6 ENZIMAS NA TECNOLOGIA DE ALIMENTOS

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Prof. Márcio Vinícius Ferreira de Sousa
SANTA TERESA – ES
JULHO DE 2018
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO
SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA
INSTITUTO FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO/Campus Santa Teresa
1 – INTRODUÇÃO
• Enzimas são proteínas globulares e, como todas
proteína, são heteropolímeros de 20 ≠ AA; algumas com
grupo prostético (componente não proteico);
• São macromoléculas: 5.000 a mais de 1.000.000
dáltons (equivalente a 1/12 massa de um átomo de C);
• As extremidades: α-amino e outra α-carboxila;
• Com exceção da Prolina , os AA apresentam um átomo
de C ligado átomos (Carboxila + Amino + H);
ESTRUTURA DOS AA
Todos os 20 AA encontrados
nas proteínas possuem um
grupo carboxílico e um grupo
amino ligados ao mesmo
carbono (C-). A ≠ entre um
AA e outro está na cadeia
lateral, também chamada de
radical (R). As propriedade de
cada um dos 20 AA depende
de sua cadeia lateral. Obs: Carga: Charged e Sem carga: Uncharged
Estrutura 1ª: ligações peptídicas;
Estrutura 2ª: cadeia peptídica organizada em α-hélice e estabilizada
por pontes de H entre átomos de N e O;
Estrutura 3ª: conformação tridimensional (cadeia de polipeptídeo) em
solução, interações hidrofóbicas, pontes de H e ligações salinas;
Estrutura 4ª: organização presentes nas proteínas compostas por
mais de uma cadeia polipeptídica e descreve quantos e quais
monômeros compõem a molécula.
Ação catalítica: Para que
seja exercida, os reagentes
(chamados de substratos)
devem ligar-se à molécula da
enzima em uma região
específica (sítio ativo), é esta
forma definida que confere
especificidade à catálise
enzimática , isto é, uma
molécula deve ter a forma
adequada para acomodar-se
no sítio ativo e os grupos
químicos capazes de
estabelecer ligações com os
grupos R ali presentes.
Influência do meio sobre a atividade enzimática: a estrutura e
forma do sítio ativo são uma decorrência da estrutura
tridimensional da enzima e podem ser afetadas pelo pH e
temperatura que provocam mudança na sua conformação.
pH: maioria da enzimas apresentam um valor de pH
para qual sua atividade é máxima, e a velocidade de
reação diminui à medida que o pH se afasta desse valor
ótimo;
Temperatura: cinética da reação entendida em 2 fases:
a) temperatura aumento da velocidade de reação; b)
temperaturas levam a desnaturação da enzima, perda
de sua estrutura catalítica.
2 – CLASSIFICAÇAO E 
NOMENCLATURA
De acordo com EC
(Enzyme Comission), as
enzimas são divididas em 6
grupos, de acordo com as
reações que catalizam.
3 – ENZIMAS NA TECNOLOGIA DE ALIMENTOS
A obtensão de enzimas para as diversas finalidades poderá
ser feita a partir de MO’s, vegetais superiores ou animais.
Muitas enzimas são indesejáveis como a Polifenoloxidase
(escurecimento) e são inativadas pelo calor (tratamento:
Blanching = Branqueamento) e desejáveis como a
Pectinesterase (remoção de grupos metoxílicos da pectina)
+ Poligalacturonase (ligações glicosídicas da pectina),
utilizado para facilitar a filtração em sucos e proporciona
uma maior extração da matéria corante e dos compostos
químicos em geral (sucos e vinho).
A atuação enzimática na elaboração de alimentos
representa uma das maiores conquistas da indústria de
produtos alimentícios, oferecendo as seguintes
vantagens:
 Aumento da qualidade e estabilidade de produtos
alimentícios;
 Obtenção de produtos derivados e sintéticos;
 Estabelece e exalta o sabor de alimentos;
 Catalisa reações sem produzir efeitos secundários;
 Constituinte natural, desprovido de toxicidade;
 Exerce atividade em temperaturas e pH moderados;
 Exerce o controle de velocidade das reações, com
adequado pH,temperatura e número de enzimas;
 Pode ser inativada, quando a reação atinge o ponto
requerido;
Permite maior velocidade dos processos de extração.
