Aula 2 Enzimas1

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Faculdades Associadas de Uberaba- FAZU
Curso: Engenharia de Alimentos
Disciplina: Engenharia bioquímica
ENZIMAS
Enzimas
Aceleram consideravelmente a velocidade das reações químicas em sistemas biológicos, quando comparadas com as reações correspondentes não catalisadas;
Para ser classificada como enzima, a proteína deve...
Apresentar extraordinária eficiência catalítica;
Demonstrar alto grau de especificidade em relação ao seus substratos e produtos;
Acelerar a velocidade das reações em 106 e 1012 vezes mais que as reações correspondentes não catalisadas;
Não ser consumida ou alterada ao participar da catálise
Não alterar o equilíbrio das reações.
Uso industrial das enzimas
Proteases – Utilizadas em detergentes para melhorar a remoção de manchas de origem biológica, como sangue e molhos;
Pectinase - Utilizada na indústria de geléias para promover a máxima extração de líquido das frutas;
A amiloglucosidase é usada para converter o açúcar em amido no processo de produção de álcool;
As lipases são adicionadas ao leite durante a produção de queijo, principalmente para dar sabores.
Especificidade da enzima
Inibição de reação
Mecanismo enzimático
São 4 os mecanismos principais através dos quais as enzimas aceleram uma reação, aumentando a formação de moléculas de substrato em produto:
Catálise Ácido-Base  que ocorre com a participação de aminoácidos com cadeias laterais ionizáveis, capazes de doar ou liberar prótons durante a catálise.
 Torção de Substrato, que depende da torção do substrato induzida pela ligação do mesmo com o sítio de ligação da enzima, alcançando o estado de transição e estimulando sua conversão em produto.
 
Catálise Covalente, que resulta do ataque nucleofílico ou eletrofílico de um radical do sítio catalítico sobre o substrato, ligando-o covalentemente à enzima e induzindo a sua transformação em produto.
 Efeito de Diminuição da Entropia, as enzimas ajudam no posicionamento e na definição da estequiometria correta da reação, facilitando os mecanismos.
Mecanismo enzimático
Reações catalisadas por enzimas
Fatores que influenciam a ação enzimática
Fatores que influenciam a ação enzimática
pH
Efeito do pH na atividade enzimática de diferentes enzimas
Ligeiras mudanças no pH podem provocar a desnaturação da proteína; 
A pepsina do estomago apresenta um ótimo de atividade a pH= 2
A fosfatase alcalina do intestino apresenta um ótimo a pH= 12
A renina na coagulação do leite, pH= 5,5
A papaína, pH= 7-8
A faixa ótima para a maioria das enzimas se encontra entre 4,5 a 8,0 
Fatores que influenciam a ação enzimática
Fatores que influenciam a ação enzimática
Temperatura
Efeito da temperatura na velocidade da reação enzimática
Em geral, os aumentos de temperatura aceleram as reações enzimáticas:
A cada 10°C de aumento, a velocidade da reação se duplica;
A partir de certa temperatura, as proteínas começam a se desnaturar;
Em geral...
 30ºC a 40ºC – maioria apresenta ótimo de atividade;
 45ºC a 50ºC – inicia-se o processo de desnaturação térmica;
 acima de 50ºC – rápida desnaturação
Fatores que influenciam a ação enzimática
Muitos processos utilizam o aumento da temperatura para inativar as enzimas;
Branqueamento de frutas e vegetais: 
Forma de esterilização rápida – inativação das principais enzimas degradativas (fenolases, lipoxidases, peroxidases, etc.)
A peroxidase e a fenolase podem ser utilizadas como parâmetros de controle para a eficiência do branqueamento.
Fatores que influenciam a ação enzimática
Pasteurização de sucos de fruta 
Inativação de enzimas pécticas
Pasteurização do leite
Inativação da fosfatase alcalina
Fatores que influenciam a ação enzimática
Fatores que influenciam a ação enzimática
Concentração de enzima
Efeito da concentração de enzima na velocidade da reação enzimática;
Fatores que influenciam a ação enzimática
Concentração do substrato
Efeito da concentração do substrato na velocidade da reação enzimática;
Produção de enzimas
As enzimas podem ser provenientes de:
Tecidos de origem vegetal;
Tecidos de origem animal;
Microrganismos
Processo de obtenção
Produção: Fermentação, produção agropecuária ou cultivo “in vitro”
Recuperação: Separação, extração e concentração
Purificação: Varia com o tipo de catalisador
Formulação: Normalização do produto enzimático
Produção de enzimas
Produção de enzimas
Ainda se produz um número importante de enzimas de tecidos animais e vegetais;
Renina, usada na elaboração de queijos
Amilases para a preparação do mosto
As enzimas de origem vegetal são produzidas em grande parte como subprodutos da atividade agrícola;
As enzimas de origem animal se obtém de subprodutos de matadouros;
Produção de enzimas
As enzimas de tecidos requerem um processo de ruptura celular para a sua recuperação;
A extração é uma operação simples e de baixa incidência nos custos de produção;
Produção de enzimas de origem vegetal
Papaína
É um constituinte do látex do fruto verde do mamão;
O látex bruto seco em pó – papaína
Produção de papaína
Papaína do látex
Obtido de 3 -4 incisões longitudinais na casca do fruto verde;
Coagulação acelerada pelo contato com água;
Coagulação retardada pela adição de substâncias químicas;
Quando adicionado água, faz-se necessário a adição de cloreto de sódio, com objetivo de precipitar a parte sólida do látex;
Esse preparado é conhecido como papaína bruta.
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Produção de enzimas de origem vegetal
Aplicações da papaína
Clarificação da cerveja;
Amaciamento de carnes
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Produção de enzimas de origem vegetal
Bromelina
Enzima proteolítica;
Obtida do talo e fruto do abacaxi
Produção de Bromelina
Através da moagem, prensagem, filtração e precipitação (Sulfato de amônio, metanol, acetona, ...) do suco do talo ou fruto do abacaxi.
Aplicação:
Clarificação da cerveja;
Amaciamento de carnes
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Produção de enzimas de origem vegetal
Malte
Obtido da cevada
Proteases, lipases, oxirredutases, hemicelulases e amilases
Produção do malte
Após a germinação é feita a secagem: Paralisação da atividade biológica do grão e reduzir teor de umidade.
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Produção de enzimas de origem animal
Obtidas de tecido específico;
São extraídas em solução aquosa;
Pancreatina
Extraída de pâncreas de porco;
Apresenta atividade amilolítica, proteolítica e lipolítica;
Processo de produção
Pâncreas frescos ou congelados são triturados junto com o tecido duodenal;
Tripsina presente no duodeno inicia a ativação da enzima;
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Produção de enzimas de origem animal
Massa é seca em secadores a vácuo e depois desengordurada através da extração com éter de petróleo;
Flocos são secos em secadores a vácuo para remoção dos solventes e moídos em moinho a um pó fino e peneirado;
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Produção de enzimas de origem animal
Renina
 Extraída de estômago de bezerro;
Apresenta atividade proteolítica;
Utilizada na produção de queijos;
Processo de produção
Extração do estômago do bezerro alimentado somente com leite;
Lavagem e cortes em tiras do estômago;
Extração do coalho com uma solução de cloreto de sódio (12-20%);
Filtra-se e purifica-se a solução por precipitação salina;
Acidificação.
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Produção de enzimas de origem microbiana
Aplicação industrial: Bactérias, fungos filamentosos e leveduras;
 Produção de enzimas extracelulares industriais: Bacillus e Aspergillus- 80 -85% do mercado de enzimas extracelulares
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Produção de enzimas de origem animal
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