Engenharia Bioquímica (3)

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ENGENHARIA BIOQUÍMICA 
 
CAPÍTULO 5: 
PRINCIPAIS FERMENTAÇÕES 
NOS ALIMENTOS 
 
PRINCIPAIS FERMENTAÇÕES NOS ALIMENTOS 
 
 ALCOÓLICA 
 LÁCTICA 
 ACÉTICA 
 PROPIÔNICA 
 CÍTRICA 
 BUTÍRICA 
 
 MICRORGANISMOS NECESSÁRIOS 
 
 CULTIVOS PUROS 
 MISTURA DE CULTIVOS 
 SEM ADIÇÃO DE CULTIVOS 
FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA: 
 
•AÇÃO DE LEVEDURAS SOBRE AÇÚCARES FERMENTESCÍVEIS 
•GLICÓLISE ANAERÓBICA – OXIDAÇÃO PARCIAL ANAERÓBIA DE HEXOSES 
•PRODUÇÃO DE ÁLCOOL E CO2 
•12 REAÇÕES EM SEQÜÊNCIA ORDENADA, CATALISADAS POR ENZIMAS ESPECÍFICAS 
•ACONTECE NO CITOPLASMA CELULAR 
GLICOSE (OU OUTROS 
AÇÚCARES SIMPLES) 
PIRUVATO 
ETANOL ÁCIDO LÁTICO 
ÁCIDO ACÉTICO 
FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA (CONT.) 
 
•A QUANTIDADE DE ÁLCOOL PRODUZIDA DEPENDE DE AÇÚCARES PRESENTES NO 
 MOSTO 
•O ETANOL E O CO2 PRODUZIDOS SÃO PRODUTOS DE EXCREÇÃO, SEM UTILIDADE 
 METABÓLICA PARA A CÉLULA 
 
PRINCIPAIS FONTES DE AÇÚCARES PARA A FERMENTAÇÃO: 
 
•SACAROSE 
•SUCOS DE FRUTAS 
•MILHO 
•MELAÇO 
•BETERRABA 
•BATATA 
•MALTE 
•CEVADA 
•AVEIA 
•CENTEIO 
•ARROZ 
•MATERIAL CELULÓSICO (MADEIRA, RESÍDUOS DE PASTA DE PAPEL...) 
 
•CARBOIDRATOS COMPLEXOS DEVEM SER PREVIAMENTE HIDROLISADOS 
FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA – FATORES LIMITANTES E INIBIDORES 
 
•ETANOL: A TOLERÂNCIA DAS LEVEDURAS DEPENDE DA LINHAGEM USADA 
 5 %: O CRESCIMENTO CESSA 
 6 – 10 %: A PRODUÇÃO É REDUZIDA A ZERO 
 
•TEMPERATURA ELEVADA (IDEAL: 25 – 45 °C) 
•ACIDEZ 
•PRESSÃO OSMÓTICA 
•CONTAMINAÇÃO MICROBIANA 
•ALUMÍNIO, EXCESSO DE K 
 
•FATORES LIMITANTES: N, P, K, Mn, Zn, Mg 
 
LEVEDURA: Saccharomyces cerevisiae 
 Zymomonas mobilis 
 
ETAPAS DO PROCESSO: 
1- PREPARO DO SUBSTRATO E CORREÇÃO DO MOSTO 
2- PREPARO DO INÓCULO 
3- FERMENTAÇÃO (INICIADA AERÓBICAMENTE PARA PRODUZIR O MÁXIMO DE 
 BIOMASSA) 
4- DESTILAÇÃO 
PROCESSO DE PRODUÇÃO DE ETANOL: 
NA FABRICAÇÃO DE BEBIDAS ALCOÓLICAS É IMPORTANTE: 
 
•ACOMPANHAR O DESPRENDIMENTO DE DIÓXIDO DE CARBONO E A TEMPERATURA 
•EFETUAR AS ANÁLISES DE DENSIDADE, TEOR DE AÇÚCAR, ÁLCOOL E ACIDEZ TOTAL 
•A FERMENTAÇÃO CONSIDERA-SE CONCLUÍDA QUANDO CESSA O DESPRENDIMENTO DE 
CO2 E O TEOR TOTAL DE AÇÚCAR É INFERIOR A 3,0 g/L 
 
OUTRAS TRANSFORMAÇÕES APÓS A FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA: 
 
•FERMENTAÇÃO MALOLÁTICA (TRANSFORMAÇÃO DO ÁCIDO MÁLICO EM ÁCIDO LÁTICO E 
 REDUÇÃO DA ACIDEZ TOTAL) 
 - REALIZADA POR BACTÉRIAS LÁTICAS 
 -UTILIZAM TAMBÉM O AÇÚCAR RESIDUAL E O ÁCIDO CÍTRICO 
 - TEMPERATURA IDEAL: 15 – 18 °C (ENTRE 25 – 30°C PODEM SER FORMADAS 
 QUANTIDADES ELEVADAS DE MANITOL E AUMENTAR A ACIDEZ 
 VOLÁTIL) 
FERMENTAÇÃO LÁCTICA: 
 
•REALIZADA POR BACTÉRIAS LÁCTICAS, NUTRICIONALMENTE MUITO EXIGENTES 
•ACIDÓFILAS (pH ÓTIMO = 4,5) 
•MICROAERÓFILAS: NA PRESENÇA DE O2 PRODUZEM PERÓXIDOS, RADICAIS 
 SUPERÓXIDOS E RADICAIS HIDROXILA (TÓXICOS E OXIDANTES) 
LACTOSE, GLICOSE (OU 
OUTROS AÇÚCARES SIMPLES) 
PIRUVATO 
ETANOL ÁCIDO LÁTICO 
ÁCIDO ACÉTICO 
BACTÉRIAS LÁCTICAS: 
 
•HOMOFERMENTATIVAS: CONVERTEM 1 MOL DE HEXOSE EM 2 MOLES DE ÁCIDO LÁCTICO 
 E NÃO FERMENTAM OUTROS TIPOS DE CARBOIDRATOS 
•HETEROFERMENTATIVAS FACULTATIVAS: PODEM FERMENTAR TAMBÉM PENTOSES E 
 PRODUZEM OUTROS ÁCIDOS (ACÉTICO) ALÉM DO LÁCTICO 
•HETEROFERMENTATIVAS OBRIGATÓRIAS: CONVERTEM 1 MOL DE HEXOSE EM 1 MOL DE 
 CO2 E 1 MOL DE ÁCIDO LÁCTICO. CONVERTEM AS PENTOSES EM ÁCIDO LÁCTICO 
 E ACÉTICO. 
 
• PARA A PRODUÇÃO DE ÁCIDO LÁTICO SÃO USADAS BACTÉRIAS HOMOFERMENTATIVAS. A 
 ESPÉCIE ESCOLHIDA DEPENDE DE TEMPERATURA A SER EMPREGADA: 
 
•Lactobacillus delbrueckii; L. bulgaricus: 45 – 50 °C 
•Lactobacillus casei e Streptococcus lactis: AO REDOR DE 30°C 
•Lactobacillus pentosis; L. leishmanii: Acima de 30 °C 
 
MATÉRIAS-PRIMAS: 
 - SORO DO QUEIJO 
 - MELAÇO 
 - GLICOSE DE MILHO 
 - RESÍDUOS DA INDÚSTRIA DE PAPEL 
FERMENTAÇÃO LÁCTICA (CONT.) 
 
•CONCENTRAÇÃO DE AÇÚCARES: 5 – 20 % DEPENDENDO DE: 
 - O MICRORGANISMO 
 - A MATÉRIA-PRIMA 
 - O PROCESSO EMPREGADO 
 
•pH: PARA PROPICIAR ELEVADO RENDIMENTO, DEVE ESTAR PRÓXIMO DO 
 NEUTRO OU LEVEMENTE ÁCIDO 
 
•pH CONSTANTE: CONFORME A ACIDEZ AUMENTA, OCORRE UMA INIBIÇÃO DA 
 FERMENTAÇÃO 
 
•TEMPO DE FERMENTAÇÃO: 1 – 7 DIAS (MÉDIA: 5 – 7) 
 
•RENDIMENTO: 85 – 90 %, DEPENDENDO DO TIPO DE AÇÚCAR FERMENTADO 
 
 
UTILIZAÇÃO DO ÁCIDO LÁCTICO: ALIMENTOS, FERMENTAÇÕES PRODUTOS 
FARMACÉUTICOS 
 
-ALIMENTOS: ACIDULANTE EM PRODUTOS DE CONFEITARIA, FABRICAÇÃO DE EXTRATOS, 
ESSÊNCIAS, SUCOS DE FRUTAS, REFRIGERANTES, CONSERVAÇÃO DE CARNES, VEGETAIS E 
PESCADO 
- TÊXTIL: MORDENTE PARA ESTAMPAR A LÃ, PREPARO DE COUROS E PELE, 
-INDÚSTRIA FARMACÉUTICA E DE COSMÉTICOS 
-ÉSTERES, NA FABRICAÇÃO DE TINTAS, VERNIZES, PLASTIFICANTES, SOLVENTES 
 
BACTÉRIAS LÁCTICAS NA INDÚSTRIA DE ALIMENTOS: 
 
•LEUCONOSTOC; STREPTOCOCCUS: FLAVORIZANTE EM CHUCRUTE, IOGURTES, LEITES 
ACIDIFICADOS, QUEIJOS, MANTEIGA 
•CARNES CURADAS: SALAMES E OUTROS EMBUTIDOS 
 
ASPECTOS NEGATIVOS: 
 
•ACIDEZ E AROMAS INDESEJÁVEIS EM VINHOS, SUCOS, CERVEJAS E BEBIDAS DESTILADAS 
 (Pediococcus sp.) 
•DETERIORAÇÃO DE PRODUTOS CÁRNEOS, VEGETAIS E FRUTAS 
•REDUÇÃO DO RENDIMENTO E ENTUPIMENTO DE FILTROS NA INDÚSTRIA AÇUCAREIRA 
 (Leuconostoc) 
OXIDAÇÃO ACÉTICA: 
 
