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UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA CENTRO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS DISCIPLINA: BIOQUÍMICA DOS ALIMENTOS OXIDORREDUTASES Camila Veríssimo de Sales JOÃO PESSOA-PB 2017 OXIDORREDUTASES Enzimas que realizam reações de oxidorredução. REAÇÕES DE OXIDORREDUÇÃO? PROCESSOS OXIDAR REDUZIR Nox Agente redutor Nox Agente oxidante OXIDORREDUTASES Características gerais: Possuem a capacidade de provocar alterações indesejadas de cor, aroma, sabor e valor nutricional, especialmente em produtos de origem vegetal; Algumas enzimas podem catalisar reação de oxirredução de forma reversível ou irreversível, outras dependendo do meio reacional podem realizar diversos tipos de reação; Quando a reação envolve a formação de radicais livres ou peróxidos, pode ocorrer desnaturação. PRINCIPAIS OXIDORREDUTASES DE IMPORTÂNCIA EM ALIMENTOS LIPOXIGENASES CATALASES GLICOSE OXIDASES XANTINA OXIDASES ASCORBATO OXIDASES POLIFENOL OXIDASES PEROXIDASES PRINCIPAIS OXIDORREDUTASES DE IMPORTÂNCIA EM ALIMENTOS LIPOXIGENASES, LIPOXIDASES OU CAROTENO-OXIDASES São enzimas que possuem um átomo de Fe no centro ativo e catalisam a oxidação de ácidos graxos poli-insaturados, gerando hidroperóxidos na presença de O2. O produto da reação é instável e se degrada espontaneamente em compostos de menor massa molecular e aroma característico de ranço. ORIGEM Vegetal (grãos): cereais e leguminosas. Animais e Microrganismos. CATEGORIAS TIPO 1: pH ótimo 9,0 TIPO 2: Ph ótimo 6,5. LIPOXIGENASES OU LIPOXIDASES OU CAROTENO-OXIDASES ATIVIDADE BIOLÓGICA Lipoxigenases animal: Síntese de compostos bioativos. IMPORTÂNCIA NOS ALIMENTOS Textura; Propriedades nutritivas e Off-flavor e compostos de aroma. APLICAÇÃO INDUSTRIAL Responsáveis pelo branqueamento por destruição dos carotenóides que dão cor indesejada ao produto; Aumentam o volume do pão, melhoram a textura e retardam a sinérese CATALASES São enzimas capazes de decompor peróxido de hidrogênio em oxigênio e água. Encontradas em células animais, vegetais e microbianas; Possuem diversas isoformas; Principal função biológica: Evitar o acúmulo de H2O2. CATALASES APLICAÇÃO INDUSTRIAL Remover peróxido de Hidrogênio Na oxidação de glicose na clara de ovo. Destruição de H2O2 adicionado intencionalmente ao leite e na detecção desse tipo de adulteração; Presença de catalase indica boa qualidade do leite. Inativação da catalase pelo substrato. GLICOSE OXIDASE Catalisam a oxidação de glicose a ácido glicônico, gerando peróxido de hidrogênio. São flavoproteínas de fungos dos gêneros Aspergillus e Penicillium. GLICOSE OXIDASE APLICAÇÃO INDUSTRIAL Transformação da glicose do ovo em ácido glicônico. Aplicação conjunta da glicose-oxidase com catalase. E V IT A R XANTINA OXIDASE São enzimas que oxidam hipoxantina, xantina, além de purinas e pteridinas. A oxidação dos substratos ocorre com a concomitante redução do O2 para H2O2. Em meio ácido formam superóxidos altamente reativos. ALIMENTOS Leite bovino, caprino e humano. Deterioração oxidativa do leite e de produtos lácteos- Produção de superóxidos. ASCORBATO OXIDASE São enzimas que oxidam o ácido ascórbico, destruindo sua atividade como vitamina C. Catalisada por íons cobre, e o peróxido de hidrogênio formado causa a destruição do ácido ascórbico. ASCORBATO OXIDASE FONTES Espécies do gênero cucumis, em sementes, grãos e frutas cítricas IMPORTÂNCIA