Tecnologia de Alimentos - teorico(5)

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Tecnologia de Alimentos
Material Teórico
Responsável pelo Conteúdo:
Prof. Me. Luciane Gomes Faria
Revisão Textual:
Prof. Esp. Claudio Pereira do Nascimento
Enzimas de Interesse em Tecnologia de Alimentos
• Introdução;
• Tipos de Enzimas;
• Função e Aplicação em Tecnologia de Alimentos;
• Fermentação;
• Biorreatores.
• Identifi car a importância da utilização das enzimas na tecnologia de alimentos.
OBJETIVO DE APRENDIZADO
Enzimas de Interesse em 
Tecnologia de Alimentos
Orientações de estudo
Para que o conteúdo desta Disciplina seja bem 
aproveitado e haja maior aplicabilidade na sua 
formação acadêmica e atuação profissional, siga 
algumas recomendações básicas: 
Assim:
Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte 
da sua rotina. Por exemplo, você poderá determinar um dia e 
horário fixos como seu “momento do estudo”;
Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar; lembre-se de que uma 
alimentação saudável pode proporcionar melhor aproveitamento do estudo;
No material de cada Unidade, há leituras indicadas e, entre elas, artigos científicos, livros, vídeos 
e sites para aprofundar os conhecimentos adquiridos ao longo da Unidade. Além disso, você tam-
bém encontrará sugestões de conteúdo extra no item Material Complementar, que ampliarão sua 
interpretação e auxiliarão no pleno entendimento dos temas abordados;
Após o contato com o conteúdo proposto, participe dos debates mediados em fóruns de discus-
são, pois irão auxiliar a verificar o quanto você absorveu de conhecimento, além de propiciar o 
contato com seus colegas e tutores, o que se apresenta como rico espaço de troca de ideias e de 
aprendizagem.
Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte 
Mantenha o foco! 
Evite se distrair com 
as redes sociais.
Mantenha o foco! 
Evite se distrair com 
as redes sociais.
Determine um 
horário fixo 
para estudar.
Aproveite as 
indicações 
de Material 
Complementar.
Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar; lembre-se de que uma 
Não se esqueça 
de se alimentar 
e de se manter 
hidratado.
Aproveite as 
Conserve seu 
material e local de 
estudos sempre 
organizados.
Procure manter 
contato com seus 
colegas e tutores 
para trocar ideias! 
Isso amplia a 
aprendizagem.
Seja original! 
Nunca plagie 
trabalhos.
UNIDADE Enzimas de Interesse em Tecnologia de Alimentos
Introdução
Você já ouviu falar em maltase, pectinase, amilase, lactase e afins? Ah, mas com certeza já 
deve ter ouvido falar e até consumido cerveja, vinho, pão, iogurte e queijo, certo? Todos esses 
produtos têm uma coisa em comum, as tão especiais enzimas, que fazem a magia acontecer.
Ex
pl
or
Desde a antiguidade, o ser humano utiliza as enzimas para obtenção de produ-
tos alimentícios, de ação farmacológica ou têxtil. Os primeiros estudos científicos 
iniciaram-se há 200 anos, a partir do estudo de técnicas de fermentação. Com as 
enzimas podemos “produzir mais com menos” e contribuir para manutenção do 
crescimento econômico e uso de recursos naturais.
Segundo a Resolução 54/2014 Art. 3º (...) II – enzimas: proteínas capazes de 
catalisar reações bioquímicas, aumentando sua velocidade, sem interferir no 
processo e resultando em alterações desejáveis nas características de um ali-
mento durante o seu processamento; III – preparação enzimática: formulação 
constituída por uma ou mais enzimas, com a incorporação de ingredientes 
ou aditivos alimentares, a fim de facilitar o seu armazenamento, comerciali-
zação, padronização, diluição ou dissolução;
Vamos entender, efetivamente, o que são enzimas? São catalizadores biológi-
cos. São proteínas que possuem suas cadeias num modelo de encaixe induzido que 
se acoplam em moléculas específicas, chamadas de substratos, realizando mudan-
ças estruturais a fim de facilitar a ligação.
As enzimas são proteínas com função biológica de acelerar as reações bioquí-
micas vitais. São utilizadas nas indústrias de alimentícias, nas farmacêuticas, na 
produção de rações, couro, tecidos, papel e tratamento de resíduos, entre outras 
aplicações”. Presentes naturalmente em todos os seres vivos, as enzimas, espe-
cificamente na área de alimentos, auxiliam, por exemplo, no amadurecimento 
de frutas, amaciamento de carne após o abate de um animal ou na germinação 
de sementes.
Hoje, a maioria dos processos que utilizam enzimas na indústria de alimentos 
também pode ser feita quimicamente. Mas, apesar de mais baratos, os processos 
químicos geram resíduos indesejáveis e consomem muita energia. Seria preferível 
usar as enzimas, não fosse o alto custo que torna a aplicação comercial proibitiva, 
quando comparada aos processos químicos.