•OXIDAÇÃO AERÓBICA DO ETANOL PELAS BACTÉRIAS PRESENTE NA “MÃE” OU “VÉU” DO 
VINAGRE, PRESENTE NA SUPERFÍCIE DE VINHOS EXPOSTOS AO AR. 
•PRODUTO: ÁCIDO ACÉTICO 
•REALIZADO POR: Acetobacter e Gluconobacter (INSTÁVEIS) 
•MELHOR RENDIMENTO: 25 – 30 °C (MÍN. 4 °C; MÁX. 43 °C) 
GLICOSE (OU OUTROS 
AÇÚCARES SIMPLES) 
PIRUVATO 
ETANOL ÁCIDO LÁTICO 
ÁCIDO ACÉTICO 
OX. 
CH3 – CH2 – OH + O2 CH3 – COOH + H2O 
A BACTÉRIA ACÉTICA IDEAL: 
 
•RESISTE ELEVADAS CONCENTRAÇÕES DE ÁLCOOL (10 %) E ÁCIDO ACÉTICO 
•POUCA EXIGÊNCIA NUTRITIVA 
•ELEVADA VELOCIDADE DE TRANSFORMAÇÃO DE ÁLCOOL EM ÁCIDO ACÉTICO 
•BOM RENDIMENTO DE TRANSFORMAÇÃO 
•BOAS CARACTERÍSTICAS GUSTATIVAS DO VINAGRE 
 
RENDIMENTO: % ÁLCOOL % ÁCIDO ACÉTICO 
 
PERDAS: 
 
•CONSUMO ELEVADO DE ÁLCOOL PELAS BACTÉRIAS 
•EVAPORAÇÃO NATURAL DOS CONSTITUINTES VOLÁTEIS (ÁLCOOL E ÁCIDO 
 ACÉTICO) 
•TRANSFORMAÇÃO DO ÁCIDO ACÉTICO EM H2O E CO2 
 
 
PROCESSOS DE ACETIFICAÇÃO – PROCESSO LENTO 
REND.: 4 – 5% 
TEMPO: APROX. 15 DIAS 
PROCESSOS DE ACETIFICAÇÃO – PROCESSO RÁPIDO 
OUTROS MATERIAIS POROSOS: 
-SABUGO DE MILHO 
-ENGAÇO DE UVA 
 
DURAÇÃO: APROX. 10 DIAS 
DESVANTAGENS: 
-PERDAS POR EVAPORAÇÃO 
-CONTAMINAÇÃO DO SUPORTE 
-ACONDICIONAMENTO DO MATERIAL NOVO 
 (IMPREGNAÇÃO) 
PROCESSOS DE ACETIFICAÇÃO – PROCESSO SUBMERSO 
 
AS BACTÉRIAS FICAM SUBMERSAS NO VINHO (10 % DE ÁLCOOL), SATURADO 
CONSTANTEMENTE POR FINAS PARTÍCULAS DE AR 
PROCESSOS DE ACETIFICAÇÃO – PROCESSO SUBMERSO (CONT.) 
 
VANTAGENS: 
 
-REDUÇÃO DAS PERDAS POR EVAPORAÇÃO (3 – 5 %) 
-NÃO HÁ NECESSIDADE DE MATERIAL DE SUPORTE NEM DE SUA MANUTENÇÃO 
-É POSSÍVEL INCORPORAR SISTEMAS AUTOMÁTICOS PARA CARGA E DESCARGA DO 
FERMENTADOR E PARA O CONTROLE DA TEMPERATURA. 
 
DESVANTAGEM: VINAGRE TURVO (REVOLVIMENTO ACENTUADO E PERSISTENTE) 
PRODUZIDO A PARTIR DO VINHO “VINAGRE” 
A PARTIR DE OUTRAS MATÉRIAS-PRIMAS “FERMENTADOS ACÉTICOS” 
LIMITES ANALÍTICOS 
ESTABELECIDOS PELA 
LEGISLAÇÃO BRASILEIRA 
ALTERAÇÕES DO VINAGRE CAUSADAS PELA FALTA DE CONDIÇÕES HIGIÊNICAS 
ADEQUADAS DURANTE O PROCESSO DE ELABORAÇÃO 
FERMENTAÇÃO PROPIÔNICA 
MICRORGANISMOS: Propionibacterium 
FONTES DE CARBONO: LACTOSE, SACAROSE, GLICOSE 
FONTES DE NITROGÊNIO: MILHOCINA, PEPTONA 
VITAMINAS: TIAMINA, RIBOFLAVINA 
 
PROCESSO: GLICOSE GLICÓLISE PIRUVATO ÁCIDO SUCCÍNICO 
 
 ÁCIDO PROPIÔNICO DESCARBOXILAÇÃO 
FERMENTAÇÃO CÍTRICA: 
 
•DESCOBERTA EM FUNGOS Penicillium e Mucor 
•HOJE: Aspergillus niger 
GLICOSE (OU OUTROS 
AÇÚCARES SIMPLES) 
PIRUVATO 
ETANOL ÁCIDO LÁTICO 
ÁCIDO ACÉTICO 
ACETIL 
COENZIMA - A 
CICLO DE 
KREBS 
ÁCIDO 
CÍTRICOFERMENTAÇÃO CÍTRICA (CONT.) 
 
•SUBSTRATOS MAIS APROPRIADOS: MALTOSE, SACAROSE, MANOSE, GLICOSE, FRUTOSE 
 (CARBOIDRATOS PRONTAMENTE METABOLIZÁVEIS) 
•CARBOIDRATO BRUTO (MAIS ECONÔMICO): MELAÇO DE CANA E DE BETERRABA, 
 SACAROSE BRUTA, CALDO DE CANA, HIDROLISADO DE AMIDO 
 
•PRINCIPAL PROBLEMA: PRESENÇA DE METAIS CONTAMINANTES (NA MATÉRIA-PRIMA) 
•SOLUÇÃO: ADIÇÃO DE FERROCIANATO DE POTÁSSIO E METANOL 
 
 70%: INDÚSTRIA DE ALIMENTOS E BEBIDAS 
 USOS DO CITRATO 12%: INDÚSTRIA FARMACÉUTICA 
 18%: OUTRAS 
 
•ALIMENTOS: 
•ACIDULANTE (SABOR AGRADÁVEL, BAIXA TOXICIDADE E ALTA SOLUBILIDADE) 
•ESTABILIZANTE DE ÓLEOS E GORDURAS (COMPLEXAÇÃO COM FERRO E COBRE) 
•LIMPEZA DE CALDEIRAS E INSTALAÇÕES ESPECIAIS (BAIXA CORROSIVIDADE) 
•PLASTIFICANTE EM PELÍCULAS PARA EMBALAGENS; EMULSIFICANTE (QUEIJOS) 
 
•FARMACÉUTICA: 
•ESTABILIZANTE DO ÁCIDO ASCÓRBICO 
•ANTI-ÁCIDOS E ANALGÉSICOS EFERVESCENTES (JUNTO COM BICARBONATO CO2) 
•EVITAR A COAGULAÇÃO DO SANGUE 
FERMENTAÇÕES INDESEJÁVEIS 
FERMENTAÇÃO BUTÍRICA FERMENTAÇÃO ÁCIDO MISTA 
ENGENHARIA BIOQUÍMICA 
 
CAPÍTULO 6: 
 
ENZIMOLOGIA INDUSTRIAL 
 
Macromoléculas 
celulares 
Proteínas 
Polissacarídeos 
Lipídeos 
Ácidos nucléicos 
Nutrientes 
energéticos 
Carboidratos 
Gorduras 
Proteínas 
 
Produtos finais 
sem energia 
CO2 
H2O 
NH3 
Moléculas 
precursoras 
Aminoácidos 
Monossacarídeos 
Ácidos graxos 
Bases nitrogenadas 
C 
A 
T 
A 
B 
O 
L 
I 
S 
M 
O 
A 
N 
A 
B 
O 
L 
I 
S 
M
O 
ADP 
HPO4
2- 
NAD+ 
NADP+ 
FAD 
ATP 
NADH 
NADPH 
FADH2 
Energia 
química 
CATABOLISMO X ANABOLISMO 
 
•EXISTEM ROTAS RECÍPROCAS, COM TRECHOS IGUAIS, MESMAS ENZIMAS, MAS NUNCA 
 COMPLETAMENTE IDÉNTICAS 
 
•PELO MENOS UMA DAS ETAPAS É CATALISADA POR ENZIMAS DIFERENTES NOS SENTIDOS 
 CONTRÁRIOS 
 
•PELO MENOS UMA DAS REAÇÕES ESPECÍFICAS DE CADA SENTIDO DEVE SER 
 TERMODINAMICAMENTE MUITO FAVORÁVEL 
 
•GERALMENTE A REGULAÇÃO DE ROTAS CONTRÁRIAS ACONTECE EM COMPARTIMENTOS 
 CELULARES DISTINTOS 
 
•REGULAÇÃO EM VÁRIOS NÍVEIS, DENTRO E FORA DA CÉLULA 
 - CONCENTRAÇÃO DO SUBSTRATO 
 - REGULAÇÃO ALOSTÉRICA 
 - HORMÔNIOS, FATORES DE CRESCIMENTO, MENSAGEIROS INTRACELULARES, 
 FOSFORILAÇÃO 
 - SÍNTESE OU DEGRADAÇÃO DE ENZIMAS 
OS ORGANISMOS VIVOS DEVEM: 
•OBTER ENERGIA E MATÉRIA-PRIMA DO SEU ENTORNO, PARA CONSTRUIR AS PRÓPRIAS 
MOLÉCULAS E MANTER A ORDEM DE SUAS ESTRUTURAS 
•REALIZAR TRABALHO BIOLÓGICO EM TEMPERATURA CONSTANTE 
DG = DH - TDS 
Variação da energia livre. 
- Energia disponível para 
realizar trabalho. 
- Prediz se uma reação é 
favorável. 
Variação da entalpia. 
- Calor total liberado 
ou absorvido numa 
reação. 
Variação da entropia. 
-Medida da desorganização. 
- Energia dissipada (não 
aproveitada). 
 T = 25°C (298 K) 
DG° (Var. Energia Livre Padrão) Todos os Produtos e Reagentes: 1 M 
 P = 1 atm. (101,3 Kpa) 
 
 [H+] = 10-7 M (pH = 7) 
DG’° (Var. Energia Livre Padrão [H2O] = 55,5 M 
 Aparente) [Mg2+] = 1 mM 
 T = 25°C; P = 1 atm. 
aA + bB cC + dD [C]c x [D]d 
 [A]a x [B]b 
K’eq = 
DG’° = - RT x ln K’eq 
Keq = 1 DG° = 0 
Keq > 1 DG° (-) REAÇÃO FAVORÁVEL 
Keq < 1 DG° (+) REAÇÃO DESFAVORÁVEL 
 
