Unidade 4 – PRODUÇÃO DE ALIMENTOS E SUSTENTABILIDADE
Unidade 4 – PRODUÇÃO DE ALIMENTOS E SUSTENTABILIDADE
Unidade 4 – PRODUÇÃO DE ALIMENTOS
E SUSTENTABILIDADE
Qual a importância dos microrganismos na
indústria alimentar?
Queijo
Vinho
Pão
Cerveja
Os
microrganismos
são essenciais
na produção
de alimentos
Vinagre
Iogurte
Unidade 4 – PRODUÇÃO DE ALIMENTOS
E SUSTENTABILIDADE
Considera-se que
a produção de
queijo (produzido
a partir do leite
de cabra
coalhado) foi
iniciada pelos
árabes.
As referências ao
vinho remontam há
3000 anos,
tornando-se um
importante produto
comercial desde a
Antiguidade.
Qual a importância dos microrganismos na
indústria alimentar?
A produção de compotas e
picles permite conservar os
alimentos por longos períodos
de tempo, pois os elevados
teores de açúcar e ácidos
inibem o crescimento da
maioria dos microrganismos
contaminantes.
Desde a Antiguidade que o Homem
recorre aos microrganismos.
A salga e a seca
permitem
desidratar os
alimentos e
inibir o
crescimento de
microrganismos.
Unidade 4 – PRODUÇÃO DE ALIMENTOS
E SUSTENTABILIDADE
Quais são os processos metabólicos que tornam os
microrganismos úteis na indústria alimentar?
Algumas bactérias podem
degradar o álcool em ácido
acético, diminuindo o pH
dos alimentos. É essencial
na formação do vinagre.
O ácido pirúvico pode ser
degradado em álcool etílico,
com a libertação de CO2.
É essencial na produção de
bebidas alcoólicas e pão,
sendo realizado por
leveduras.
A conversão do ácido
pirúvico em ácido láctico
é essencial na produção
dos derivados do leite,
como os iogurtes, por
exemplo.
Unidade 4 – PRODUÇÃO DE ALIMENTOS
E SUSTENTABILIDADE
Que relação existe entre a actividade enzimática e a
velocidade das reacções?
As enzimas diminuem a energia de activação das reacções,
sem afectar a quantidade de energia livre (ΔG).
As enzimas permitem aumentar a velocidade de reacção,
sendo essenciais no metabolismo de todos os seres vivos.
No entanto, mesmo na presença de enzimas, a velocidade
atinge um valor máximo, a partir do qual se mantém
constante.
Unidade 4 – PRODUÇÃO DE ALIMENTOS
E SUSTENTABILIDADE
Como actuam as enzimas nas reacções?
Ocorre uma diminuição da concentração dos
substratos (reagentes), que são degradados.
Pelo contrário, ocorre a síntese de produtos a
partir dos substratos.
As enzimas formam um complexo com os
substratos, que deixa de existir no final,
quando a concentração de substratos é
reduzida.
A concentração da enzima livre diminui, mas
retoma aos valores iniciais no final da reacção.
As enzimas catalizam as reacções químicas, aumentando a velocidade de conversão dos substratos
em produtos, sem se consumirem nas reacções.
Unidade 4 – PRODUÇÃO DE ALIMENTOS
E SUSTENTABILIDADE
O centro activo da
enzima apenas
reconhece os reagentes
(substratos) específicos.
Estas interacções
permitem um correcto
posicionamento dos
reagentes que reagem,
originando os produtos.
Como actuam as enzimas nas reacções?
Ocorrem interacções
entre os reagentes e o
centro activo da enzima.
Após a reacção, os
produtos libertam-se e a
enzima fica livre para
reagir com mais
reagentes, não se
gastando neste processo.
Unidade 4 – PRODUÇÃO DE ALIMENTOS
E SUSTENTABILIDADE
Como actuam as enzimas nas reacções?
As enzimas podem favorecer o estabelecimento
de ligações químicas ou a sua ruptura.
É a estrutura molecular do centro activo que
define a afinidade das enzimas para
determinados substratos.