Enzimas são catalisadores orgânicos efetivos, responsáveis por milhares de 
reações bioquímicas coordenadas, envolvidas nos processos biológicos dos sis-
temas vivos. São macromoléculas pertencentes à classe das proteínas globula-
res. Algumas são: holoproteínas constituídas unicamente de unidades especí-
ficas de aminoácidos, enquanto outras são heteroproteínas que possuem uma 
parte não proteica, o cofator, necessário à atividade catalítica. Quimicamente, 
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as enzimas são proteínas com uma estrutura química especial, contendo um 
centro ativo, denominado apoenzima e, algumas vezes, um grupo não protei-
co, denominado coenzima. A molécula toda (apoenzima e coenzima) é dada o 
nome de haloenzima.
Embora todas as enzimas sejam produzidas inicialmente no interior das células, 
algumas são excretadas através da parede celular e funcionam no ambiente em que 
está a célula. Com base no local de ação, são considerados dois tipos de enzimas: 
intracelular ou endoenzima e extracelular ou exoenzima.
A principal função das enzimas extracelulares é de executar as alterações de 
determinados nutrientes, possibilitando a entrada dos mesmos na célula, isto é, 
a hidrólise de compostos de alto peso molecular. Como as enzimas extracelula-
res atuam no meio que circunda a célula, fora da membrana celular protetora, 
elas devem ter boa estabilidade às variações das propriedades físicas e químicas 
do meio. Além disso, em virtude do grande volume no qual a enzima atua, faz-
-se necessário que a célula as produza em grandes quantidades. Esses atributos 
tornam as enzimas extracelulares viáveis à utilização industrial em detrimento 
às intracelulares.
Uma das características notáveis das enzimas quando comparadas com catali-
sadores químicos é a especificidade pelo substrato e sua capacidade de promover 
somente uma reação bioquímica com este substrato, garantindo altas taxas de con-
versão a um determinado produto, sem a formação de subprodutos.
Pense que moléculas que auxiliam na produção do pãozinho que você ingere no seu café 
da manhã estão intimamente ligadas com as produções industriais.Ex
pl
or
Mas, o que essas moléculas que me ajudam a digerir meu pãozinho têm a ver 
com produções industriais? No que se refere à indústria de alimentos, a aplicação 
da tecnologia enzimática é recorrente, já que a ação das enzimas permite desde a 
formação de compostos altamente desejáveis abrangendo a verdadeira produção do 
alimento, até mesmo compostos que podem levar à perda de qualidade.
É importante reconhecer que, além de acelerar as reações, as enzimas são ca-
pazes de quebrar, formar ou transformar moléculas de substratos, sendo possível 
que certos alimentos existam apenas por causa delas. Um fato muito importante é 
que essas substâncias são sensíveis e só funcionam na faixa ideal de temperatura e 
pH, de modo bem específico. Mesmo assim, constantemente, novas enzimas são 
desenvolvidas e catalogadas, principalmente por conta da vasta área de aplicação 
industrial. Podem ser classificados em oxidativas como ocorre com frutas que fi-
cam escuras ao serem cortadas, ou em proteolíticas ou amiolíticas, como na 
alteração de sabor e textura, produção de álcool e derivados, cervejaria, laticínios e 
derivados, óleos e gorduras, panificação e vinicultura.
Como as enzimas funcionam?
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UNIDADEEnzimas de Interesse em Tecnologia de Alimentos
Cada enzima é específica para um tipo de reação. Ou seja, elas atuam somente 
em um determinado composto e efetuam sempre o mesmo tipo de reação. O com-
posto sobre o qual a enzima age é genericamente denominado substrato. A grande 
especificidade enzima-substrato está relacionada à forma tridimensional de ambos. 
A enzima se liga a uma molécula de substrato em uma região específica denomina-
da sítio de ligação. Para isso, tanto a enzima quanto o substrato sofrem mudança 
de conformação para o encaixe.
Substrato
Enzima
Sítio Ativo
Molécula de substrato 
liga-se ao sítio ativo
Reação ocorre e moléculas 
produzidas são liberadas
Figura 1 – Esquema de ação da enzima
Para que uma enzima esteja ativa, é necessário que se encaixe com o substrato que é a molécula que vai 
ser modificada por ela. Este mecanismo é popularmente conhecido como chave-fechadura e, para que 
ele ocorra, substrato e enzima precisam ter um encaixe perfeito. Dependendo das condições do meio, 
especialmente de pH e temperatura, ocorre a modificação da configuração tridimensional deste “sítio 
ativo”, que é a parte da enzima responsável pelo encaixe com substrato, fazendo com que a enzima 
perca a sua atividade.
Chave (enzima) Fechadura (substrato)
Substrato
Enzima
Enzima
Produtos
Complexo 
enzima-substrato
Lado ativo
Chave Fechadura aberta 
(produtos)
Complexo chave-fechadura
Figura 2 – Esquema de encaixe chave-fechadura entre substrato e enzima
Fonte: Adaptado de Getty Images
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Fatores que interferem na atividade enzimática:
• Temperatura: A temperatura condiciona a velocidade da reação. Temperatu-
ras extremamente altas podem desnaturar as enzimas. Cada enzima atua sob 
uma temperatura ideal.