 
 
 
 DG ( - ) E ENERGIA DE ATIVAÇÃO ELEVADA REAÇÃO LENTA CATÁLISE 
 
 
 NÃO ALTERA O EQUILÍBRIO ENZIMA 
METABOLISMO 
CATABOLISMO 
 
REAÇÕES QUÍMICAS PARA A 
DEGRADAÇÃO DE NUTRIENTES, 
OBTENÇÃO DE ENERGIA, 
OBTENÇÃO DE MATÉRIAS-PRIMAS 
ANABOLISMO 
 
REAÇÕES QUÍMICAS PARA A 
SÍNTESE DE MACROMOLÉCULAS, 
E ESTRUTURAS BIOLÓGICAS. 
CONSUMO DE ENERGIA 
REAÇÕES MUITO COMPLEXAS, A POSSIBILIDADE DE ACONTECEREM 
ESPONTANEAMENTE EM TEMPERATURA AMBIENTE É MUITO BAIXA 
 
ENERGIA DE ATIVAÇÃO (para atingir o estado transitório): A + B C + D 
G G 
C + D 
A + B 
A + B 
C + D 
DG (+): 
ENDERGÔNICA 
DG (-): 
EXERGÔNICA 
DG’°1 ( - ) 
 
REAÇÃO FAVORÁVEL 
DG’°2 ( + ) 
 
REAÇÃO DESFAVORÁVEL 
DG’°1 + DG’°2 ( - ) 
 
REAÇÃO FAVORÁVEL 
Ex: ATP + H2O ADP + Pi 
 ( - 30,5 kJ/mol) 
Ex: Glicose + Pi Glicose-6-fosfato 
 (13,8 kJ/mol) 
DG’° = - 16,7 kJ/mol 
•EM CONDIÇÕES BIOLÓGICAS, AS REAÇÕES NÃO CATALISADAS TENDEM A SER LENTAS 
 
•A MAIORIA DAS MOLÉCULAS BIOLÓGICAS SÃO ESTÁVEIS EM pH NEUTRO, TEMPERATURA 
 MODERADA E AMBIENTE AQUOSO (INTERIOR DAS CÉLULAS) 
 
•MUITAS REAÇÕES BIOQUÍMICAS REQUEREM DE EVENTOS OU SITUAÇÕES 
 DESFAVORÁVEIS OU IMPROVÁVEIS NO AMBIENTE CELULAR (FORMAÇÃO DE 
 INTERMEDIÁRIOS INSTÁVEIS, COLISÃO DE DUAS OU MAIS MOLÉCULAS NA 
 ORIENTAÇÃO PRECISA 
 
•MUITAS REAÇÕES NÃO OCORREM COM UMA VELOCIDADE ÚTIL, SEM CATÁLISE: 
 - DIGESTÃO DE ALIMENTOS 
 - TRANSMISSÃO DE SINAIS NERVOSOS 
 - CONTRAÇÃO MUSCULAR 
AS ENZIMAS CONTORNAM ESSES PROBLEMAS OFERECENDO UM 
AMBIENTE ESPECÍFICO DENTRO DO QUAL UMA DETERMINADA 
REAÇÃO POSSA ACONTECER MAIS RAPIDAMENTE (“SÍTIO ATIVO”) 
ENZIMAS: 
 
•CATALISADORES ORGÂNICOS PRODUZIDOS PELO ORGANISMO VIVO 
•DIMINUEM A ENERGIA DE ATIVAÇÃO DA REAÇÃO, FAVORECENDO QUE A MESMA 
 ACONTEÇA A UMA TEMPERATURA MENOR (AMBIENTE) 
•FUNCIONAM DENTRO E FORA DAS CÉLULAS 
•POSSUEM ESTRUTURA PROTÉICA 
APOENZIMA COENZIMA HALOENZIMA + 
CENTRO ATIVO COFATORES (SUBST. ATIVIDADE CATALÍTICA 
(PROTEÍNA) ORGÂNICAS OU ÍONS 
 METÁLICOS) 
COFATOR 
APOENZIMA ENZIMA ATIVA 
(HALOENZIMA) 
SUBSTRATO 
ATIVIDADE BIOLÓGICA: CAPACIDADE DE REAGIR COM O SUBSTRATO 
 (FORMAÇÃO DE COMPLEXOS) 
DEPENDE DE: 
 
•ESTRUTURA DA PROTEÍNA (NÚMERO E ARRANJO DAS CADEIAS POLIPEPTÍDICAS) 
•NATUREZA DO SUBSTRATO 
•ESTRUTURA DO COFATOR 
•PRESENÇA DE FATORES DESNATURANTES (CALOR, PH, ETC.) 
•PRESENÇA DE ATIVADORES OU INIBIDORES DA ENZIMA 
 
•UNIDADES DE ATIVIDADE ENZIMÁTICA: 
 “QUANTIDADE DE SUBSTRATO TRANSFORMADO EM UM INTERVALO DE TEMPO, 
 POR UMA QUANTIDADE (PESO) DETERMINADA DE ENZIMA” 
 
 
ESPECIFICIDADE: CAPACIDADE PARA RECONHECER UM DETERMINADO SUBSTRATO 
 * SISTEMA “CHAVE – FECHADURA” (FISCHER, 1894) 
 * MODELO DO AJUSTE INDUZIDO 
 
DEPENDE DA ESTRUTURA PROTÉICA DA ENZIMA, PRINCIPALMENTE DO SÍTIO ATIVO 
ESPECIFICIDADE (CONT.) 
 
a) ESPECIFICIDADE BAIXA: ENZIMAS QUE RECONHECEM UM TIPO DE LIGAÇÃO 
 EX: LIPASE (HIDROLISA LIGAÇÕES ÉSTER) 
 
b) ESPECIFICIDADE ABSOLUTA: QUANDO A ENZIMA ATUA SOBRE UM DETERMINADO 
COMPOSTO. EX: UREASE 
 
c) ESPECIFICIDADE DE GRUPO: 
 EX: QUIMIOTRIPSINA (Met, Asp, Gln, Leu) 
 SOBRE ALDOSES, CETOSES, ETC... 
 
d) ESTEREOESPECIFICIDADE: ENZIMAS QUE RECONHECEM UM DETERMINADO ISÔMERO 
 L ou D; a ou b; 
 EX: PROTEASES (LIGAÇÕES PEPTÍDICAS DE L – AMINOÁCIDOS) 
 a – AMILASE (HIDROLISA AMIDO, MAS NÃO CELULOSE) 
 
e) ESPECIFICIDADE ORGÂNICA: DEPENDE DA ORIGEM 
 EX: INSULINA (HUMANA, PORCO, CAVALO,...) 
 a – AMILASE (DE SALIVA, DE PÂNCREAS,...) 
CLASSIFICAÇÃO DAS ENZIMAS: 
 
1- ÓXIDO – REDUTASES: RELACIONADAS COM PROCESSOS DE OXIDAÇÃO – REDUÇÃO, 
RESPIRAÇÃO, FERMENTAÇÃO, TRANSPORTE DE ELÉTRONS, PRÓTONS E OXIGÊNIO 
 
 EX: GLICOSE – OXIDASE, CATALASE, PEROXIDASE, CITOCROMO – OXIDASE, ... 
 
2- TRANSFERASES: TRANSFERÊNCIA DE GRUPOS DE UM COMPOSTO PARA OUTRO 
 
 EX: TRANSAMINASES, TRANSALDOLASES, FOSFORILASES, ... 
 
3- HIDROLASES: RESPONSÁVEIS PELA HIDRÓLISE DE MOLÉCULAS 
 
 EX: LIPASE (BAIXA ESPECIFICIDADE), a – AMILASE, PROTEASES (ALTA ESPECIF.) 
 
4- LIASES: REMOVEM GRUPOS FUNCIONAIS 
 
 EX: DECARBOXILASES (METABOLISMO DOS AMINOÁCIDOS) 
 
5- ISOMERASES: REAÇÕES DE ISOMERIZAÇÃO (L – D; a – b; ALDEÍDO – CETONA; ETC ...) 
 
6- LIGASES (SINTETASES): DEGRADAÇÃO DO ATP E APROVEITAMENTO DA ENERGIA PARA A 
 SÍNTESE DE NOVOS COMPOSTOS. 
a) Substrato 
b) Enzima 
c) Produtos 
DEGRADAÇÃO (HIDRÓLISE) 
SÍNTESEENZIMA 
COMPLEMETAR 
AO: 
SUBSTRATO ESTADO TRANSITÓRIO 
ENERGIA 
LIGAÇÕES COVALENTES 
COENZIMAS 
(ATP, NAD/NADH+) 
INTERAÇÕES FRACAS 
(-NH3
+, -COO-) 
E + S ES E + P 
 
CINÉTICA DAS REAÇÕES ENZIMÁTICAS: 
 
•FUNÇÃO DAS ENZIMAS: CATALISAR REAÇÕES QUÍMICAS 
•OS ESTUDOS SÃO BASEADOS EM MEDIDAS QUANTITATIVAS DA VELOCIDADE DA REAÇÃO 
 CATALISADA E DOS FATORES QUE A INFLUENCIAM 
 
TEORIA DE MICHAELIS E MENTEN: 
 FORMAÇÃO DE UM COMPLEXO ENZIMA – SUBSTRATO (TRANSITÓRIO) 
E + S ES E + P 
E + S ES E + P 
k1 
k2 
k3 
k4 
ES: É CHAMADO COMPLEXO ATIVADO E POSSUI O NÍVEL DE ENERGIA NECESSÁRIO PARA 
 QUE A REAÇÃO ACONTEÇA 
 
k1, k2, k3, k4: CONSTANTES DE VELOCIDADE DA REAÇÃO 
 
NOS PRIMEIROS INSTANTES DA REAÇÃO, A VELOCIDADE DE FORMAÇÃO DO COMPLEXO ES 
 É IGUAL À VELOCIDADE DE DECOMPOSIÇÃO (ESTADO DE EQUILÍBRIO) 
 
k1 [E] [S] + k4 [E] [P] = k2 [ES] + k3 [ES] k4 [E] [P] “ZERO” 
 
k1 [E] [S] = k2 [ES] + k3 [ES] ou k1 [E] [S] = (k2 + k3) [ES] 
 
