÃO 
HIDROLASES Lípases, proteases e fosfatases Gorduras e proteínas.
OXIDASES
Lactoperoxidase,.xantina.oxidas
e,.catalase,.superóxido.dismutas
e, sulfidiloxidasetrasferases.
Escurecimento do leite
em algumas condições.
O leite é um alimento altamente nutritivo e também um excelente meio de
cultura, podendo ser facilmente contaminado por vários grupos
M-ORGNS CARACTERÍSTICAS EXEMPLO 
1. BACTÉRIAS LÁTICAS
Muitas delas são utilizadas na
produção de queijo e leites
fermentados:
Lactococcus
2. BACTÉRIAS ESPORULADAS Presentes em variadas concentrações Bacillus e Clostridium
3. BACTÉRIAS 
PSICROTRÓFICAS*
Principais agentes de deterioração de 
leite cru refrigerado e de seus 
derivados 
Pseudomonas,
Flavobacterium
Bacillus cereus
4. BACTÉRIAS DE ORIGEM 
FECAL Geralmente m-orgns patogênicos
Escherichia Coli
Salmonella spp
5. MISCELÂNEA
Participam do processo de fabricação
de alguns produtos, como a
fabricação de queijos especiais.
Penicillium camemberti
Penicillium roqueforti,
A qualidade do leite é definida por parâmetros de composição química,
características físico-químicas e higiene.
QUEIJO
“É a coalhada que se forma com a coagulação do leite de alguns mamíferos
pela adição de coalho ou enzimas coagulantes e/ ou pelo ácido lático
produzido pela atividade de determinados micro-organismos presentes
normalmente no leite ou adicionados a ele intencionalmente; dessora-se a
coalhada por corte, aquecimento e/ ou prensagem, dando-lhe forma em
moldes e, em seguida, submetendo-a maturação durante determinado tempo
a temperaturas e umidades relativas definidas.
Produto fresco ou maturado obtido por separação do soro depois da
coagulação do leite. Não pode ser usado um processo de pasteurização
severo, para evitar a destruição das proteínas (caseínas) que devem sofrer
coagulação.
QUEIJOS
Ác. Graxos cadeia curta X longa (saponificação) 
Acetoacetato, metil cetonas, ésteres, lactonas
P. camembertii e brie- Proteolítica
P. roquefortii- Roquefort e gorgonzola Coloração azulada, 
gorduras SABOR E AROMA típicos
Mucor- Maturação 
P. nalgiovense- Salame
O que irá diferenciar os milhares tipos de queijos ?:
 tipo de manipulação;
 matéria prima;
 micro-organismos;
 condiçõesde maturação utilizadas durante o processo de
fabricação.
Classificação dos queijos de acordo com teor de umidade:
• Queijos muitos duros (umidade inferior a 25%) – ex. Parmesão
• Queijos Duros (25 a 36% de umidade) – ex. Gruyère, Cheddar, Manchego
• Semi-moles (36 a 40% de umidade) – ex. Gallegos/ queijo Minas
• Moles (superior a 40%) – ex. Camembert, Brie, Mozzarella, Cottage
ÓLEOS E GORDURAS
Lipases versáteis
Hidrólise, trans, esterificação
Óleos vegetais + baratos: triglicerídeos com 
importância nutricional, baixa caloria, ac. Oléicos.
Salsicha
Margarina: Liso- Lecitina- emulsificante
Manteiga de cacau X óleo de palma: Propriedades 
similares,reação com ác. esteárico
5- POLPAS DE FRUTAS
UVAS , MAÇÃ, PÊRA ETC
 Uvas - Casca ou película (taninos e antocianinas), Sementes e Polpa
ou Mosto (Água 65 a 85 % , Açúcares redutores 12 a 25% , Ácidos
Orgânicos 4 a 15 % - constituintes naturais ácidos orgânicos d-tartárico,
l-málico e l-cítrico., Compostos Nitrogenados 0,3 a 1,0 % e Matérias
minerais 2,5 a 3,5 %.