• pH: Cada enzima possui uma faixa de pH considerada ideal. Dentro desses 
valores a atividade é máxima.
• Tempo: Quanto mais tempo a enzima tiver contato com o substrato, mais pro-
dutos serão produzidos.
• Concentração da enzima e do substrato: Quanto maior a concentração da 
enzima e do substrato, maior será a velocidade da reação.
Tipos de Enzimas
As reações enzimáticas são importantes nos alimentos, dependendo delas não 
só a formação de compostos altamente desejáveis, como também podem ter con-
sequências indesejáveis. As reações enzimáticas ocorrem não somente no alimento 
natural, mas também durante o seu processamento e armazenamento.
As enzimas são classificadas nos seguintes grupos, conforme o tipo de reação 
química que catalisam:
• Oxidorredutases: são enzimas relacionadas com as reações de óxido-redução 
em sistemas biológicos e, portanto, com os processos de respiração e fermen-
tação. Estão incluídas nesta classe não somente as hidrogenases e oxidases, 
mas também as peroxidases, que usam o peróxido de hidrogênio como agente 
oxidante, as hidroxilases, que introduzem hidroxilas em moléculas insaturadas, 
e as oxigenases, que oxidam o substrato, a partir de O2. Reações de oxidação-
-redução ou transferência de elétrons. Exemplo: Desidrogenases e Oxidases.
• Transferases: são enzimas que catalisam, como o nome indica, a transferên-
cia de grupos de um composto para outro. A metilação em sistemas biológicos 
é realizada pelas transferases. Realizando transferência de grupos funcionais 
como amina, fosfato, acil e carboxi. Exemplo: Quinases e Transaminases.
Outras enzimas pertencentes às transferases são as glicosiltransferases, que 
transferem resíduos de açúcar. Outras enzimas pertencentes a esta classe transfe-
rem nitratos e fosfatos. 
• Hidrolases: incluem enzimas de baixa especificidade, como esterases e tio-
esterases, que hidrolisam um número muito grande de ésteres e tioésteres, 
embora com velocidades diferentes, e enzimas de especificidade muito alta, 
como as glicosilfosfatases (enzimas glicosílicas) e as peptidases (enzimas pro-
teolíticas). Pertencem também às hidrolases, as fosfatases e as pirofosfatases. 
Fazem reações de hidrólise de ligação covalente. Exemplo: Peptidases.
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UNIDADE Enzimas de Interesse em Tecnologia de Alimentos
• Liases: modificam o substrato, cindindo compostos ou removendo grupos da 
molécula de substrato. Pertencem a esta classe as descarboxilases; as cetoaci-
doliases, cuja principal função é a síntese de ácidos di- e tri-carboxílicos, e as 
hidroliases, que desidratam hidroxiaminoácidos, com posterior rearranjo da 
molécula e formação de novos compostos. Através de reações de quebra de li-
gações covalentes e a remoção de moléculas de água, amônia e gás carbônico. 
Exemplo: Dehidratases e Descarboxilases.
• Isomerases: são enzimas que catalisam reações de isomerização. Racemi-
zação e epimerização são causadas pelas racemases e epimerases, cistran-
sisomerases mudam a configuração das duplas ligações. Pertencem ainda às 
isomerases, as oxirredutases intramoleculares, que interconvertem aldoses em 
cetoses, oxidando uma hidroxila desses compostos e reduzindo a carbonila 
adjacente; e as transferases intramoleculares, também denominadas mutases, 
que apenas mudam a posição de determinados grupos da molécula de subs-
trato. Através de reações de interconversão entre isômeros óticos ou geomé-
tricos. Exemplo: Epimerases.
• Ligases: são enzimas que causam a degradação da molécula de ATP, usando 
a energia liberada nesta reação para a síntese de novos compostos, unindo 
duas moléculas.
• Esterases: estão envolvidas na hidrólise de acoplamentos de éster de vários 
tipos. Os produtos formados são ácidos e álcool. Estas enzimas podem hidroli-
sar triglicérides e incluem várias lipases; por exemplo, fosfolipídios são hidroli-
sados através de fosfolipases e ésteres de colesterol são hidrolisados através de 
esterase de colesterol.
Reações enzimáticas
As enzimas são proteínas com propriedades catalíticas. Algumas enzimas consis-
tem apenas em proteína, mas a maioria delas contém componentes não proteicos 
adicionais, como carboidratos, lipídios, metais, fosfatos ou algum outro componente 
orgânico. Elas apresentam a capacidade de reagir com determinados constituintes 
das células, denominados substratos, formando complexos, ou mesmo compostos 
com ligações covalentes. Em uma reação enzimática, o substrato combina com a 
haloenzima, sendo liberado em uma forma modificada. As reações enzimáticas não 
seguem nenhuma ordem ou a primeira ordem cinética. 