 [E] = k2 + k3 ou [E] [S] = k2 + k3 
 [ES] k1 [S] [ES] k1 
KM: CONSTANTE DE MICHAELIS - MENTEN 
[ET] = [E] + [ES] ou [E] = [ET] – [ES] KM = [ET] - 1 [S] 
 [ES] 
•A VELOCIDADE DE FORMAÇÃO DO PRODUTO FINAL (P) DEPENDE DA CONCENTRAÇÃO DO 
 COMPLEXO (ES) 
•UM AUMENTO DA CONCENTRAÇÃO DO SUBSTRATO (S) IRÁ PROVOCAR UM AUMENTO 
 NA VELOCIDADE DE DECOMPOSIÇÃO DO COMPLEXO ATIVADO (ES) 
 
V = k3 [ES] VM = k3 [ET] 
V = VM [S] KM = VM [S] - [S] 
 KM + [S] V 
EQUAÇÃO DE MICHAELIS – MENTEN: RELAÇÃO ENTRE A CONCENTRAÇÃO DE SUBSTRATO 
 E A VELOCIDADE DE UMA REAÇÃO ENZIMÁTICA 
V 
[S] 
VM 
KM 
VM/2 
A EXTRAPOLAÇÃO DE 
VMAX NÃO É EXATA 
MODIFICAÇÃO DE LINEWEAVER – BURK: UTILIZA A EQUAÇÃO DE MICHAELIS – MENTEN 
 REPRESENTADA COM OS VALORES INVERSOS (RECÍPROCOS) 
 
KM = VM [S] - [S] 
 V 
1 = KM + [S] 
V VM [S] 
1 = KM + 1 
V VM [S] [S] 
1/V 
1/[S] 
1/VM 
- 1/KM 
KM/VMAX 
ESTRUTURA 
TRIDIMENSIONAL 
ATIVIDADE CATALÍTICA 
ESTABILIDADE E ESPECIFICIDADE 
ASSEGURADA POR: 
 
 - LIGAÇÕES DE HIDROGÊNIO 
 - INTERAÇÕES HIDROFÓBICAS 
 - PONTES DISSULFETO 
 - LIGAÇÕES IÔNICAS 
 - FORÇAS DE VAN DER WAALS 
 
AFETADA POR: 
 
 - TEMPERATURA 
 - pH 
 - FORÇA IÔNICA 
 - PRESSÃO 
FATORES QUE INFLUENCIAM A VELOCIDADE DAS REAÇÕES ENZIMÁTICAS 
(CONSIDERANDO QUE [S] É SUFICIENTE PARA ATINGIR A VMAX) 
 
1- pH: 
 
•TODA ENZIMA POSSUI UM pH ÓTIMO (VALOR DE pH ONDE A ATIVIDADE É MÁXIMA) 
• NA MAIORIA DAS ENZIMAS O pH ÓTIMO ESTÁ NA FAIXA DE 4,5 – 8,0 
•VALORES EXTREMOS DE pH DESNATURAM AS PROTEÍNAS, PROVOCANDO A INIBIÇÃO 
 (REVERSÍVEL) OU A INATIVAÇÃO (IRREVERSÍVEL) DAS ENZIMAS 
pH 
A 
pHo 
FATORES QUE INFLUENCIAM A VELOCIDADE DAS REAÇÕES ENZIMÁTICAS 
 
2- TEMPERATURA: 
 
•TODA ENZIMA POSSUI UMA TEMPERATURA ÓTIMA (ONDE A ATIVIDADE É MÁXIMA) 
• NA MAIORIA DAS ENZIMAS A TEMPERATURA ÓTIMA ESTÁ NA FAIXA DE 36 – 40 °C 
•A VELOCIDADE DAS REAÇÕES ENZIMÁTICAS AUMENTA COM A TEMPERATURA ATÉ 
 ATINGIR UM VALOR MÁXIMO (To), A PARTIR DA QUAL DESCE RÁPIDAMENTE 
 DEVIDO À DESNATURAÇÃO DA PROTEÍNA PELO CALOR 
•NAS TEMPERATURAS PRÓXIMAS AO CONGELAMENTO, A ATIVIDADE ENZIMÁTICA 
 DIMINUI SIGNIFICATIVAMENTE, MAS NÃO É DETIDA TOTALMENTE (NÃO HÁ 
 DESNATURAÇÃO) 
A 
T To 
FATORES QUE INFLUENCIAM A VELOCIDADE DAS REAÇÕES ENZIMÁTICAS 
 
3- ÁGUA: 
 
•O TEOR ELEVADO DE ÁGUA FAVORECE AS REAÇÕES ENZIMÁTICAS (A MOBILIDADE DO 
 SUBSTRATO É IMPORTANTE) 
•EM BAIXA UMIDADE A ATIVIDADE DIMINUI, MAS AS ENZIMAS NÃO SÃO COMPLETAMENTE 
 INATIVAS 
•AS ENZIMAS SÃO MAIS RESISTENTES AO CALOR EM AUSÊNCIA DE ÁGUA 
 
4- PRESSÃO: 
 
•POUCO SIGNIFICATIVA 
•SOMENTE PRESSÕES MUITO ELEVADAS (INEXISTENTES NOS SISTEMAS VIVOS) PODEM 
 PROVOCAR A DESNATURAÇÃO DAS ENZIMAS 
 
5- FATORES QUÍMICOS: ATIVADORES E INIBIDORES 
 
a) ATIVADORES: EM GERAL, SÃO ÍONS INORGÂNICOS OU ORGÂNICOS DE PEQUENO 
 TAMANHO QUE CONTRIBUEM PARA A FORMAÇÃO DO COMPLEXO ATIVADO, SEM 
 PARTICIPAREM DA REAÇÃO. 
 
EX: Na+; K+; Cs+; Mg2+; Ca2+; Zn2+; Cu2+; Fe2+; Co2+; Ni2+; Al3+; NH4
+;... 
b) INIBIDORES: COMPOSTOS CAPAZES DE COMBINAR-SE COM DETERMINADAS ENZIMAS, 
 LIMITANDO SUA AÇÃO 
INIBIÇÃO 
REVERSÍVEL IRREVERSÍVEL 
ENTRE A ENZIMA E O INIBIDOR EXISTE 
UM EQUILÍBRIO CARACTERIZADO POR 
UMA CONSTANTE DE AFINIDADE (K) 
A ENZIMA E O INIBIDOR FORMAM UM 
COMPOSTO ESTABILIZADO POR 
LIGAÇÕES COVALENTES 
INIBIDORES COMPETITIVOS: 
 
-COMPETEM COM O SUBSTRATO PELO 
 SÍTIO ATIVO DA ENZIMA 
-POSSUEM ESTRUTURAS SEMELHANTES ÀS 
 DO SUBSTRATO 
INIBIDORES NÃO – COMPETITIVOS: 
 
-COMBINAM-SE COM OS GRUPOS ATIVOS 
 DA ENZIMA, IMPEDINDO A 
 FORMAÇÃO DO COMPLEXO ATIVADO 
-COMBINAM-SE COM O COMPLEXO ATIVADO, 
 IMPEDINDO A SUA 
 TRANSFORMAÇÃO EM ENZIMA E 
 PRODUTO 
INIBIDORES COMPETITIVOS: INIBIDORES NÃO COMPETITIVOS: 
1/V 
1/[S] - 1/KM 
1/V 
1/[S] - 1/KM 
1/VMAX 
1/VMAX 
A VELOCIDADE DA REAÇÃO PODE SER 
RECUPERADA, AUMENTANDO A 
CONCENTRAÇÃO DE SUBSTRATO [S] 
O AUMENTO DA CONCENTRAÇÃO DE 
SUBSTRATO [S] NÃO TERÁ NENHUM 
EFEITO SOBRE A VELOCIDADE DA REAÇÃO 
REGULAÇÃO DA ATIVIDADE ENZIMÁTICA 
 
 COORDENAÇÃO DE NUMEROSAS VIAS METABÓLICAS 
 RESPOSTA ADEQUADA ÀS MUDANÇAS DO AMBIENTE 
 CRESCIMENTO E DIFERENCIAÇÃO HARMÔNICA DO ORGANISMO 
 
•CONTROLE DA DISPONIBILIDADE DE ENZIMAS (A VELOCIDADE DE SÍNTESE E 
 DEGRADAÇÃO DETERMINA A CONCENTRAÇÃO CELULAR DAS ENZIMAS) 
 REGULAÇÃO HORMONAL 
 
•CONTROLE DA ATIVIDADE DA ENZIMA (MUDANÇAS ESTRUTURAIS QUE ALTERAM A 
 VELOCIDADE DA CATÁLISE) 
 REGULAÇÃO ALOSTÉRICA E MODIFICAÇÃO COVALENTE 
 
•SÍNTESE DA FORMA INATIVA (ZIMOGÊNIO) ALGUMAS ENZIMAS DE AÇÃO 
 EXTRACELULAR, COMO AS PROTEASES INTESTINAIS 
 - PEPSINA, TRIPSINA, QUIMIOTRIPSINA 
 
•ISOENZIMAS (CATALISAM A MESMA REAÇÃO, MAS TÊM ESTRUTURAS DIFERENTES 
 DEPENDENDO DA ORIGEM: ÓRGÃO, ORGANELA...) TORNAM-SE ATIVAS OU 
 INATIVAS DEPENDENDO DA SITUAÇÃO FISIOLÓGICA 
 - AMILASE (SALIVA / PÂNCREAS) 
 - LACTATO DESIDROGENASE (CORAÇÃO / MÚSCULO) 
COENZIMAS E VITAMINAS: A MAIORIA DAS ENZIMAS PRECISA DA ASSOCIAÇÃO COM 
OUTRAS MOLÉCULAS PARA PODER EXERCER A SUA ATIVIDADE CATALÍTICA 
COFATORES 
ÍONS METÁLICOS 
 