3.1 Amilases
Enzimas que atuam (hidrólise) ligações α-1,4 (amilose); α-1,4 e
α-1,6 (amilopectina) dos polímeros (amido e glicogênio),
transformando-os em moléculas com menor peso molecular.
Entre as mais importantes estão: α e β-amilases, ocorrendo
uma diminuição da viscosidade. Frequentemente são utilizados
em panificação; cervejaria; fermentação alcoólica.
α-amilase ataca ligações ao acaso, β-amilase hidrolisa o
amido e a glicoamilase utilizada para produzir xaropes de
alto teor de frutose.
Produzem a hidrólise da sacarose, transformando-a em
glicose e frutose (açúcares redutores). São constituídas
de dois tipos de enzimas: β-frutofuranosidase e α-
glicosidase, que hidrolisam as ligações glicosídicas da
sacarose, em posições distintas. A α-glicosidase
hidrolisa a união entre o oxigênio e o carbono 1 da
glicose e a β-frutofuranosidase a ligação entre o
carbono 2 do extremo da frutose.
3.2 Invertases ou Sacarases
As principais ações e utilizações das invertases são:
 Fabricação de açúcar invertido;
 Elaboração de biscoitos, caramelos e chocolates;
 Produção de mel de sacarose
Obtenção de xarope de sacarose (evitando a
caramelização);
 Recheio de bombons;
 Elaboração de produtos de confeitaria;
 Impedir a cristalização de açúcar em sorvetes;
 Produção de sobremesas geladas;
 Fabricação de licores.
3.3 Lactase
Provocam a hidrólise de lactose, transformando-a em
glicose e galactose, que são açúcares com maior valor
edulcorante e mais rápida assimilação. Suas principais
ações são:
 Elaboração de produtos lácteos;
 Produção de cremes, visando a não formação de
cristais de lactose;
Hidrólise da lactose do soro, resultando açúcares de
maior valor edulcorante e de solubilidade.
3.4 Pectinases
Originadas principalmente de microrganismos e
substâncias vegetais, as enzimas pécticas podem ser
divididas em três tipos principais de enzimas:
pectinesterase (PE), poligalacturonase (PG) e pectina-
transeliminase. Estas têm grande utilização industrial
nos processos de filtração e clarificação de sucos de
frutas, proporciona uma maior extração da matéria
corante e dos compostos químicos em geral (sucos e
vinho) e na produção de pectinas de baixa metoxilação.
Fonte: LOURENS e PELLERIN (2000)
Ficha Técnica da Enzima: 
3.5 Proteases
Degrada proteínas, produzindo polipeptídeos, peptídeos
e aminoácidos,desdobrando ainda amidas e ésteres de
aminoácidos. As proteases são de origem vegetal,
animal e microbiana. As proteases vegetais são: papaína
(extraída do mamoeiro); bromelina (extraída de plantas
da família Bromeliaceae) e a ficina (extraída da seiva das
figueiras). As proteases animais são: pepsina, tripsina e
coalho (renina animal ou quimosina). As proteases
microbiana têm ação similar à da quimosina.
Principais ações e utilizações:
 Amaciamento de carnes de segunda;
 Maturação do glúten;
 Melhora no sabor, volume, textura e forma dos pães;
 Maior expansão e elasticidade da massa;
 Menor período de amassamento da massa;
 Maior capacidade de conservação;
 Clareamento da cerveja e estabilidade da espuma.
3.6 Glucose-oxidase
Catalisa a oxidação da glicose em ácido glicônico com a
formação de peróxido de hidrogênio (água oxigenada). A
origem da glicose oxidase é microbiana, envolvendo
principalmente fungos como Aspergillus niger.
Comumente, a glicose oxidase atua junto a catalase
sendo o produto final da reação ácido glicônico, água e
oxigênio.
Comercialmente, esta enzima é utilizada na remoção
de traços de glicose e de oxigênio, pois a remoção da
glicose é desejável, como no caso da albumina (ovo) e
ovo desidratado. A presença de oxigênio em
quantidades pequenas poderá ocasionar modificações
de cor e sabor.