Quando a concentração do substrato é relativamente alta, a concentração 
do complexo enzima-substrato é mantida a um nível constante e a quantidade 
de produto formado é uma função linear do intervalo de tempo. As reações ci-
néticas de primeira ordem são caracterizadas por um lento graduado abaixo da 
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formação de produto. Isso ocorre porque a taxa de formação é uma função da re-
ação da concentração de substrato que diminui com a concentração de aumentos 
do produto.
Cada enzima tem um ótimo valor de pH, sendo que umas têm mais e outras 
menos. A maioria das enzimas se encontra entre 4,5 a 8,0. Exemplos de ótimo pH 
podem ser encontrados na amilase, 4,8; na invertase, 5,0; e na α-amilase pancre-
ática, 6,9. O pH ótimo é normalmente bastante restrito, embora algumas enzimas 
tenham uma gama mais ampla; por exemplo, a pectina metil-esterase tem uma 
gama de 6,5 a 8,0. Algumas enzimas têm um pH ótimo a valores muito altos ou 
muito baixos, como a pepsina, a 1,8; e a arginase, a 10,0. 
Vários fatores, além da concentração de substrato e do pH, podem influenciar 
na velocidade das reações enzimáticas; o efeito da temperatura é um deles. A velo-
cidade das reações enzimáticas aumenta com o aumento da temperatura de modo 
semelhante ao das reações químicas, isto é, a velocidade da reação duplica com 
o aumento de 10°C na temperatura da reação. Nas reações enzimáticas, porém, 
a velocidade aumenta com a temperatura até atingir uma velocidade máxima, a 
partir da qual começa a decrescer. Sob condições específicas, a temperatura ótima 
para cada reação pode ser determinada. O efeito da temperatura é muito complexo 
e pode ser devido a várias causas. Inicialmente,com o aumento de temperatura, 
a atividade molecular aumenta, acrescendo assim a formação do complexo enzi-
mático; no entanto, com o aumento contínuo da temperatura, pode haver uma 
inativação gradativa da enzima, até inativação total, causada pela desnaturação da 
proteína pelo calor. Em geral as enzimas reagem.
Veja algumas das principais enzimas e suas ações:
• Catalase: decompõe o peróxido de hidrogênio;
• DNA polimerase ou Transcriptase Reversa: catalisa a duplicação do DNA;
• Lactase: facilita a hidrólise da lactose;
• Lipase: facilita a digestão de lipídios;
• Protease: atuam sobre as proteínas;
• Urease: facilita a degradação da ureia;
• Ptialina ou Amilase: atua na degradação do amido na boca, transformando-o 
em maltose (molécula de menor tamanho);
• Pepsina ou Protease: atua sobre proteínas, degradando-as em moléculas 
menores;
• Tripsina: participa da degradação de proteínas que não foram digeridas no 
estômago.
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UNIDADE Enzimas de Interesse em Tecnologia de Alimentos
Figura 3 – Ação das enzimas na panificação
Fonte: Getty Images
Função e Aplicação em 
Tecnologia de Alimentos
As reações enzimáticas são muito importantes em alimentos, delas dependem 
não só a formação de compostos altamente desejáveis, como podem ter consequên-
cias indesejáveis. As reações enzimáticas ocorrem não só no alimento natural, 
mas também durante o seu processamento e armazenamento. Aromas de vege-
tais e frutas, por exemplo, são devidos pela ação de determinadas enzimas sobre 
substratos específicos, sendo denominados precursores de aroma.
Com os avanços da biotecnologia, tem aumentado significativamente o número 
de novas enzimas disponíveis para a utilização na indústria de alimentos.
As fontes das enzimas industriais encontram-se nos três reinos, a saber: animal, 
vegetal e microbiano. Alguns exemplos são apresentados a seguir:
• Origem animal: As mais importantes são: amilase pancreática, lípase pancre-
ática, pepsina, quimosina e pancreatina;
• Origem vegetal: As mais usadas são: α-amilase, β-amilase, bromelina (abacaxi ), 
ficina (figo) e papaína (mamão);
• Origem microbiana: A princípio podem substituir quaisquer enzimas de origem 
animal e vegetal. São fontes abundantes na natureza, podendo-se, inclusive, dizer 
que no momento a maioria das enzimas comercializadas é de fontes microbianas. 
Apenas para citar alguns exemplos, temos as enzimas amilolíticas – atuam na hi-
drólise do amido; fontes: Bacillus subtilis, Aspergillus oryzae, A. niger,A. flavus e 
A. awamori; glicose oxidase – oxida a glicose em ácido glicônico; fontes: A. niger, 
Penicillium amagasakiense e P. notatum – lactase – hidrolisa a lactose do leite; 
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fontes: Saccharomyces fragilis, Zygosaccharomyces lactis –; lípase – hidrolisa 
triglicérides; fontes: A. niger e Rhysopus sp –; proteases – hidrolisam proteínas; 
fontes: B. subtilis, A.oryzae, A. flavus, Endothia parasítica e Mucor pusillus.