Zn2+; Fe2+; Cu2+; Co2+; etc. 
-FAZEM PARTE DA ESTRUTURA DA ENZIMA 
 
-LIGAM-SE FORTEMENTE ÀS CADEIAS LATERAIS 
 DOS A.A. DO SÍTIO ATIVO 
 
Na+; K+; Mg2+; Mn2+; Ca2+; etc. 
-LIGAÇÃO FRACA E REVERSÍVEL 
 
•ATUAM COMO CATALISADORES ÁCIDOS 
•MEDIAM REAÇÕES DE ÓXIDO – REDUÇÃO, 
 HIDROXILAÇÃO, etc. 
•ÀS VEZES LIGAM-SE AO SUBSTRATO OU À 
 COENZIMA (ATP-Mg2+ NAS ENZIMAS 
 QUINASES) 
COENZIMAS 
 
•MOLÉCULAS ORGÂNICAS, NÃO-PROTÉICAS 
•ATUAM COMO ACEPTORES OU DOADORES DE 
 ÁTOMOS E GRUPOS FUNCIONAIS 
 ENTRE O SUBSTRATO E O 
 COMPLEXO ENZIMÁTICO 
 (TRANSPORTADORES) 
•NECESSÁRIAS EM PEQUENAS 
 CONCENTRAÇÕES, PODEM SER 
 REGENERADAS 
•“GRUPO PROSTÉTICO”: QUANDO A 
 COENZIMA ESTÁ LIGADA 
 COVALENTEMENTE À ENZIMA 
•QUANDO A COENZIMA OU UMA PARTE DELA 
 NÃO SÃO SINTETIZADAS PELO 
 ORGANISMO E PRECISAM ESTAR 
 PRESENTES NA DIETA: VITAMINAS 
VITAMINAS 
 
 HIDROSSOLÚVEIS LIPOSSOLÚVEIS 
 B1 – TIAMINA A - RETINOL 
 B2 – RIBOFLAVINA D - CALCIFEROL 
 B3 – NIACINA E - TOCOFEROL 
 B5 – ÁCIDO PANTOTÊNICO K - MENADIONA 
 B6 – PIRIDOXINA 
 B8 – BIOTINA 
 B9 - ÁCIDO FÓLICO 
 B12 – CIANOCOBALAMINA 
 C – ÁCIDO ASCÓRBICO 
COENZIMA GRUPO TRANSPORTADO VITAMINA 
ADENOSINA TRIFOSFATO (ATP) FOSFATO - 
TIAMINA PIROFOSFATO (TPP) ALDEÍDO TIAMINA (B1) 
FLAVINA ADENINA DINUCLEOTÍDEO (FAD) HIDROGÊNIO RIBOFLAVINA (B2) 
COENZIMA A ACILA ÁC. PANTOTÊNICO (B5) 
NICOTINAMIDA ADENINA DINUCLEOT. (NAD) HIDRETO NICOTINAMIDA (B3) 
PIRIDOXAL – FOSFATO AMINO PIRIDOXINA (B6) 
BIOTINA CO2BIOTINA (B8) 
TETRAIDROFOLATO CARBONO ÁC. FÓLICO (B9) 
METILCOBALAMINA METIL COBALAMINA (B12) 
PREMISSAS PARA 
BIOPROCESSOS 
ENZIMÁTICOS 
CONDIÇÃO DE 
FLUXO IDEAL 
REAÇÃO 
IRREVERSÍVEL DO 
TIPO S P 
AUSÊNCIA DE 
EFEITOS INIBITÓRIOS 
REAÇÃO CATALISADA 
POR UMA SÓ ENZIMA 
A CINÉTICA OBEDECE 
AO MODELO DE 
MICHAELIS - MENTEN 
PRODUÇÃO DE 
ENZIMAS A ESCALA 
INDUSTRIAL 
FERMENTAÇÃO SUBMERSA FERMENTAÇÃO SEMI-SÓLIDA 
•MAIORITÁRIA 
•INSTRUMENTAÇÕ E CONTROLE DE 
 PROCESSOS MAIS AVANÇADOS 
•MAIORES RENDIMENTOS 
•PAÍSES ORIENTAIS 
•UTILIZAÇÃO DE RESÍDUOS AGROINDUSTRIAIS 
 DE BAIXO CUSTO 
 
•MAIOR RISCO DE CONTAMINAÇÃO 
•NECESSIDADES DE ESPAÇO 
•MENORES RENDIMENTOS 
 
 PRIMEIRO PASSO: PESQUISA 
 
 - SELEÇÃO DO MICRORGANISMO PRODUTOR 
 - FORMULAÇÃO E OTIMIZAÇÃO DO MEIO DE CULTURA 
CULTURA ESTOQUE 
PREPARO DO MEIO 
ESQUEMA GERAL 
(FERMENTAÇÃO SUBMERSA) 
CRESCIMENTO EM 
FRASCOS AGITADOS 
ESTERILIZAÇÃO 
PRÉ – INÓCULO EM 
FERMENTADOR 
FERMENTADOR 
INICIAL 
SEPARAÇÃO 
CONCENTRAÇÃO 
PURIFICAÇÃO 
ACABAMENTO 
“UPSTREAM” 
“DOWNSTREAM” 
FERMENTAÇÃO INDUSTRIAL 
•GERALMENTE CONDUZIDA EM REATORES MECANICAMENTE AGITADOS 
 CALDOS COM ELEVADA VISCOSIDADE 
MEIOS CONCENTRADOS 
E INÓCULOS EXPRESSIVOS GASTO ENERGÉTICO (AGITAÇÃO E AEREAÇÃO) 
 
 FORMAÇÃO DE ESPUMA 
10.000 – 100.000 LITROS 
 
MODO DESCONTÍNUO (BATELADA) 
 
CONTROLE DE TEMPERATURA, pH, 
OXIGÊNIO, ESPUMA 
 
DURAÇÃO: 30 – 150 HORAS 
CONTROLE DO TÉRMINO DA FERMENTAÇÃO: 
 - ATIVIDADE ENZIMÁTICA 
 - pH, OXIGÊNIO 
 - CARACTERÍSTICAS DO CALDO, DURAÇÃO DA FERMENTAÇÃO 
Detergentes 
Laticínios 
Têxtil 
Amido 
Outros 
MERCADO MUNDIAL DE ENZIMAS 
•ÁLCOOL 
•ALIMENTAÇÃO ANIMAL 
•PANIFICAÇÃO 
•BIOTRANSFORMAÇÕES ENZ. 
•DIAGNÓSTICOS 
•ÓLEOS E GORDURAS 
•AROMATIZANTES 
•VINHOS E SUCOS 
•CURTUME 
•PAPEL 
•TRATAMENTO DE RESÍDUOS 
•1985: U$ 400 MILHÕES 
•1995: U$ 1 BILHÃO 
•2005: U$ 2 BILHÕES 
 
-12 GRANDES PRODUTORES 
-60 COMPANHIAS MENORES 
 
•60 % DA PRODUÇÃO MUNDIAL: EUROPA 
 
•75 %: HIDROLASES (LATICÍNIOS E DETERGENTES) 
APLICAÇÕES INDUSTRIAIS DAS ENZIMAS 
 
 APLICAÇÕES ANALÍTICAS 
 DETERGENTES 
COMO PRODUTOS FINAIS LIMPEZA E HIGIENE 
(preparações enzimáticas como FARMACÉUTICA 
 parte do produto final) ALIMENTAÇÃO ANIMAL 
 
 TÊXTIL 
 PELES E CURTUME 
COMO ADITIVOS DO PROCESSO PAPEL 
(enzimas usadas para facilitar o AÇÚCAR 
processo, prevenir problemas téc.) CAFÉ 
 
 LATICÍNIOS 
 CERVEJA 
 VINHOS E SUCOS 
PRODUÇÃO DE ALIMENTOS E BEBIDAS ÁLCOOL 
 PROTEÍNA 
 CARNE 
 PANIFICAÇÃO 
 ÓLEOS E GORDURAS 
 
 PROCESSAMENTO DO AMIDO 
PROCESSOS DE BIOTRANSFORMAÇÃO ANTIBIÓTICOS 
 QUÍMICA FINA 
ENZIMAS COMO PARTES DO PRODUTO FINAL 
 
1- ALIMENTAÇÃO ANIMAL 
 - AUMENTO DA DIGESTIBILIDADE E BIODISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES 
 - DEGRADAÇÃO DA FIBRA E FATORES ANTINUTRICIONAIS (FITASE) 
 - REDUÇÃO DA CARGA POLUENTE 
 
2- DETERGENTES 
 - O MAIOR MERCADO A NÍVEL MUNDIAL 
 - PROTEASES, AMILASES, LIPASES, CELULASES 
 - MAIOR EFICIÊNCIA DE LAVAGEM, TEMPERATURA E TEMPO MENORES 
 - QUESITOS: - ESTABILIDADE E ATIVIDADE ADEQUADAS EM pH ALCALINO E NUMA 
 FAIXA AMPLA DE TEMPERATURAS (10 – 60 °C) 
 - RESISTENTE À HIDRÓLISE E OXIDAÇÃO 
 
3- INDÚSTRIA FARMACÉUTICA 
 - SÉCULO XIX – PANCREATINA (EM PESSOAS COM DEFICIÊNCIAS DIGESTIVAS) 
 - LIPASE DE Rhizopus arrhizus – ATIVA NO pH ÁCIDO DO ESTÔMAGO 
 - LISOZIMA – ANTIBIÓTICO 
 - COLAGENASE – ÚLCERAS NA PELE 
 - ESTREPTOQUINASE – ANTI-INFLAMATÓRIO 
 - URICASE – GOTA 
 - GLUTAMINASE E ASPARAGINASE – LEUCEMIA 
 - RIBONUCLEASE - ANTIVIRAL 
4- APLICAÇÕES ANALÍTICAS 
 - IDENTIFICAÇÃO E DOSAGEM DE SUBSTÂNCIAS EM MISTURAS COMPLEXAS 
 COMO SANGUE, URINA E OUTROS FLUÍDOS BIOLÓGICOS 
 - GLICOSE, URÉIA, AMINOÁCIDOS, ETANOL, ÁCIDO LÁTICO, PROTEÍNAS, ÁCIDOS 
 NUCLÉICOS ... 
 - ELETRODOS DE ENZIMAS BIOSSENSORES (CONTROLE DE FERMENTAÇÕES) 
 - EX.: GLICOSE NA URINA – GLICOSE OXIDASE E PEROXIDASE 
 