3.7 Catalase e Peroxidase
São enzimas que catalisamreações do tipo:
Catalase: 2 H2O2 2 H2O + O2 
Peroxidase: AH + H2O2 AOH + H2O
Em que AH pode ser um fenol, ácido
ascórbico. Esta enzima é utilizada como
indicação de blanching em muitos produtos,
principalmente vegetais a serem
congelados.
3.8 Polifenoloxidases (PPOs)
São enzimas responsáveis pelo escurecimento
enzimático em muitos produtos por exposição de sua
estrutura ao ar ambiente. A ação desta enzima em
várias frutas e hortaliças in natura acarreta perdas
econômicas consideráveis, além da diminuição da
qualidade nutritiva, alterações de sabor e aparência.
Reações de escurecimento
pode ocorrer no tecido vegetal
intacto frutas e vegetais, como,
por exemplo, em situações de
inibição da respiração durante
o armazenamento em
atmosfera controlada, uso de
embalagem imprópria,
deficiência de ácido ascórbico
no tecido vegetal,
armazenamento a frio e
radiação ionizante.
O escurecimento é iniciado pela oxidação enzimática de
compostos fenólicos pelas PPOs. O produto inicial da
oxidação é a Quinona, que se condensa rapidamente,
formando pigmentos escuros insolúveis (Melanina), ou
reage não enzimaticamente com outros fenólicos, AA e
proteínas, formando também Melaninas.
Embora indesejável na
maioria dos casos, por
causar alteração na cor,
perda de nutrientes e
formação de sabor
indesejável, o
escurecimento em chá,
café cacau e ameixa
seca é desejável.
3.8.1 Métodos de controle do escurecimento
enzimático:
De modo geral, o controle do escurecimento enzimático é
limitado a remoção de oxigênio ou inibição da enzima
pelo emprego da temperatura ou aplicação de agentes
químicos. Como por exemplos: i) emprego da
temperatura (frio, calor); ii) agentes químicos (sulfitos,
ácidos e cloreto de sódio); e iii) remoção de oxigênio.
i) Emprego de temperatura (frio):
A aplicação de temperatura de
refrigeração (1 a 8 °C) e
congelamento (-18 ~ -20 °C),
diminuem a intensidade da atividade
enzimática, ou seja, quanto mais
baixa for a temperatura, mais
lentamente ocorre a reação
enzimática.
É a aplicação de calor por um
determinado tempo
(blanching: 70 a 100 °C,
tempo de 1 a 5 minutos) para
inativação da enzima
(desnaturação proteica), a
utilização do calor apresenta
algumas desvantagens:
alterações indesejáveis nas
propriedades organolépticas,
químicas e físicas dos
alimentos.
i) Emprego de temperatura (calor):
O dióxido de enxofre ou sulfito e o mas empregado, agindo
diretamente na enzima ou com os intermediários formados
durante a ação enzimática. Importante saber a concentração
exata do sulfito afim de evitar o sabor desagradável.
ii) Emprego de agente químico (sulfito):
Ao ácidos utilizados normalmente no processamento de
alimentos são: cítrico, fosfórico, málico e ascórbico. Os
ácidos tem a propriedade de baixar o pH, no caso da PPO’s
(pH entre 6,0 e 7,0; faixa ótima de atuação) pH abaixo de
3,0 causa sua inibição.
ii) Emprego de agente químico (ácidos):
A presença de oxigênio é um dos fatores essenciais para
que ocorra o escurecimento enzimático em alimentos. Pode-
se utilizar o fechamento hermético (vácuo/atmosfera
controlada) dos recipientes, ou a utilização de atmosfera
modificada o que resultará na paralisação do escurecimento
enzimático.
iii) Remoção de oxigênio:
Uma na [O2] ou na [CO2] na atmosfera de
armazenagem que circunda um alimento reduz a taxa de
respiração de frutas e hortaliças frescas, além de inibir o
crescimento microbiano e de insetos. Na armazenagem
ou embalagem na atmosfera controlada (AC):
composição do gás ao redor de alimento que respiram é
monitorada e constantemente controlada; e na
armazenagem ou embalagem em atmosfera
modificada: a utilização de gases para repor o ar ao
redor de alimentos que não respiram sem mais controle
após a armazenagem ou embalagem (FELLOWS, 2006).