Maçã - Água 75 a 90%, Açúcares (frutose(6%), glicose(1,5 a 2%), sacarose
(2,5 a 3,5 %), xilose (0,5%); Ácidos Orgânicos -málico (0,1 a 1,36%),
Compostos nitrogenados 0,04 a 0,06% aminoácidos, Compostos fenólicos 0,1 a
0,15 % taninos, ácidos fenólicos (substâncias amargas e adstringentes),
Vitaminas, Sais Minerais e Enzimas (amilase, sacarase, oxidase, redutase,
pectinase) e Amido 5 a 8% .


Produtos Obtidos a partir Matéria Prima Sacarínea
Fermentada ou Modificadas Biologicamente
• Etanol (combustível)
• Bebida fermentada (vinhos, aguardente de cana, espumantes, 
rum, hidromel, jeropiga etc)
• Fermento de panificação
• Iogurte, coalhada, queijos
• Ácidos Orgânicos (cítrico, glucônico, Láctico)
• Solventes ( Acetona, Butanol)
• Vitaminas (Cianocobalamida (B12), riboflavina (B2), ácido 
ascórbico (C))
• Antibióticos
MATÉRIA PRIMA SUBSTRATO EXEMPLO
SACARÍNEA mono ou dissacarídeos 
(sacarose, glicose, 
frutose, pentoses, 
lactose)
caldo de cana; melaço;
soro de leite (resultado
de coagulação de
proteína; vinhoto; suco
de frutas; licor sulfítico da
indústria do papel.
AMILÁCEA amido milho; mandioca; trigo; 
cevada; batata etc.
LIGNOCELULÓSICA celulose e hemicelulose madeira; bagaço de cana; 
sabugo de milho; 
resíduos florestais; palhas 
etc.
Matérias Primas Amiláceas
PRINCIPAIS FONTES
RAÍZES
GRÃOS
DINÂMICA EM SALA DE AULA
5 min
TEOR DE AMILOSE E INTERVALOS DE GELATINIZAÇÃO DE 
AMIDOS. Fonte: Fenema.
AMIDO % AMILOSE INTERVALO DE 
GELATINIZAÇÃO ºC
Mandioca 10 51-63
Milho 27 62-71
Arroz 18 61-77
Batata 22 56-62
Trigo 24 58-64
Dilatação dos grânulos: O amido é hidrófilo e a
membrana que o envolve torna-se permeável com
o aquecimento, fato que provoca mudanças na
sua estrutura, envolvendo a ruptura das pontes
de hidrogênio entre as cadeias de amilose e
amilopectina estabilizadoras da estrutura
cristalina interna do grânulo, quando uma
temperatura característica para cada tipo de
amido é atingida.
TEMPERATURAS DE MODIFICAÇÃO 
O máximo de gelatinização ocorre em torno dos 95º C, quando há formação
de uma massa translúcida que constitui a goma do amido.
SUBSTRATOS AMILÁCEOS
AMILOSE
AMILOPECTINA
ligações glicosídicas -1,4
ligações glicosídicas -1,4
ligações glicosídicas -1,6
Glicose
ESTRUTURA DO AMIDO
CH2OH
Celulose. 
CH2OH
O
CH2OH
O
CH2OH
O
CH2OH
O
CH2OH
O
Amido
CH2OH CH2OH
O
CH2OH
O
CH2OH
O
CH2OH
O
CH2OH
O
AMILOPECTINAAMILOSE
AMIDO 
Ligações α-1,4 
20 - 25 % do Amido;
Solúvel em Água (será totalmente 
degradada;
Cadeia linear longa de glicose
(não ramificada);
Ligações α-1,4 e α-1,6
75 - 80 % do Amido;
Viscosa quando em solução aquosa;
Cadeia longa de glicose (ramificada);
Forma Helicoidal. (forma o grânulo do amido)
Elevada quantidade de OH, mais pontes de H, maior 
cristalinidade. 
ESTRUTURA RAMIFICADA DA AMILOPECTINA 
o o o o
o o o
CH2OH CH2OH CH2OH CH2OH
o o o o
o o o
CH2OH CH2OH CH2OH CH2OH
o o o o
o o o
H2C CH2OH CH2OH CH2OH
O...