 
ENZIMAS COMO ADITIVOS DO PROCESSO 
 
1- INDÚSTRIA DO PAPEL 
 - XILANASES: REMOVEM A CAMADA DE XILANOS QUE DIFICULTA A AÇÃO DOS 
 AGENTES QUÍMICOS DE BRANQUEAMENTO (REDUZ 10 – 20 % O USO 
 DE PRODUTOS QUÍMICOS) 
 - LIPASES: REMOÇÃO DE GORDURAS E RESINAS (PINHEIRO) 
 - OUTRAS ENZIMAS ESTÃO SENDO TESTADAS PARA: 
 * REMOÇÃO DE TINTAS E ADITIVOS (PAPEL RECICLADO) 
 * REMOÇÃO DA LIGNINA E DAS GOMAS (FIBRA SOLÚVEL) 
 * BRANQUEAMENTO COM ÓXIDO-REDUTASES (PRECISAM DE AGENTES 
 MEDIADORES DA ALTO CUSTO E POLUENTES) 
2- INDÚSTRIA TÊXTIL 
 - SÉCULO XIX: REMOÇÃO DO AMIDO DO ALGODÃO (DESENCOLAGEM) COM 
 EXTRATO DE CEVADA MOÍDA 
 - MAIS RECENTEMENTE: AMILASES MICROBIANAS (Bacillus subtilis) – AMIDO 
 PREVIAMENTE GELATINIZADO 
 - REMOÇÃO DE CERAS, PECTINAS, GORDURAS, PROTEÍNAS, MINERAIS 
 (TRADICIONALMENTE FEITA POR MÉTODOS QUÍMICOS QUE DIMINUEM 
 A RESISTÊNCIA DA CELULOSE E CAUSAM UM FORTE IMPACTO 
 AMBIENTAL) 
 - CELULASES: ACABAMENTO – LIMPEZA DA SUPERFÍCIE DAS FIBRAS, REDUÇÕ DAS 
 FIBRILAS, MELHOR IMPREGNAÇÃO DA TINTA 
 
ENZIMAS NA PRODUÇÃO DE ALIMENTOS E BEBIDAS 
 
1- LATICÍNIOS 
 - PROTEASES (RENINA, QUIMIOSINA) E LIPASES: QUEIJOS 
 - LACTASE: REMOÇÃO DA LACTOSE DO SORO LÁCTEO 
 
2- ÓLEOS E GORDURAS 
 - PECTINASES E CELULASES – AUMENTO DO RENDIMENTO 
 - FOSFOLIPASES – DESENGOMAGEM (CUSTO ELEVADO) 
 - LIPASES – INTERESTERIFICAÇÃO (PROBLEMAS TECNOLÓGICOS) 
ENZIMAS EM PROCESSOS DE BIOTRANSFORMAÇÃO 
 
•INÍCIO DO SÉCULO XX: PRODUÇÃO DE GLICEROL E ACETONA POR FERMENTAÇÃO 
•ANOS 60 – 70: ENZIMAS PURIFICADAS (IND. FARMACÉUTICA, QUÍMICA E ALIMENTAR 
 
 - PROCESSOS HIDROLÍTICOS (LACTOSE, AMIDO, PROTEÍNAS) 
 - ANTIBIÓTICOS 
 - ISOMERIZAÇÃO (GLICOSE / FRUTOSE) 
 - TRANSESTERIFICAÇÃO (TRIGLICERÍDEOS) 
 - SÍNTESE (PEPTÍDEOS E POLÍMEROS) 
 - OXIDAÇÃO (COMPOSTOS AROMÁTICOS) 
 - DEGRADAÇÃO (COMP. TÓXICOS OU NOCIVOS PARA O MEIO AMBIENTE) 
 
1- PROCESSAMENTO DO AMIDO 
 - XAROPES CONCENTRADOS (GLICOSE, MALTOSE) – a - AMILASE 
 - PRODUÇÃO DE FRUTOSE A PARTIR DA GLICOSE – GLICOSE ISOMERASE 
 - CICLODEXTRINAS – GLICOSIL TRANSFERASE 
 - ÁCIDO GLUCÔNICO – GLICOSE OXIDASE 
 
•AMPLO USO DE ENZIMAS IMOBILIZADAS 
•MENOS IMPUREZAS E PRODUTOS COLATERAIS 
2- ANTIBIÓTICOS b – LACTÂMICOS 
 - DERIVADOS DA PENICILINA (SEMI-SINTÉTICOS) – AMPICILINA E AMOXICILINA 
 - HIDRÓLISE ENZIMÁTICA COM PENICILINA-ACILASE: INTERMEDIÁRIO 
 - ENZIMA PARCIALMENTE PURIFICADA, IMOBILIZADA E MUITO ESTÁVEL 
 - ELEVADA PRODUTIVIDADE (2.000 KG / KG DE ENZIMA) 
 - TEMPO DE MEIA VIDA: >1.000 HORAS 
 
3- QUÍMICA FINA 
 - PROCESSOS QUE ENVOLVEM UM OU MAIS PASSOS DE CATÁLISE ENZIMÁTICA 
 - UTILIZAM ENZIMAS OU CÉLULAS INTEIRAS 
 
•ÁCIDO ASCÓRBICO (ANTIOXIDANTE, CONSERVANTE) 
•FRUTO-OLIGOSSACARÍDEOS (PRO-BIÓTICOS) 
•AMINOÁCIDOS 
•ACRILAMIDA (POLÍMERO E FLOCULANTE) 
•ASPARTAME (ADOÇANTE) 
•EMULSIFICANTES (MONOGLICERÍDEOS E DIGLICERÍDEOS) 
•COMPOSTOS QUIRAIS (PURIFICAÇÃO DE MISTURAS RACÉMICAS) 
APLICAÇÕES DAS ENZIMAS NA INDÚSTRIA 
 
1- INDÚSTRIA ALIMENTAR: 
PANIFICAÇÃO, CERVEJARIA, AÇÚCAR E XAROPES, LATICÍNIOS, CARNES, SUCOS, OVOS 
 
2- INDÚSTRIA FARMACÉUTICA: 
ANTIBIÓTICOS, VACINAS, PRO-INSULINA, HORMÔNIOS (SOMATOMEDINA), ANTIVIRAIS 
(INTERFERON), ANTITUMORAIS, AGENTES DE RESISTÊNCIA A ANTIBIÓTICOS (b-LACTAMASE) 
 
3- INDÚSTRIA TÊXTIL E DO PAPEL 
 
4- DETERGENTES 
 
5- CURTUME 
 
6- ÁLCOOL 
 
7- COSMÉTICOS 
 
8- PLÁSTICOS E TINTAS 
ENZIMAS INDUSTRIAIS DE ORIGEM ANIMAL 
 
1- PANCREATINA 
 * GERALMENTE PREPARADA A PARTIR DE PÂNCREAS DE PORCO 
 * APRESENTA ATIVIDADE AMILOLÍTICA, PROTEOLÍTICA E LIPOLÍTICA 
 * PÂNCREAS FRESCOS OU CONGELADOS SÃO TRITURADOS JUNTO COM O 
 TECIDO DUODENAL (A TRIPSINA DO DUODENO ATIVA OS 
 PRECURSORES DAS PROTEASES – TRIPSINA E QUIMIOTRIPSINA – DO 
 PÂNCREAS)* SECAGEM A VÁCUO, EXTRAÇÃO DAS GORDURAS COM ÉTER DE PETRÓLEO 
 * OBTENÇÃO DE UM PÓ FINO (MOÍDO E PENEIRADO) 
 * ISOLAMENTO, PURIFICAÇÃO E CRISTALIZAÇÃO 
 
2- PEPSINA 
 * OBTIDA A PARTIR DA MUCOSA DO ESTÔMAGO DE PORCO 
 * FATIADA E MISTURADA COM ÁCIDO CLORÍDRICO OU FOSFÓRICO (pH = 2,0) E 
 MANTIDA POR 16 hs A TEMPERATURA AMBIENTE 
 * 40 – 45 °C; 1 HORA ou 38 °C; DOIS DIAS 
 * FILTRAÇÃO E SECAGEM A VÁCUO 
 
ALTA PUREZA: 
 * PRECIPITAÇÃO COM ETANOL 
 * FILTRAÇÃO E SECAGEM 
ENZIMAS INDUSTRIAIS DE ORIGEM ANIMAL (cont.) 
 
3- RENINA (COALHO) – FABRICAÇÃO DE QUEIJOS 
 * PRESENTE NO QUARTO ESTÔMAGO DE BEZERRO LACTANTE 
 * PROTEASE ALTAMENTE ESPECÍFICA (HIDROLISA A LIGAÇÃO PEPTÍDICA 105 – 
 106 DA k-CASEÍNA) 
 * SE O BEZERRO FOR ALIMENTADO COM OUTRO ALIMENTO EXCETO LEITE, 
 ESTARÁ CONTAMINADA COM PEPSINA 
 * PREPARO: 
 - SALGA OU SECAGEM AO AR 
 - FATIADOS EM TIRAS 
 - MISTURADOS COM DILUENTES INTERTES 
 - EXTRAÇÃO COM CLORETO DE SÓDIO 
 * A RENINA DEVE SER MANTIDA SOB REFRIGERAÇÃO E pH 5,5 – 5,9 
 * ATIVAÇÃO: SAL OU pH 5,0 
 
4- CATALASE 
 * A PARTIR DE FUNGOS, BACTÉRIAS E FÍGADO E SANGUE DE ANIMAIS 
 * MACERAÇÃO, EXTRAÇÃO COM CONCENTRAÇÕES CRESCENTES DE ACETONA 
 * FILTRAÇÃO, SECAGEM, EXTRAÇÃO AQUOSA 
 * ESTABILIZAÇÃO COM GLICEROL 
 * LIOFILIZAÇÃO OU CRISTALIZAÇÃO 
ENZIMAS INDUSTRIAIS DE ORIGEM VEGETAL 
 
1- PAPAÍNA 
 * PROTEASE PRESENTE NO LÁTEX DA CASCA DE MAMÃO 
 * TAMBÉM NO TRONCO, FOLHAS, PECÍOLO DAS FLORES 
 * FACILMENTE INATIVADA POR OXIDAÇÃO 
 * pH ÓTIMO: 5,0 (PODE VARIAR DEPENDENDO DO SUBSTRATO) 
 * APLICAÇÕES: 
 - CLARIFICAÇÃO DA CERVEJA 
 - AMACIAMENTO DE CARNES 
 - AUXILIAR NA DIGESTÃO 
 
2- BROMELINA 
 * MISTURA DE 4 PROTEASES PRESENTES NO TALO E NO FRUTO DO ABACAXI E 
 OUTRAS PLANTAS DA FAMÍLIA DAS BROMELIACEAE 
 * OBTENÇÃO: MOAGEM, PRENSAGEM, FILTRAÇÃO, PRECIPITAÇÃO 
 (SULFATO DE AMÔNIO, METANOL, ISOPROPANOL, ACETONA, 
 VARIAÇÕES DO pH) E SECAGEM 
 * CADA FRAÇÃO TEM UM pH ÓTIMO DIFERENTE (DEPENDENDO DO SUBSTRATO) 
 - 4,5 
 - 5,5 
 - 7,0 
 - 8,5 
HEMOGLOBINA, URÉIA, LACTOALBUMINA 
CASEÍNA, LACTOALBUMINA, BACTOPEPTONA 
ENZIMAS INDUSTRIAIS DE ORIGEM VEGETAL (cont.) 
 