Produção de enzimas por microrganismos
Atualmente, pela cultura de microrganismos específicos se produz quantidades 
muito grandes de enzimas. Em condições preestabelecidas e controladas em reci-
pientes específicos denominados fermentadores que podem ter capacidade para até 
150.000 litros de uma solução líquida com todos os nutrientes que o microrganis-
mo precisa para se desenvolver e depois com etapas subsequentes para purificar e 
remover impurezas e extrair as enzimas.
Microrganismo Matérias-primas Meio de cultura
Esterilização
Células
Separação 
das Células
Caldo fermentado
Recuperação Produto
Produto Tratamento e�uentes
Inóculo
Laboratório
Inóculo
Industrial
Esterilização
do Ar
BIORREATOR
INDUSTRIAL
Ar
Compressor
Figura 4 – Esquema de um Bioprocesso
Tabela 1 – Exemplos de enzimas e suas funções
Mercado Enzima Função
Panificação
Alfa-amilase
Amilas e matogênica
Hemiceluase (xilanase)
Glicose oxidas e protease
Decomposição do amido.
Mantém o pão fresco por mais tempo.
Estabilidade da massa melhora a cor e o sabor do pão.
Amidos
Glicose isomerase
Alfa amilase
Pulunase
Exemplo: modificação e conversão do amido em dextrose ou xaropes ricos em frutose.
Laticínios Quimosina Protease Coagulante na produção de queijos: hidrólise de proteínas de soro coalhado.
Destilação Alfa amilaseProtease
Decomposição do amido.
Decomposição de proteínas.
Cervejas
Beta-glicanase
Alfa-amilase
Alfa acetolactato 
decarboxilase
Pupulanase
Protease
Para liquefação, clarificação e como suplemento de enzimas do malte.
Acelera a filtração do mosto da cerveja.
Evita a formação de bruma.
Decomposição de proteínas.
Fonte: https://bit.ly/2IALLO9
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UNIDADE Enzimas de Interesse em Tecnologia de Alimentos
Figura 5 – Esquema das principais etapas no processo de produção da cerveja
Fonte: cib.org
Fermentação
Há muito tempo, a humanidade vem consumindo alimentos fermentados que, 
além de conferir às matérias-primas utilizadas um sabor agradável, também pro-
longam a durabilidade dos alimentos, como é o caso do iogurte. Embora alguns 
microrganismos façam mal à saúde, alguns são de grande importância e não nos 
fazem mal, podendo até conferir benefícios à saúde, como os leites fermentados. 
Estes podem melhorar a flora intestinal, fortalecer o sistema imunológico, auxiliar 
no combate ao colesterol, entre outros benefícios.
Fermentação é um processo anaeróbio de transformação de uma substância em 
outra, produzida a partir de microrganismos, tais como bactérias e fungos, denomi-
nados fermentos, podem ser classificadas em dois tipos de fermentação, segundo a 
utilização de ar na reação como:
• Fermentação aeróbica: ocorre na presença de oxigênio do ar. Exemplo: fer-
mentação do ácido cítrico e da penicilina.
• Fermentação anaeróbica: ocorre na ausência de oxigênio. Exemplo: na 
fermentação da cerveja, do vinagre, do iogurte, do vinho e até em câimbras 
(ácido lático).
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Acredita-se que sejam capazes até de prevenir determinados tipos de câncer 
no estômago e no intestino. Os benefícios do iogurte estão diretamente ligados ao 
aparelho digestivo, regulando o intestino e combatendo também prisão de ventre. 
O iogurte é produzido através da fermentação do leite. Entre as fermentações utiliza-
das em alimentos destacam-se como as mais importantes a fermentação alcoólica , 
a fermentação acética e a fermentação láctica.
Fermentação Láctea
Trata-se de uma oxidação anaeróbica parcial de carboidratos com a produção 
final de ácido lático, além de várias outras substâncias orgânicas. As bactérias utili-
zadas industrialmente são as anaeróbias e microaerófilas, para a produção de alguns 
tipos de ácido ou para a produção de alimentos. Os fungos também são usados na 
produção de ácidos por via fermentativa. O ácido lático, na indústria de alimentos, é 
utilizado para a fabricação de sucos, picles, embutidos como salame e alguns tipos 
de presuntos, refrigerantes, iogurtes e conservação de carnes. Para a produção do 
ácido lático são escolhidas, preferencialmente, as bactérias do gênero Lactobacillus e 
Streptococcus. É possível utilizar as duas ou escolher uma delas. A escolha depende 
do carboidrato aplicado como reagente e da temperatura que será empregada:
• Lactobacillus delbrueckii: temperatura na faixa de 45 – 50°C; 
• Streptococcusl actis: temperatura de aproximadamente 30°C; 
• Lactobacillus bulgaricus: catalisador quando lactose é utilizada como substrato.
O sabor azedo do leite fermentado se deve ao ácido lático formado e elimina-
do pelos lactobacilos. O abaixamento do pH causado pelo ácido lático provoca a 
coagulação das proteínas do leite e a formação do coalho, usado na fabricação de 
iogurtes e queijos.