Este modelo de actuação enzimático designa-se por modelo de chave-fechadura.
Unidade 4 – PRODUÇÃO DE ALIMENTOS
E SUSTENTABILIDADE
Qual a importância de conhecer os factores
que afectam a actividade enzimática?
Diversos Factores que afectam a
actividade enzimática
Concentração
enzimática
Concentração
do substrato
Temperatura
pH
Cofactores
Unidade 4 – PRODUÇÃO DE ALIMENTOS E SUSTENTABILIDADE
O aumento do
teor de enzimas
permite
aumentar a
velocidade de
conversão dos
substratos em
produtos.
Para concentrações
elevadas, todos os
centro activos
ficam saturados,
com estabilização
da velocidade
máxima da
reacção.
Com o aumento da concentração de substrato aumenta a
velocidade da reacção.
Unidade 4 – PRODUÇÃO DE ALIMENTOS E SUSTENTABILIDADE
O pH influencia a
carga dos
aminoácidos que
compõem a
enzima.
A maioria das enzimas,
nomeadamente as humanas,
actuam para valores óptimos
de temperaturas próximos de
37 ºC.
Para temperaturas
elevadas ocorre a
desnaturação
definitiva das
enzimas.
Como a carga é
importante na
estrutura
tridimensional
dos centros
activos,
influenciará a
actividade das
enzimas.
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Muitas enzimas necessitam de
outros compostos (cofactores) para
actuarem
Apoenzima
Cofactores
Inorgânicos
Orgânicos
Unidade 4 – PRODUÇÃO DE ALIMENTOS E
SUSTENTABILIDADE
Existem compostos que se ligam
à enzima, afectando a sua
funcionalidade:
Como é que as células, nomeadamente os
microrganismos, regulam a actividade das enzimas?
Indutores
Artificiais
Inibidores
Naturais
Inibição competitiva
O inibidor liga-se ao centro activo,
competindo com o substrato, e
diminuindo a actividade da enzima.
Inibição não competitiva
O inibidor liga-se numa região
distinta do centro activo – a região
alostérica, diminuindo a actividade
da enzima.
Indução
A ligação do indutor provoca
modificações no centro activo,
permitindo a actuação enzimática.
Unidade 4 – PRODUÇÃO DE ALIMENTOS E
SUSTENTABILIDADE
Como regular a actividade de enzimas
organizadas em vias metabólicas?
O produto final
liga-se à primeira
enzima, inibindo-a e diminuindo a
actividade de
toda a via.
O produto de
uma reacção
enzimática é
o substrato
da reacção
seguinte.
A elevada
actividade da via
metabólica
provoca o aumento
da concentração
do produto final.
Numa via metabólica, uma série de enzimas participam
na conversão de um substrato a um produto final.
Unidade 4 – PRODUÇÃO DE ALIMENTOS E
SUSTENTABILIDADE
Desde a Antiguidade que o Homem dispõe de
técnicas de conservação de alimentos:
Como resolver os problemas de alimentação ao nível da
produção, melhoramento e conservação de alimentos?
Actualmente, é usual a introdução de aditivos
na maioria dos alimentos
Os aditivos visam melhorar a textura, a
consistência, estabilizar os alimentos, conserválos por mais tempo ou realçar o seu sabor.
 salga;
 soluções de açúcar;
 tratamento térmico;
 desidratação (secagem);
 acidificação (produção de picles);
 fumagem.
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Para além dos aditivos, pode-se optar:
Criação de atmosferas modificadas
Vácuo
Baixas pressões
Elevadas
concentrações
de gases
Congelamento
Liofilização
Irradiação
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Pasteurização
O tratamento térmico permite destruir os
microrganismos e respectivas estruturas
reprodutoras (esporos, por exemplo).
O leite não sofre alterações significativas no seu
sabor e composição nutricional.
O leite é aquecido a 62,8 ºC durante 30 minutos.
Os organismos patogénicos são destruídos.
O aquecimento a 72,8 ºC durante 15 segundos
permite destruir as estruturas reprodutoras mais
resistentes, como os esporos.