3- FICINA 
 * PROTEASE SEMELHANTE À PAPAÍNA E À BROMELINA 
 * PRESENTE NO LÁTEX DE PLANTAS DO GÊNERO FICUS 
 * pH ÓTIMO: 6,0 – 8,0 
 * EXTRAÇÃO COM NaOH, CRISTALIZAÇÃO 
 * ARMAZENAMENTO: 5 °C; pH 5,0 
 * PURIFICAÇÃO: CROMATOGRAFIA (COLUNA DE CARBOXIMETIL CELULOSE) 
 * RENDIMENTO BAIXO, PREÇO ELEVADO 
 
4- MALTE 
 * A PARTIR DA GERMINAÇÃO DE CEREAIS (PRINCIPALMENTE CEVADA) 
 * GRANDE VARIEDADE DE ENZIMAS (PROTEASES, LIPASES, ÓXIDO-REDUTASES, 
 HEMICELULASES E PRINCIPALMENTE AMILASES) 
 * PRÉ-GERMINAÇÃO: 
 AUMENTO DA UMIDADE; TEMPERATURA 10 – 15 °C; 2 – 3 DIAS 
 * ALGUMAS ENZIMAS JÁ ESTÃO PRESENTES NO GRÃO (b-AMILASE), MAS A 
 MAIORIA SÃO FORMADAS DURANTE A GERMINAÇÃO 
 * APÓS A GERMINAÇÃO: SECAGEM 
 DE 50% ATÉ 23% 50 – 60 °C 
 UMIDADE DE 23% ATÉ 12% 70 °C 
 DE 12% ATÉ 0% 72 – 90 °C AROMA TÍPICO 
OUTRAS ENZIMAS IMPORTANTES 
 
1- TRANSGLUTAMINASE (ORIGEM MICROBIANA) 
 
 - PRODUZIDA POR Streptomyces sp. 
 - CATALIZA A FORMAÇÃO DE LIGAÇÕES CRUZADAS INTRA E INTERMOLECULARES 
 ENTRE OS RESÍDUOS DOS AMINOÁCIDOS LISINA, GLUTAMINA E ÁCIDO 
 GLUTÂMICO NAS PROTEÍNAS 
 - USADA NA REESTRUTURAÇÃO OU UNIÃO DE PEDAÇOS DE CARNE, FORMAÇÃO 
 DE GÉIS, FILMES PROTÉICOS E MODIFICAÇÃO DAS CARACTERÍSTICAS DE 
 PROTEÍNAS E ALIMENTOS PROTÉICOS 
ENGENHARIA BIOQUÍMICA 
 
CAPÍTULO 7: 
 
IMOBILIZAÇÃO DE CÉLULAS 
E ENZIMAS 
 
SISTEMAS COM CÉLULAS IMOBILIZADAS: USO DE UMA ESTRUTURA FÍSICA DE 
 CONFINAMENTO QUE OBRIGA AS CÉLULAS A PERMANECEREM EM UMA REGIÃO 
 PARTICULAR DE UM BIORREATOR 
TIPOS DE PROCESSOS FERMENTATIVOS 
USO DE UMA OU POUCAS ENZIMAS 
CONTIDAS NAS CÉLULAS, SEM 
NECESSIDADE DE COFATORES OU 
OUTRAS VIAS ANABÓLICAS 
AS CÉLULAS NÃO PRECISAM ESTAR 
VIVAS, APENAS O SISTEMA 
ENZIMÁTICO ENVOLVIDO NA 
CONVERSÃO DEVE ESTAR ATIVO 
EX: PRODUÇÃO INDUSTRIAL DE 
ÁCIDO MÁLICO, ÁC. ASPÁRTICO, 
XAROPE DE FRUTOSE DE MILHO 
MÚLTIPLOS PASSOS DE 
TRANSFORMAÇÕES, REGENERAÇÃO DE 
COENZIMAS, CADEIA RESPIRATÓRIA, 
VIAS METABÓLICAS DE INTERMEDIÁRIOS 
NECESSIDADE DE MANTER A 
VIABILIDADE CELULAR (MECANISMOS 
INERENTES ÀS CÉLULAS VIVAS) 
EX: PRODUÇÃO INDUSTRIAL DE 
ANTIBIÓTICOS E ENZIMAS 
VANTAGENS DOS SISTEMAS COM CÉLULAS IMOBILIZADAS: 
 
•POSSIBILIDADE DE UTILIZAÇÃO DE ALTAS CONCENTRAÇÕES CELULARES, IMPLICANDO EM 
 MAIORES VELOCIDADES DE PROCESSAMENTO 
 
•OPERAÇÃO DE SISTEMAS CONTÍNUOS À VAZÃO ESPECÍFICA DE ALIMENTAÇÃO (D) ACIMA 
 DA VELOCIDADE ESPECÍFICA MÁXIMA DE CRESCIMENTO (mmax) 
 
•ELIMINAÇÃO DE RECICLOS EXTERNOS DE CÉLULAS (SEDIMENTADORES, FILTROS, 
 CENTRÍFUGAS) 
 
•PROVÁVEL OBTENÇÃO DE MAIORES FATORES DE CONVERSÃO DE SUBSTRATO AO 
 PRODUTO DESEJADO 
 
•POSSIBILIDADE DE UTILIZAÇÃO DE PROJETO DE BIORREATORES MAIS ADEQUADOS À 
 CINÉTICA DO SISTEMA BIOLÓGICO UTILIZADO 
 
•MAIOR PROTEÇÃO AO SISTEMA BIOLÓGICO EM RELAÇÃO AO ESTRESSE AMBIENTAL 
 OCASIONADO POR ELEVADAS CONCETRAÇÕES DE SUBSTRATO, pH E 
 CISALHAMENTO 
 
•POSSIBILITA A FERMENTAÇÃO SUBMERSA PARA O CULTIVO DE LINHAGENS DE CÉLULAS DE 
 MAMÍFEROS DEPENDENTES DE ANCORAGEM 
MÉTODOS DE IMOBILIZAÇÃO 
 
MATERIAL UTILIZADO PARA A IMOBILIZAÇÃO: “SUPORTE” 
PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS: 
 
•NÃO TÓXICO PARA AS CÉLULAS 
•ALTA CAPACIDADE DE RETENÇÃO 
•RESISTÊNCIA AO ATAQUE QUÍMICO E MICROBIANO 
•POUCA SENSIBILIDADE ÀS POSSÍVEIS SOLICITAÇÕES MECÂNICAS (COMPRESSÃO POR 
PESO, TENSÕES DE CISALHAMENTO, PRESSÕES INTERNAS E EXTERNAS DE GASES) 
•ALTA DIFUSIVIDADE DE SUBSTRATOS E PRODUTOS 
POLÍMEROS NATURAIS POLÍMEROS SINTÉTICOS MATERIAIS INORGÂNICOS 
ALGINATOS POLIACRILAMIDA ALUMINA 
K-CARRAGENANA CLORETO DE POLIVINILA SÍLICA 
AGAR POLIESTIRENO ZIRCÔNIA 
PECTINA POLIURETANO VIDRO 
CELULOSE POLIETILENO GLICOL DIATOMITA 
DEXTRANA VERMICULITA 
COLÁGENO 
MÉTODOS DE IMOBILIZAÇÃO: 
 
1- ADSORÇÃO: FORÇAS DE INTERAÇÃO COMPLEXAS QUE ENVOLVEM MÚLTIPLOS TIPOS DE 
 FORMAÇÃO DE LIGAÇÕES 
 - INTERAÇÕES ELETROSTÁTICAS ENTRE CARGAS OPOSTAS 
 - FORMAÇÃO DE LIGAÇÕES IÔNICAS 
 - MATERIAIS: INORGÂNICOS E POLÍMEROS SINTÉTICOS 
 PROBLEMA: INFLUÊNCIA DO MEIO (FORÇA IÔNICA, pH, IDADE DAS CÉLULAS) 
 
2- LIGAÇÃO COVALENTE: GRUPOS QUÍMICOS ESPECÍFICOS 
 - ESFERAS DE VIDRO (100 – 500 mm) + g-AMINOPROPIL-TRIETOXISILANO (APTS) + 
 GLUTARALDEÍDO 
 - GRUPO CARBONILA (GLURATARLDEÍDO) + GRUPOS AMINA (PAREDE CELULAR) 
 PROBLEMA: TOXICIDADE DO GLUTARALDEÍDO 
 
3- ENVOLVIMENTO: CONFINAMENTO FÍSICO DA POPULAÇÃO CELULAR EM UMA MATRIZ 
 POLIMÉRICA FORMADORA DE UM GEL HIDROFÍLICO 
 - OS POROS DA MATRIZ SÃO MENORES QUE AS CÉLULAS 
 - É O MAIS USADO DOS MÉTODOS DE IMOBILIZAÇÃO DE CÉLULAS VIVAS 
 - BAIXA TOXICIDADE, ALTA CAPACIDADE DE RETENÇÃO CELULAR 
 - ESTABELECE-SE UM FLUXO DE SUBSTRATO DESDE O MEIO PARA O INTERIOR DO 
 GEL E OS PRODUTOS FORMADOS DIFUNDEM ATRAVÉS DO GEL PARA O MEIO DE 
 CULTURA. 
MATERIAIS MAIS USADOS PARA A FORMAÇÃO DAS PARTÍCULAS DE GEL: 
 