Para a fermentação industrial são usados tanques de aço inoxidável. Na sua par-
te inferior há um tubo que auxilia na injeção de vapor, que serve como regulador da 
temperatura. O ácido lático é altamente corrosivo, portanto, são necessários alguns 
cuidados. O tântalo e a prata resistem ao ácido lático, apesar do alto custo; já o 
níquel também resiste bem e possui custo menor. Naprodução, a temperatura deve 
ser mantida em torno de 43°C e o tempo de fermentação é de 42 horas. A cada 
6 horas é inserida uma suspensão de hidróxido de cálcio a fim de se controlar 
o valor de pH (faixa favorável em torno de 5,0 – 5,8). O pH deve ser constante 
 durante todo o experimento, pois o aumento da acidez leva a inibição do processo 
de fermentação. É importante que ao final da fermentação alguns cuidados sejam 
tomados. O primeiro é aquecer o material até 82°C com o objetivo de destruir os 
microrganismos. Se a matéria-prima tiver sido soro de leite, a temperatura atingida 
deve ser de 96°C para que a lactalbumina produzida seja precipitada. O próximo 
passo é elevar o pH do meio em torno de 12, com lixívia de cálcio, e aquecer em 
fogo brando por 20 a 30 minutos. Esse processo ocasiona a precipitação do lactato 
de cálcio que pode ser separado por filtração.
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UNIDADE Enzimas de Interesse em Tecnologia de Alimentos
Fermentação Cítrica
O ácido cítrico, atualmente, é obtido por oxidação parcial aeróbica de car-
boidratos (principalmente sacarose) e pela ação de certos fungos, entre os quais 
Aspergillus niger, A. wentii, Mucor spp. etc. É muito utilizado nas indústrias de 
alimentos, refrigerantes, medicamentos, tintas e outras. Antigamente era extraído 
de frutos cítricos.
Na indústria alimentícia, o ácido cítrico é usado como acidulante, agente intensi-
ficador de sabor, antioxidante em óleos e gorduras, agente tamponante em geleias, 
gelatinas e estabilizante. Também é usado como antibacteriano, pois além de aci-
dificar o meio, apresenta ação quelante de íons cálcio. Atualmente, a produção se 
dá por fermentação aeróbia realizada por fungos da espécie Aspergillus niger. Para 
que isso ocorra, existem mais de um processo: 
• Em superfície 
 » Meio de cultura sólido: Também chamado de Processo Koji, consiste no 
desenvolvimento do fungo em superfícies sólidas, com teor de umidade de 
cerca de 70%. São utilizados bastante resíduos agroindustriais, como cas-
cas e bagaços, o que torna este processo muito importante. Primeiramente, 
o substrato deve ser esterilizado e ter seu pH ajustado na faixa de 4,5 a 6,0. 
Quando o farelo está numa temperatura de 30 a 36°C, é inoculado com 
esporos de uma cepa específica de A. niger e o preparado Koji (que con-
tém amilases e proteases) são colocados em um biorreator, normalmente 
em bandejas (com profundidade de 3 a 5 cm), para aumentar a superfície 
de contato com o ar. A temperatura deve ser mantida entre 28 e 30ºC 
com um tempo de fermentação de 4 a 6 dias. Para aumentar a produção, 
pode-se adicionar de 3 a 7% de massa filtrada (filtercake) de fermentação 
de ácido glutâmico.
 Depois do tempo necessário, ele é recolhido, colocado em percoladores e 
o ácido cítrico é extraído com água. Porém, apresenta algumas limitações 
para a utilização industrial: dificuldade de remoção de calor devido à baixa 
condutividade térmica da matéria; tipos de substratos limitados e a dificuldade 
de se medir parâmetros como pH, oxigênio dissolvido; quantidade de água e 
concentração do substrato no estado sólido. Industrialmente, a matéria prima 
mais utilizada nesse processo é o farelo de trigo.
 » Meio Cultura líquido: Nesse processo, a fermentação ocorre na superfície 
de meios líquidos. Foi a primeira técnica a ser desenvolvida e é utilizada devi-
do a sua facilidade de operação e instalação, e também por apresentar baixo 
custo energético. Inicialmente, é necessária a inoculação com A. niger do 
mosto (líquido com grande quantidade de açúcares, como o sumo das frutas), 
e este preparo é distribuído em bandejas rasas feitas de alumínio com alto 
teor de pureza ou de aço inoxidável. Durante 5 a 6 dias, sopra-se ar úmido 
sobre o mosto, sendo utilizado depois o ar seco. Os esporos começam a 
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 germinar dentro de 24 horas e o micélio cobre a superfície do mosto. Após 
oito ou dez dias, há uma redução da concentração de açúcares no mosto de 
20 a 25% (inicial) para 1 a 3% (final). Quando a fermentação terminar, o 
mosto pode ser drenado e substituído por outro novo. A matéria-prima mais 
comum para formação do mosto é o melaço de cana e de beterraba, que 
contém de 50 a 60% de sacarose e que não pode ser removida por simples 
cristalização. O pH do meio de cultura para a produção de ácido cítrico é 
usualmente de 5 a 6 (faixa inicial), caindo na fase de germinação do esporo 
rapidamente para a faixa de 1,5 a 2,0 devido à remoção de íons amônio do 
meio. Se aumentar ou for ajustado para aproximadamente 3,5 depois da 
 mudança inicial, ocorre a formação de ácido oxálico no micélio que, às vezes, 
é excretado para o meio e dificulta a purificação do ácido cítrico.