O
ligação glicosídica -1,6
ligaçãoglicosídica -1,4
É A RESPONSÁVEL PELA FORMAÇÃO DA
BASE DOS GRÂNULOS DO AMIDO, DEVIDO
A ESTRUTURA HELICOIDAL, AS QUAIS
CRISTALIZAM, DE ACORDO COM O
MODELO/SISTEMA DE CLUSTER
ESTRUTURA SEMICRISTALINA DA AMILOPECTINA
RESPONSÁVEL 
PELA RIGIDEZ
CRESCIMENTO DOS GRÂNULOS
Regiões cristalinas e regiões amorfas,
ou seja, de maior densidade e de
menor densidade.
GRÂNULO DE AMIDO 
DE BATATA
REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA DA MOLÉCULA DE 
AMIDO 
UNIDADES DE GLICOSE
PONTOS DE RAMIFICAÇÃO
EXTREMIDADES REDUTORAS
HIDRÓLISE ENZIMÁTICA DO AMIDO
ENZIMAS ESPECÍFICAS PARA LIGAÇÕES (1-4) 
ENDO (1-4) GLUCANASES (-AMILASES). 
EXO (1-4) GLUCANASES (-AMILASES). 
ENZIMAS ESPECÍFICAS PARA LIGAÇÕES (1-6) 
SÃO AS DESRAMIFICADORES:
ENDO (1-6) GLUCANASES (PULULANASES E ISOAMILASES)
EXO (1-6) GLUCANASES (EXOPULULANASES)
ENZIMAS ESPECÍFICAS PARA LIGAÇÕES (1-4) E (1-6): 
GLUCOAMILASES. 
Hidrólise do amido por diversas hidrolases
Os círculos de cor cinza representam unidades de glicose com extremidades 
redutoras. As setas mostram os pontos de ramificação. 
Liquefação
Sacarificação
Isomerização
FAMÍLIA DE AMILASES
ENZIMAS ESPECÍFICAS PARA CADA TIPO DE LIGAÇÃO
DIFERENTES FORMAS DE ATUAÇÃO
ENDO E EXOGLUCANASES
HIDRÓLISE ENZIMÁTICA DO AMIDO
AÇÃO DE ENDOGLUCANASES
UNIDADES DE GLICOSE EXTREMIDADES REDUTORAS
AÇÃO DE EXOGLUCANASES
1
2
1
4
1
AÇÃO DE PULULANASES
PONTOS DE RAMIFICAÇÃO
ATUAÇÃO DE AMILOGLUCOSIDASES
ÁRVORE DE PRODUTOS PRINCIPAIS GRÃOS
MILHO
ARROZ
AVEIA
 CEVADA
 TRIGO
MALTEAÇÃO
Modificação do Amido;
Produção de ENZIMAS
Amido
Embrião
Beta Glucana
Grãos de Amido
(envolvidos por capa 
de Betaglucana- casca do cereal)
Grãos de Amido Modificado
(Capa de Betaglucana perfurada
para liberação de glicose intracelular)
Cozimento do malte e condições específicas para atuação enzimática
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
0 15 25 55 70 75
Temperatura (
o
C)
1) Condoções :15 min/50ºC
Ação das PROTEASES:
Endopeptidases 
(Proteínas de Alto P.M.)
Exopeptidases 
(Proteínas de Baixo P.M.)
Tempo (min)ß –AMILASE
Ação sob lig α1-4
Libera:
Glicose
Maltose (2un Gl)
Maltotriose (3un. Gl)
+15ºC até 75ºC
Ação de α- AMILASE
Dextrinas limites
(açúcares acima de 4 
átomos de carbono)
À 75 oC – Final do cozimento
Teste de Sacarificação com Iodo 
(medir o grau de amido presente)
PANIFICAÇÃO
Farinha (amido + lipídeos)
Hemicelulases, lipases, xilanases, oxidases
Resistência da malha do Glútem
> Qualidade do pão
MATÉRIA PRIMA SUBSTRATO EXEMPLO
SACARÍNEA mono ou dissacarídeos 
(sacarose, glicose, 
frutose, pentoses, 
lactose)
caldo de cana; melaço;
soro de leite (resultado
de coagulação de
proteína; vinhoto; suco
de frutas; licor sulfítico da
indústria do papel.
AMILÁCEA amido milho; mandioca; trigo; 
cevada; batata etc.