 - AGAR - POLIACRILAMIDA 
 - K-CARRAGENANA POLISSACARÍDEOS (SINTÉTICO) 
 - ALGINATO NATURAIS 
 - PECTINA 
POLISSACARÍDEO (1 – 4 %) 
+ CÉLULAS 
AGITADOR MAGNÉTICO 
SOLUÇÃO DE CaCl2 
PARTÍCULAS CONTENDO AS CÉLULAS 
IMOBILIZADAS: 0,5 – 5 mm 
 250 mg/g 
PRINCIPAL DESVANTAGEM DA TÉCNICA DE IMOBILIZAÇÃO POR ENVOLVIMENTO: 
 
-LIMITAÇÃO IMPOSTA PELA DIFUSÃO INTRAPARTICULAR DE SUBSTRATOS E PRODUTOS 
 METABÓLICOS 
 
SOLUÇÃO: 
 
- OTIMIZAR O TAMANHO DA PARTÍCULA, A DIFUSIVIDADE DAS ESPÉCIES ATRAVÉS DA 
 MATRIZ E A CONCENTRAÇÃO CELULAR NA PARTÍCULA 
TIPOS DE BIORREATORES EMPREGADOS 
 
LEITO FIXO LEITO FLUIDIZADO 
PROCESSOS QUE UTILIZAM CÉLULAS IMOBILIZADAS: 
 
1- PRODUÇÃO DE ETANOL: Saccharomyces e Zymomonas, EM ALGINATO E CARRAGENANA 
 - ATÉ 100 g/L (cel.) e 20 – 100 g/L/h (ETANOL), EM SISTEMAS CONTÍNUOS 
 
2- PRODUÇÃO DE ANTIBIÓTICOS: Streptomyces EM CELITE (TERRA DIATOMÁCEA) 
 - SISTEMA CONTÍNUO POR MAIS DE 30 DIAS 
 
3- TRATAMENTO DE RESÍDUOS: POPULAÇÕES MISTAS DE BACTÉRIAS, PARA REJEITOS DE 
 PROCESSAMENTOS QUÍMICOS (ORGANOCLORADOS, HETEROAROMÁTICOS) 
 - PROCESSOSDE NITRIFICAÇÃO, DENITRIFICAÇÃO E PRODUÇÃO DE METANO 
 
4- PRODUÇÃO DE METABÓLITOS UTILIZANDO CÉLULAS ANIMAIS: 
 - VACINAS, PROTEASES, ANTICORPOS, INTERFERON 
 
5- UTILIZAÇÃO DE MICRORGANISMOS GENÉTICAMENTE MODIFICADOS: 
LINHAGENS PRODUTO MATRIZ 
Bacillus subtilis PROINSULINA AGAROSE 
Escherichia coli b - LACTAMASE K – CARRAGENANA 
Levedura BJ SOMATOMEDINA C ALGINATO 
Saccharomyces a-2-INTERFERON ALGINATO 
SISTEMAS COM ENZIMAS IMOBILIZADAS: 
 
- MUITAS ENZIMAS (EXTRACELULARES E INTRACELULARES) AMPLAMENTE 
 DISPONÍVEIS 
-SOMENTE PARA PROCESSOS MONO-ENZIMÁTICOS 
- MAIOR RENDIMENTO DO PRODUTO: NÃO SÃO FORMADAS SUBSTÂNCIAS 
 COLATERAIS CONTAMINANTES, RESULTANTES DO METABOLISMO OU 
 LISE CELULAR 
-AUMENTA A ESTABILIDADE DA ENZIMA NO REATOR E AS POSSIBILIDADES DE 
 RECUPERAÇÃO E REUTILIZAÇÃO 
 
TIPOS DE REATORES/PROCESSOS: 
 
-BATELADA 
-CONTÍNUO AGITADO 
-LEITO FIXO 
-LEITO FLUIDIZADO 
OH
Resíduo Aminoácido de origem
C
NH
NH2
N
H
N NH
N
H
NH
SH
COOH
S S
SCH3
CH OH2
- Amino de Lisina e N-terminal
Tiol de Cisteína
Carboxila de Ác. Aspártico,
Glutâmico e C-Terminal
Fenol de Tirosina
Guanidino de Arginina
Imidazol de Histidina
Dissulfeto de Cisteína
Indol de Triptofano
Tioéter de Metionina
Hidroxila de Serina e Treonina
Tipos de 
Ligação 
Diazobenzidina
N2 
+ N2
+
F
FNO2
NO 2
1,5-Difluoro-2,4-dinitrobenzeno
Diazobenzidina-3,3'-dianisidine
N2
+
N2
+
OCH3 3
OCH
REAGENTES BIFUNCIONAIS 
O=C=N-(CH ) -N=C=O
26
Hexametilenodiisocianato
H N- C - NH
O
2 2
Carbodiimida
Glutaraldeído
O=C-(CH ) C=O
HH
2 3
3. A Molécula da Enzima 
3.1 – Mudanças na Conformação 
Para ser ativa a Enzima precisa resguardar: 
 
 A conformação nativa; 
 Capacidade de alterar a conformação durante a 
catálise. 
 
Imobilização pode resultar: 
 
 Em alterações na conformação que impliquem em 
redução ou perda da atividade; 
 Em múltiplos pontos de ligação que causem restrição 
às alterações conformacionais durante a catálise. 
 
Imobilização de Enzimas 
• Efeitos causados pela imobilização 
 
Enzimas Livres x Imobilizadas 
 
• Livres 
 
– Instabilidade 
– Rápida perda da 
atividade catalítica 
– Não regeneração 
 
 Imobilizadas 
 
 Reutilização 
 Maior estabilidade 
(Faixas mais amplas 
de pH e Temp.) 
 Menor interferência 
de inibidores e/ou 
ativadores 
ENZIMA INDÚSTRIA USO 
 
a - AMILASE 
PANIFICAÇÃO Redução da viscosidade e acelerar o 
crescimento da massa 
CERVEJARIA Liquefação do amido 
PAPEL Remoção de gomas 
TÊXTIL Remoção de gomas de amido 
GLICOAMILASE AÇUCAREIRA Produção de xaropes de glicose 
 
PROTEASES 
LAVANDERIA Incorporação em detergentes 
CURTUME Curtir e depilar o couro 
ALIMENTÍCIA Queijos, amaciamento de carnes 
PECTINASES ALIMENTÍCIA Clarificação de sucos 
GLICOSE-ISOMERASE ALIMENTÍCIA Produção de xaropes de frutose 
GLICOSE-OXIDASE ALIMENTÍCIA Desglicosação de ovos 
PAPAÍNA ALIMENTÍCIA Evitar turbidez da cerveja 
PENICILINA-AMIDASE FARMACÊUTICA Produção de antibióticos 
AMINO-ACIDASE FARMACÉUTICA E 
ALIMENTÍCIA 
Purificação de misturas racémicas de 
aminoácidos 
EXEMPLOS DE ENZIMAS INDUSTRIAIS 
1- ISOMERIZAÇÃO DA GLICOSE: TRANSFORMAÇÃO DA GLICOSE EM FRUTOSE 
 * EXECUTADA NO MUDO INTEIRO, PRINCIPALMENTE EM U.S.A. 
 * PRODUTO COMERCIAL: HFCS – “HIGH FRUCTOSE CORN SYRUP” (42 – 55 %) 
 * USO COMO ADOÇANTE EM BEBIDAS NÃO-ALCOÓLICAS, PANIFICAÇÃO, 
 LATICÍNIOS E ENLATADOS 
AMIDO DE 
MILHO 
GLICOSE 
Hidrólise 
FRUTOSE 55% 
Isomerização 
FRUTOSE 
PURA 
Cromatografia 
PROCESSOS DE IMOBILIZAÇÃO: 
a) USANDO A CÉLULA TOTAL 
b) LIGANDO A ENZIMA SOLÚVEL A UM SUPORTE ADEQUADO 
(GLUTARALDEÍDO/ALUMINA) 
 
BIORREATOR: LEITO FIXO 
PERSPECTIVAS: 
a) ENZIMA MAIS BARATA 
b) AUMENTAR O RENDIMENTO EM FRUTOSE 
c) COMBINAR OS PROCESSOS ENZIMÁTICOS NUMA ÚNICA ETAPA 
d) USAR O HFCS COMO SUBSTRATO PARA A SÍNTESE DE MANITOL 
e) APERFEIÇOAR O PROCESSO DE SEPARAÇÃO CROMATOGRÁFICA 
2- HIDRÓLISE DA LACTOSE: PRODUÇÃO DE LEITE E DERIVADOS PARA CONSUMIDORES 
 INTOLERANTES 
VIA ÁCIDA (ALTA TEMPERATURA, PRODUTOS COLATERAIS) 
VIA ENZIMÁTICA (40 °C, SEM PRODUTOS COLATERAIS) 
LACTOSE GLICOSE + GALACTOSE 
Lactase 
b-Galactosidase 
(Kluyveromyces sp., Aspergillus sp.) 
a) DESLACTOSAÇÃO DO SORO b) DESLACTOSAÇÃO DO LEITE INTEGRAL 
HIDRÓLISE (80 – 90 %) 
PASTEURIZAÇÃO 
SORO PASTEURIZADO 
AJUSTE DO pH 
DESMINERALIZAÇÃO 
EVAPORAÇÃO / XAROPE 
LEITE (UHT ou PASTEURIZADO 
ADIÇÃO DE LACTASE ESTÉRIL 
EMBALAGEM ASSÉPTICA 
HIDRÓLISE NA EMBALAGEM 
LEITE DESLACTOSADO 
• AVALIAÇÃO DA ATIVIDADE DE LIPASES IMOBILIZADAS EM GEL 
DE PECTINA (Santos et al.,1997). 
 
– Foi realizado um estudo sobre a atividade de diferentes 
lipases (lipases de Candida rugosa, Pseudomonas cepacia, 
Mucor javanicus e Lipolase) imobilizadas em gel de pectina, 
avaliando sua atividade catalítica em meio orgânico. 
Determinação das propriedades catalíticas em meio aquoso e 
orgânico da lipase de Candida rugosa imobilizada em celulignina 
quimicamente modificada por carbonildiimidazol 
 
(Fabrício M. Gomes; Ariela V. de Paula; Grazielle dos S. Silva; 
Heizir F. de Castro; 2006)