Unidade 4 – PRODUÇÃO DE ALIMENTOS E SUSTENTABILIDADE
A modificação do cultivo de plantas permitiu
aumentar a produção de alimentos
Reprodução selectiva
Melhoramento
tradicional, com selecção
dos indivíduos
reprodutores, cujo
cruzamento permitirá
obter descendentes com
as características
pretendidas.
Revolução Verde
Aumento da produção
por processos de:
•mecanização;
• fertilizantes químicos;
• pesticidas;
• introdução de novas
espécies.
Que modificações têm
ocorrido no cultivo de
plantas e na criação de
animais?
“Revolução biotecnológica”
A cultura de células e tecidos vegetais in
vitro permitirá revolucionar toda a
produção vegetal.
Produção de organismos transgénicos
(resistentes a secas, solos salinos, com
maiores rendimentos e capazes de resistir
a doenças, etc.).
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Micropropagação
Como se processa a cultura de
células e tecidos vegetais in vitro?
A cultura de células no laboratório permite obter um elevado número de
descendentes, geneticamente iguais e a custos reduzidos.
!
Cuidados a ter
A escolha do material a utilizar
nas culturas é fundamental no
sucesso das experiências.
Todo o material deve ser
esterilizado, devendo
trabalhar-se permanentemente
em condições de assepsia para
evitar as contaminações das
culturas.
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Unidade 4 – PRODUÇÃO DE ALIMENTOS E SUSTENTABILIDADE
Estão a ser criados animais
geneticamente modificados para
produzirem proteínas específicas
no leite, com interesse
farmacológico ou nutricional.
Muitos animais encontram-se a ser
geneticamente modificados para
resistirem a agentes patogénicos.
As taxas de crescimento e
reprodução têm aumentado, com
o (ab)uso de antibióticos e
hormonas de crescimento.
Quais são as principais
modificações na criação de
animais?
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Como tem variado a produção de
organismos geneticamente
modificados?
A maioria dos OGM
são organismos
vegetais,
essencialmente
plantas com
interesse
económico.
Unidade 4 – PRODUÇÃO DE ALIMENTOS E
SUSTENTABILIDADE
Qual é a importância do controlo de pragas
no aumento da produção de alimentos?
Muitos organismos constituem-se como pragas, alimentando-se de plantas e animais, diminuindo
a disponibilidade de alimentos e agravando o problema da fome e subnutrição.
Controlo natural
O controlo de pragas
pode processar-se:
Uso de pesticidas (biocidas)
Unidade 4 – PRODUÇÃO DE ALIMENTOS E
SUSTENTABILIDADE
Como implementar um programa de
controlo biológico de pragas?
A aplicação de programas de controlo obriga
ao conhecimento dos ciclos de vida:
• diminuir a população de
pragas;
• afectar o
desenvolvimento de um
dos estádios de vida;
• diminuir os impactes
económicos.
Unidade 4 – PRODUÇÃO DE ALIMENTOS E SUSTENTABILIDADE
Nesta espécie, a aplicação do
biocida
apenas
afecta
o
desenvolvimento da fase larvar
(espectro de acção).
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A persistência
dos diferentes
biocidas depende
da sua acção.
Intensidade de
actuação
Tempo de
actuação
A sua aplicação tem de ser em simultâneo com a fase
larvar, durante os meses de Verão.
Unidade 4 – PRODUÇÃO DE ALIMENTOS E SUSTENTABILIDADE
Em que consiste o controlo
natural de pragas e quais as
principais vantagens?
Os métodos naturais
baseiam-se:
nas relações bióticas
entre os organismos.
na captura com o
uso de feromonas.
na esterilização de
machos.
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Uso de
Feromonas tem diversas
vantagens:
são inócuas para o Homem e para o ambiente;
respeitam o equilíbrio ecológico, etc.
As feromonas atraem os insectos de uma dada espécie,
sendo colocadas em difusores associados a armadilhas,
onde os insectos são aprisionados e acabam por morrer.