LIGNOCELULÓSICA celulose e hemicelulose madeira; bagaço de cana; 
sabugo de milho; 
resíduos florestais; palhas 
etc.
Matérias Primas Lignocelulósicas
 RESÍDUOS AGROFLORESTAIS 
 RESÍDUOS AGROINDUSTRIAIS
PALHA DE ARROZ CASCA DE ARROZ
PALHA DE TRIGO BAGAÇO DE CANA
SUBSTRATOS LIGNOCELULÓSICOS 
LIGNINA
HEMICELULOSE
CELULOSE
Composição básica:
 Celulose (40-60%)
 Hemicelulose (20-40%)
 Lignina (10-25%)
CELULOSE: Homopolissacarídeo linear de glicose, Altas resistências química e
mecânica
LIGNINA:Heteropolímero responsável pela rigidez das plantas
HEMICELULOSE: Heteropolissacarídeo ramificado, constituído de xilana,
galactana, manana e arabinana. Ligação entre a celulose e a lignina.
MATÉRIAS-PRIMAS LIGNOCELULÓSICAS
Principais Constituintes
Celulose (produção de celulases, etanol, SCP)
Hemiceluloses (produção de hemicelulases, etanol, xilitol, etc.)
Ligninas (produção de ligninases)
Material Celulose(%) Lignina(%) Hemicelulose(%)
Madeiras de Coníferas
Abeto 43 29 26
Pinheiro 44 29 26
Estrutura de biomassa de composição lignocelulósica (a) Celulose
(b), Hemicelulose. (c) e Lignina (d)
SUBSTRATOS 
LIGNOCELULÓSICOS
a)
b) c) d)
Hidrólise Enzimática da Celulose
 Porém, as enzimas do complexo celulásico são inibidas por CELOBIOSE e GLICOSE
 Usa-se processo de transformação associado, mantendo apenas glicose (SSF)
PROCESSOS DE HIDRÓLISE DE 
CELULOSE E HEMICELULOSE
 Hidrólise Ácida em condições moderadas 
 Hidrólise Enzimática (hemicelulases)
 Hidrólise Ácida em condições severas 
 Hidrólise Enzimática (celulases)
CELULOSE (C6)
HEMICELULOSE (Pré-tratamento, Pré-hidrólise)
Xilanases ou hemicelulases
BIOMASSA
GLICOSE
ETANOL
ÉTERES
ÉSTERES
CELULOSE 
REGENERADA
BUTANOL
ACETONA
GLICEROL
ÁC. CÍTRICO
ÁC. BUTÍRICO
ÁC. GLUTÂMICO
ÁC. LÁTICO
ÁC. GLUCÔNICO
ÁC. SUCCÍNICOSCP
CELULOSE
SORBITOL
HIDROXIMETIL
FURFURAL
ETILENO
BUTADIENO
ÉSTERES
BORRACHAS
PLÁSTICOS
VITAMINA C
NYLON
RESINAS ÁC. LEVULÍNICO
POLIÉSTERES
BIORREFINARIA: Produtos da Celulose
PHA’s
ENZIMAS
HEMICELULOSE
BIOMASSA
CELULOSE
MONOSSACARÍDEOS
Glicose; Manose; Arabinose; Galactose; Xilose
SCP ETANOL BUTANOL ACETONA FURFURAL 
FURANO LISINA 
TETRA HIDRO FURANO 
NYLON 
ÁCIDO ACÉTICO ÁCIDO URÔNICO 
BIORREFINARIA:
Produtos da Hemicelulose
ÁCIDOS ORGÂNICOS
PHA’s
ÁCIDO 
GLUTÂMICO 
RESINAS E 
PLÁSTICOS
XILITOL
SORBITOL
MANITOL
GALACTOL
ARABITOL 
ENZIMAS
Fermentação a Partir da Fração Hemicelulósica do Bagaço de Cana-
de-açúcar
H2SO4, 1,09% (v/v); 
Sólido-líquido ,1:2,8;
121°C ;
27 minutos
(BETANCUR, 2005)
Pré-tratamento ácido
Remoção de Hemicelulose
(a) Bagaço in natura,
(b,c) Exposição do bagaço ao ácido
(d) Distribuição em frascos
(e)Tratamento térmico em autoclave
(f) Distribuição em prensa hidráulica
(g) Prensagem para separação do bagaço
acidificado (celulignina)
(h) Fração hemicelulósica
Aclimatação celular
Ativação
10 % a) 1 etapa (sintético)
b) 1 etapa (25% hidrolisado)
10 % (v/v)
c) 2 etapas (25% e 50% Hidrolisado)
37ºC, 150 rpm, 7.0 pH, 
200 ml de Meio
Fermentação em
Hidrolisado Hemicelulósíco
Fermentação em Biorreator Instrumentado a Partir da Fração
Hemicelulósica do Bagaço de Cana-de-açúcar
37ºC;150 rpm
[x]INICIAL= 3,0 g/L
Pré-tratamento
Alcalino 
NaOH, 4% (v/v); 
Rel sol:liq 1:20; 
121°C; 30 minutos
(VASQUEZ, 2007)
(a,b) Celulignina sendo pesada;
(c) Tratamento com NaOH diluído;
(d) Tratamento térmico em autoclave; (e)
Celulignina obtida;
(f) Separação em prensa hidráulica;
(g) Lavagens para remoção da lignina.