 » Submerso: Esse processo é o mais utilizado industrialmente, devido requerer 
um espaço pequeno, menos mão de obra e alta taxa de produção. A fermen-
tação é realizada em fermentadores aerados do tipo torre ou STR (Sterred 
Tank Reactor – Reatores agitados mecanicamente), feitos de aço inoxidá-
vel para impedir a lixiviação de metais pesados que interfiram na produção 
de ácido como matéria-prima fonte de carboidratos. É recomendado utilizar 
açúcares como glicose e sacarose em concentrações 120 a 250g/L, pois, 
 devido a sua fácil metabolização, favorecem a obtenção de melhores rendi-
mentos e taxas de produção. O meio de cultura deve então ser esterilizado, 
através da passagem de vapor com fluxo turbulento em tubos de trocadores 
de calor com camisas de vapor e imediatamente resfriado, até aproximada-
mente 30°C, em outro trocador de calor.
Fermentação Butírica
Geralmente está associada ou ocorre depois da fermentação lática. É a reação 
química realizada por bactérias anaeróbias, através da qual se forma metabolica-
mente o ácido butírico acético, fórmico, CO2, álcoois etc. Esse processo foi desco-
berto por Louis Pasteur em 1861 e é realizado por bactérias do gênero Clostridium 
e se caracteriza pelo surgimento de odores pútridos e desagradáveis.
Fermentação Alcoólica
 É o processo que por meio de certos carboidratos, principalmente a sacaro-
se, glicose e frutose, são transformados em álcool etílico (ou etanol) leveduras 
e algumas bactérias, destacando-se os chamados “fungos de cerveja” da espé-
cie Saccharomyces cerevisiae, são os responsáveis por esta reação. Utilizam-se 
os dois produtos dessa fermentação: o álcool etílico empregado há milênios na 
 fabricação de bebidas alcoólicas (vinhos, cervejas, cachaças etc.), e o gás carbô-
nico importante na fabricação do pão, um dos mais tradicionais alimentos da 
humanidade. Mais recentemente têm-se utilizado esses fungos para a produção 
industrial de álcool combustível.
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UNIDADE Enzimas de Interesse em Tecnologia de Alimentos
Fermentação Acética 
Consiste na oxidação parcial aeróbica do álcool etílico com produção de ácido 
acético. É realizada por bactérias denominadas acetobactérias, produzindo ácido acé-
tico e CO2, sendo que as espécies mais comuns são: Acetobacter aceti, Acetobacter 
pasteurianus, Acetobacter xylinum, Acetobacter schützenbachii e Gluconobacter 
oxydans. As bactérias acéticas constituem um dos grupos de microrganismos de 
maior interesse econômico, devido a sua função na produção do vinagre e pelas alte-
rações que provocam nos alimentos e bebidas. Esse processo é utilizado na produção 
de vinagre comum, do ácido acético industrial, na deterio ração de bebidas de baixo 
teor alcoólico e na de certos alimentos.
Fermentação alcoólica
Nesse processo, os produtos são produzidos em frações equimolares, sendo que 
uma molécula de glicose é capaz de reagir e resultar em duas moléculas de ácido 
etílico, duas moléculas de dióxido de carbono e 33 calorias. Entretanto, a molécula 
de glicose passa por um processo anaeróbio através de doze etapas intermediárias, 
antes de ser transformada em etanol e gás carbônico. Formam também vários outros 
produtos constituintes do vinho. O mosto da uva apresenta proporções iguais de 
glicose e frutose, mas durante o processo de fermentação alcoólica coma espécie de 
levedura mais comumente empregada, Saccharomyces ellipsoideus , a glicose é fer-
mentada mais rapidamente e a relação glicose/frutose decresce durante o processo. 
A temperatura da fermentação é extremamente importante: a temperatura baixa per-
mite obter alto rendimento em álcool, não somente pela fermentação mais completa, 
mas também por minimizar a perda por evaporação. A temperatura também afeta 
a velocidade da fermentação e a natureza e quanti dade de compostos secundários 
formados. A temperatura ótima para a fermentação na maioria das leveduras de vi-
nhos é de 25 a 30°C, embora existam leveduras que atuam ao redor de 10°C. Para 
a fermentação de vinho branco recomenda-se manter a temperatura de fermentação 
abaixo de 20°C e, no caso de vinho tinto, nunca superior a 30°C (AQUARONE 
et al., 2002). A aeração é necessária para a multiplicação de leveduras.
Importante!
• Fermentação alcoólica: Realizada por diversos microrganismos, bastante utilizada 
na fabricação de bebidas alcoólicas, como a cerveja, o vinho, entre outros. Produz 
como principal produto o álcool. 