Segundo GAVA et al. (2009) na atmosfera controlada, a câmara
de estocagem deve ser isolada do meio externo, pois a atividade
respiratória dos alimentos in natura provoca a alteração da
atmosfera, produzindo CO2 e consumindo O2. Na atmosfera
modificada há a introdução de uma nova atmosfera, diferente da
composição do ar, em uma embalagem alimentícia.
Segundo GAVA et al. (2009) na
atmosfera controlada, a
câmara de estocagem deve ser
isolada do meio externo, pois a
atividade respiratória dos
alimentos in natura provoca a
alteração da atmosfera,
produzindo CO2 e consumindo
O2. Na atmosfera modificada
há a introdução de uma nova
atmosfera, diferente da
composição do ar, em uma
embalagem alimentícia.
 Na inibição de bolores e destruição de insetos os grãos
podem ser armazenados em [baixas de O2] = 0% e em [altas
de CO2] = 205 ou mais (FELLOWS, 2006);
 Em frutas precisam de uma > [ O2 ] para evitar a respiração
anaeróbica que ocasiona sabores alcoólicos. Exemplos:
3.9 Lipoxidase
São importantes por gerarem produtos rançosos e
destruírem ácidos graxos . É utilizada em panificação
para proteger a farinha, já que os hidroperóxidos
formados podem oxidar pigmentos (carotenoides e
clorofilas) formando produtos incolores.
TECNOLOGIA ENZIMÁTICA (ZIMOTECNIA)
Produção de 
enzima
PRODUÇÃO DE ENZIMAS POR 
MICRORGANISMOS
São secretadas pela célula no meio extracelular
(produção extracelular: fermentação por
centrifugação, filtração, precipitação fracionada,
separação cromatográfica, eletroforese, separação por
membrana, liofilização, e combinação destes métodos)
ou retidas dentro da célula (enzimas intracelulares:
rompimento das células em um homogeinizador ou
moinho). A produção de enzimas extracelulares ocorre
tanto na fase log quanto na fase estacionária, ao passo
que as enzimas intracelulares são produzidas durante a
fase log, sendo liberadas para o meio quando a célula
(parede) sofre lise na fase estacionária ou declínio/morte.
As necessidades de produção de enzimas comerciais a
partir de MO’s são as seguintes:
 Os MO’s devem crescer bem em substratos baratos;
 Os substratos devem estar disponíveis facilmente em
quantidades adequadas, com uma qualidade uniforme;
 Os MO’s devem produzir um alto rendimento constante
em curto tempo;
 Os métodos para a recuperação da enzima devem ser
simples e baratos;
 A preparação da enzima deve ser estável.
As enzimas são produzidas em: 
1) Culturas de superfície em substratos sólidas: casca de
arroz, cascas de frutas, farelo de soja ou farinha de trigo;
2) Culturas de submersas utilizando substratos líquidos:
melados, goma hidrolisada ou licor de infusão de milho.
 Ás vezes minerais específicos devem ser adicionados aos substratos
para maximizar a produção enzimática;
 Culturas submersas possuem custo de manipulação < e < risco de
contaminação e + adequado a automação;
 O sucesso da produção comercial enzimática depende da
maximização da atividade do microrganismo e da minimização dos
custos (substrato e da incubação), bem como dos procedimentos de
recuperação.
MODELO DE REATOR PARA REAÇÕES QUÍMICA 
(FRMENTADORES)
REFERÊNCIAS
ARAÚJO, J. M. A. Química de alimentos: teoria e prática. Ed. UFV. 5. ed.
atual. Ampl. Viçosa, MG. 2012. 601 p.
FELLOWS, P. J. Tecnologia do processamento de alimentos:
princípios e aplicações. Artmed. 2006. 602 p.
GAVA, A. J.; DA SILVA, C. A. B.; GAVA-FRIAS, J. R. Tecnologia de
alimentos: princípios e aplicações. Nobel. 2009. 511 p.
TORRES, B. B. Elementos de enzimologia. In: BORZANI, W.; SCHMIDELL,
W.; LIMA, U. de A.; AQUARONE, E. Biotecnologia industrial (vol. 1).
Editora Edgard Blücher LTDA. 2001. 254 p.Muito obrigado..