Pré-hidrólise enzimática
25 FPU/g; sol:liq 3:10; 
50°C; 12 h
(SANTOS, 2009)
(a) celulignina após a 
deslignificação
(b) após a adição de 
enzimas e meio 
(c) aspecto após a pré-
hidrólise enzimática 
em frascos agitados 
[glicose] inicial =75 g/L
SSF
(Frascos)
[X] = 1,0 - 4,0 g/L
[Glicose]INICIAL=75 g/L
37ºC;150 rpm
[x]INICIAL= 3,0
[Glicose]INICIAL= 81g/L 
SSF (Biorreator)
Fermentação de 
Glicose (C6)
Fermentação de 
Xilose (C5)
Pré-tratamento
Produção de 
Celulases
Hidrólise da 
Celulose
Destilação 
Concepções Tecnológicas e Integração de Processo 
na Produção de ETANOL 2G segundo a Plataforma 
Bioquímica da Biorrefinaria
 Inibição das celulases 
por celobiose e glicose
 concepção 
mais avançada
SHF SSCFSSF CBP
Cinética de Produção - Exemplo
Reatores para Sistemas 
Sólidos
Recuperação
Separação das células: centrifugação 
(métodos de separação sólido - 
líquido) 
filtração 
Rompimento celular congelamento/descongelamento 
 Métodos Físicos: moagem com abrasivos 
 (esforços mecânicos) cisalhamento líquido 
 Métodos Químicos: tratamento com bases 
 choque osmótico 
 tratamento com detergentes 
 tratamento com solventes 
orgânicos 
 Métodos Enzimáticos: digestão da parede celular 
 lisozima (bactérias) 
 glucanase e proteas (leveduras) 
Concentração: ultrafiltração 
 secagem à vácuo 
 precipitação com sais, solventes, 
polímeros 
Purificação: cromatografia de adsorção 
 troca iônica 
 gel-filtração 
 eletroforese 
 
Custos associados à purificação da enzima
Condições Ótimas de Produção Condições Ótimas de Ação 
Concentração inicial de amido: 
 40 g/l 
Concentração Proteica: 1.3 mg/l 
Concentração inicial de esporos: 
 2 x 10
7
 /ml 
Tempo de reação: 15 min. 
pH - 5.8 pH - 7 a 7.5 
Temperatura - 30
o
C Temperatura - 55
o
C 
 
VIII )ENZIMAS 
IMOBILIZADAS
Deteriorização: ranço (lipase); 
polifenoloxidase: escurecimento (SO2), 
ac cítrico, exp. O2.
Preservação: 
LISOZIMAS: Lise da parede celular - B1,4 
peptidoglicanas
GOX: A. niger e Penicillium sp. H2O2
Salmonella sp. , Staphylococcus aureus e C. perfringers.
LACTOPEROXIDASE : Peroxidases (leite e saliva)
E. coli, Pseudomonas aeruginosa, Salmonella sp.
BIO DETERGENTES