EM ALIMENTOS A perda da enzima redutase durante a extração dos sucos, fica livre a ação das ascorbato oxidases para destruição do ácido ascórbico, iniciando a processo de escurecimento não-enzimático. A exclusão do O2 e branqueamento- Minimizar os danos. O escurecimento é o efeito oriundo de reações catalisadas pela ação de enzimas como a polifenol-oxidases (PFO) e peroxidases (PE), que utilizam compostos fenólicos como substrato, na presença de oxigênio molecular e provocam alterações indesejáveis na cor, sabor e aroma dos vegetais. POLIFENOL-OXIDASES (POF) São enzimas capazes de oxidar compostos fenólicos com o auxílio do oxigênio molecular; Tipos de POF ο-difenol-oxidases p-difenol-oxidases Catecol-oxidases tirosinases ou fenolases. Lacases Possui átomos de cobre (cofator) em seu sítio ativo que auxilia na sua ação; Enzima de baixa especificidade; São inativadas em valores de pH inferiores a 4,0 e aplicação de tratamento térmico brando. POLIFENOL-OXIDASES (POF) •PFO atua em monofenois transformando em difenóis; •Reação lenta. Atividade de monofenol- monoxigenase ou atividade de cresolase •O difenol é oxidado em o- quinona; •Reação rápida. Atividade de o- difenol- oxidorredutase ou atividade de catecolase MECANISMO DE AÇÃO POLIFENOL-OXIDASES (POF) MECANISMO DE AÇÃO ATIVIDADE DE CRESOLASE ATIVIDADE DE CATECOLASE POLIFENOL-OXIDASES (POF) Ação da p-difenol-oxidases sobre o p-difenol O produto final das reações são QUINONAS que são substâncias altamente reativas e combinam-se entre si e com outros componentes do meio para gerar produtos de condensação e cor escura , as MELANINAS. POLIFENOL-OXIDASES (POF) FONTES DE INTERESSE EM ALIMENTOS POLIFENOL-OXIDASES (POF) FONTES DE INTERESSE EM ALIMENTOS Frutas, hortaliças, cogumelos comestíveis e crustáceos (camarão, caranguejo e lagosta). FUNÇÕES BIOLÓGICAS: Mecanismos de defesa; Ações bacteriostática e antiviral de melaninas; Formação e desenvolvimento de raízes; Síntese de lignina; Eventos ligados a fotossíntese e respiração celular; Escurecimento enzimático. POLIFENOL-OXIDASES (POF) APLICAÇÃO INDUSTRIAL POLIFENOL-OXIDASES (POF) MÉTODOS DE CONTROLE PARA O ESCURECIMENTO ENZIMÁTICO IN IB IÇ Ã O R E V E R S ÍV E L Exclusão ou remoção dos substratos ou cofatores Supressão de O2. POLIFENOL-OXIDASES (POF) MÉTODOS DE CONTROLE PARA O ESCURECIMENTO ENZIMÁTICO IN IB IÇ Ã O I R R E V E R S ÍV E L Tratamento Térmico Adição de inibidores químicos Redução de pH pH de 4,0 a 6,0, 3 min a 70 a 80°. • Sulfitos: Dióxido de enxofre, metabissulfeto ou bissulfeto de sódio ou potássio; • Ácidos:Ácido cítrico, ascórbico e málico; • Sais: NaCl; • Agentes redutores: Cistéina e a N-Acetil- cisteína PEROXIDASES (PE) São enzimas capazes de oxidar diferentes compostos, na presença de peróxidos, gerando radicais livres; São encontradas em células vegetais e animais e em diferentes microrganismos Tipos de PE Ferro no sítio ativo FAD no sítio ativo Verdo-peroxidases e Ferriprotoporfirina- peroxidases Flavoproteína- peroxidases PEROXIDASES (PE) MECANISMO DE AÇÃO Fonte: CHITARRA (2002) PEROXIDASES (PE) P E R O X ID A S E S Termoestabilidade Regeneração pós tratamento térmico Baixas temperaturas e Aw CARACTERÍSTICAS IMPORTANTESInativação de 90 a 100°C, pH ácido e NaCl. Desaparecimento de aroma e off flavors Alteração de cor Perda do valor nutritivo PEROXIDASES (PE) APLICAÇÃO INDUSTRIAL Indicadores do processo de branqueamento e de eficiência de pasteurização.