• Fermentação acética: Largamente utilizada na indústria de alimentos, utiliza micro-
-organismos como as bactérias acéticas, com a finalidade de produzir, por exemplo, o 
vinagre, gerando o ácido acético como principal composto. 
• Fermentação láctica: É aplicada na produção de diversos alimentos, tanto de origem 
vegetal, como picles, chucrute e azeitonas, quanto de origem animal, como queijos, 
iogurtes e salames. A fermentação láctica é assim chamada porque produz o ácido lác-
tico como composto principal. É um processo bioquímico realizado por bactérias lácti-
cas como o Lactobacillus delbrueckii, o Lactobacillus bulgaricus, o Lactobacillus pentosus, 
o Lactobacillus casei, o Lactobacillus leichmannii e o Streptococcus lactis, entre outros.
Em Síntese
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• Complete seus conhecimentos acessando o link disponível em: https://bit.ly/2FQjxxE.
• Tecnologia das Fermentações: Processos Fermentativos.
Disponível em: https://bit.ly/2YN6EgI.
Ex
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• Veja como é feita produção do vinho. Disponível em: https://youtu.be/kGY3KG3EdfE.
• Veja como é feita a produção do queijo. Disponível em: https://youtu.be/xTeJgTqruJA.
• Veja como é feita a produção da cerveja. Disponível em: https://youtu.be/1Ncaiw4T5t0.
Ex
pl
or
Biorreatores
Denominam-se biorreatores, reatores bioquímicos ou reatores biológicos, os re-
atores químicos nos quais ocorrem uma série de reações químicas catalisadas por 
biocatalisadores. Os biocatalizadores podem ser enzimas ou células vivas (microbia-
nas, animais ou vegetais). Encontram-se na literatura várias formas de classificar os 
biorreatores, como por exemplo:
Quanto ao tipo de biocatalisador:
• reatores enzimáticos: as reações ocorrem na ausência de células vivas;
• reatores com células vivas: as reações ocorrem na presença de células vivas.
Quanto a configuração do biocatalisador: 
• células / enzimas livres ou imobilizadas;
Veja o funcionamento de um biorreator no link disponível em: https://youtu.be/3xBwrte1bgE.
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UNIDADE Enzimas de Interesse em Tecnologia de Alimentos
Material Complementar
Indicações para saber mais sobre os assuntos abordados nesta Unidade:
 Vídeos
Receita Queijo Minas Frescal
Assista o vídeo sobre a produção de queijo minas frescal.
https://youtu.be/xTeJgTqruJA
 Leitura
Natureza e Função das Enzimas nos Alimentos
Para complementar seus conhecimentos veja o artigo que aborda sobre a natureza e 
funções das enzimas nos alimentos.
https://bit.ly/2TTWSFV
Produção industrial de enzimas e aplicações no processo cervejeiro: uma revisão da literatura
https://bit.ly/2FWaWuJ
Fermentação – O que é Fermentação?
Revisão sobre fermentação.
https://bit.ly/2FNmbo3
Conselho de Informações sobre Biotecnologia
Discussão sobre a utilização da Biotecnologia a nosso favor.
https://bit.ly/2Ib1MMl
Função e Aplicação das Enzimas na Indústria Alimentícia
Artigo sobre as funções e aplicações das enzimas nos alimentos.
https://bit.ly/2IALLO9
Os Tipos de Enzimas e sua Aplicação nos Alimentos
Artigo sobre tipos de enzimas e suas utilizações em alimentos.
https://bit.ly/2yoIVu8
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Referências
COELHO, M. A. Z.; SALGADO, A. M.; RIBEIRO, B. D. Tecnologia Enzimática. 
Rio de Janeiro: Editora EPUB, 2008.
FERREIRA, J. Fermentação. Salvador, BA, 2007. Disponível em: <https://www.
passeidireto.com/arquivo/30134503/biotecnologia-de-alimentos>. Acesso em: 23 
out. 2018 .
OLIVEIRA, M. N. Tecnologia de produtos lácteos funcionais. São Paulo: Atheneu , 
2009. v.1.
LIMA, U.A. et al. Tecnologia das fermentações. São Paulo: Edgar Blücher, 1975. 
v.1. 285p.
MAGDALENA, B.C. et al. Fermentação:  experimentos, teoria e práticas da 
 população. Porto Alegre: UFRGS. Colégio de Aplicação, [1993?]. 60p. Apostila do 
Curso de Extensão em Biologia.
MATZ, S.A. et al. Bakery: technology and egineering. Westport, Connecticut: 
The Avi Plublishing Company, 1960. 669p.
SALINAS, R.D. Alimentos e nutrição: introdução à bromatologia. 3.ed. Porto 
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VITTI, P. Pão. In: LIMA, U.A. et al. Biotecnologia industrial: biotecnologia na 
produção de alimentos. São Paulo: Edgard Blücher, 2001. v.4, p.365-386.
BRT. Serviço Brasileiro de Resposta Técnicas. Disponível em: <http://www.
respostatecnica.org.br/dossie-tecnico/downloadsDT/NTY3Ng==>. Acesso em: 
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