Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Faculdade de Tecnologia
Campus Regional de Resende
Departamento de Química e Ambiental
Processos Bioquímicos
ENZIMAS
Profa: Denise Godoy
E-mail: [email protected]
Produção de Enzimas Microbianas
 O metabolismo celular dos animais, vegetais e microrganismos é
comandado por uma série de reações bioquímicas que, por sua vez,
dependem da ação contínua de catalisadores (as enzimas).
 Enzimas são proteínas especiais que têm ação catalisadora e são
produzidas pelas células, estimulando ou desencadeando reações
químicas importantíssimas para a vida, que dificilmente se
realizariam sem a presença delas. Esses biocatalisadores orgânicos
são produzidos pelas células, mas podem evidenciar a sua
atividade intra ou extracelularmente.
Obtenção industrial de
enzimas
ORIGEM VEGETAL: sementes, sucos, polpas, raízes (por
trituração de tecidos)
ORIGEM ANIMAL: mucosa gástrica, pâncreas, fígado, sangue
(por trituração de tecidos)
ORIGEM MICROBIANA: bactérias, fungos, leveduras (por
cultura)
mais empregadas;
 menor custo de produção;
 menor tempo de produção;
 provêm de microrganismos selecionados;
 apresentam maior especificidade.
Produção de Enzimas
Microbianas
 Atualmente as enzimas são empregadas em diversos setores
industriais (químico, farmacêutico, alimentício, têxtil, papelcelulose, curtume), em dispositivos analíticos (eletrodos
enzimáticos, por exemplo) e em métodos analíticos e de diagnóstico
(por exemplo, enzimaimunoensaio).
A produção de enzimas em escala industrial se faz por fermentação
submersa, embora nos países orientais haja uma tradição
estabelecida de utilização da fermentação semi-sólida.
Avanços tecnológicos estão sendo gradualmente incorporados a
esse processo, podendo torná-lo interessante para países que
dispõem de resíduos agroindustriais de baixo custo.
Produção de Enzimas
Microbianas
Cultura Submersa
Cultura Semi-sólida
Vantagens:
Desvantagens:
•Maior controle do processo
•Necessidade de maior espaço
•Menor risco de contaminação
•Maior risco de contaminação
•Maior rendimento
•Menor rendimento
•Adequada para mo recombinantes
Vantagens:
•Resíduos industriais de baixo
custo
Processo Fermentativo Genérico
Cultura
estoque
Crescimento em
frascos agitados
Cultura
estoque
Pré-inóculo em
fermentador
“upstream”
Esterilização
Fermentador
Principal
Separação
Concentação
Purificação
Acabamento
“downstream”
 Fermentadores de
10.000 a 100.000 l
Descontínuo
30 a 150 h
Controle: atividade
enzimática
Produção de Enzimas Microbianas
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Linhagem microbiana – melhoramento genético (sigiloso)
Meio sintético ou matérias-primas naturais
Fontes de carbono e energia – farinhas amiláceas, licores de
milho, soja, cereais, melaços
Fontes de nitrogênio – farinha de peixe, gelatinas, licores de
milho e de soja
Fatores de crescimento e micronutrientes – extrato de levedura,
licor de milho, farinhas de sementes oleaginosas
Enzimas indutíveis: indutor (xilose para xilose isomerase; uréia
para urease)
Separação: depende da localização da enzima
endoenzimas (intracelulares)
exoenzimas (extracelulares)
Enzimas
Origem
Indústria
Aplicação
Amilase
Aspergillus niger, A. oryzae,
Bacillus subtilis, Rhizophus
spp, Mucor rouxii
Panificação
Suplemento de farinha,
preparação de massa,
alimentos pré-cozinhados,
elaboração de xaropes.
Celulase
Aspergillus
Trichoderma viride
Cerveja
Preparação de concentrados
líquidos de café, clarificação
sucos.
Dextrano-sacarose
Leuconostoc mens.
Alimentar
Dextrano para diversos usos.
Glucosioxidase
Aspergillus niger
Alimentar
Eliminação da glicose dos
sólidos do ovo.
Invertase
Sacharomyces cereviase
Alimentar
Mel artificial.
Lactase
Sacharomyces fragilis
Láctea
Hidrólise da lactose.
Lipase
Aspergillus niger, Rhizophus
spp, Mucor spp
Láctea
Sabor ao queijo.
Pectinase
Aspergillus niger, Rhizophus
spp, Penicillium
Alimentar
Clarificação de vi-nho e de
sucos de frutas.
Protease
Aspergillus oryzae, Bacillus
subtilis
Cerveja,
Alimentar
Enzimas parecidas a renina
Mucor
Alimentar
niger,
Panificação,
Impede que a cerveja se
enturva ao esfriar, abranda as
carnes.
Coalhada do leite para
fabricação de queijo.
Enzimas animais
Principais enzimas animais:
Pancreatina, tripsina, pepsina, quimotripsina e catalase
Ocorrência:
Tecidos animais
Obtenção geral de enzimas animais:
Trituração por moinhos ou homogeinizadores
Extração com água ou solução tampão
Filtração ou centrifugação para remoção do resíduo
insolúvel
Enzimas animais
Pancreatina
 Ocorrência: pâncreas de porcos
Possui atividade amilolítica, proteolítica e lipolítica
Contém tripsina cristalina e quimotripsina
Pepsina
 Ocorrência: mucosa do estômago de porcos
Tratamento com ácido para ativação do pepsinogênio a pepsina
Precipitação com etanol
Secagem em baixa temperatura
Enzimas animais
Renina (Coalho)
 É uma protease gástrica ácida
 Ocorrência: suco gástrico do abomaso de bezerros
 Extraída principalmente de fetos bovinos nos últimos
meses de gestação
 Comercializada na forma líquida, em pó ou em pastas
 Aplicação: fabricação de queijos e preparação de pudins
Enzimas animais
Catalase
 Ocorrência: fígado e sangue de boi e porco; fungos e bactérias
 Precipitada pela adição de até 50% de acetona
 Comercializada na forma de preparação líquida padronizada, na
forma de pó seco amorfo (liofilizado) ou na forma cristalizada
(diálise contra água destilada)
 Aplicação: na indústria de alimentos para decomposição da
água oxigenada (sabor e cor do alimento); inibir o
desenvolvimento microbiano em vinhos; como antioxidante em
alimentos líquidos ou viscosos (maionese, manteiga, etc.)
Enzimas vegetais
•Principais enzimas: papaína, bromelina, ficina e enzimas do
malte
•Ocorrência: tecidos vegetais (caule, folhas e frutos
Enzimas vegetais
Papaína
Ocorrência: látex do fruto verde do mamão
(Carica papaya), além de suas folhas e talos
 Possui alta atividade proteolítica
 É facilmente inativada por oxidação
(necessidade de agentes redutores como
sulfeto de hidrogênio, cianeto de hidrogênio,
etc)
 Extraída principalmente como fruto
prensado das folhas e talos
 Aplicações: clarificação da cerveja,
amaciamento de carnes, auxiliar da digestão
Enzimas vegetais
Bromelina
Ocorrência: talo e fruto do abacaxi
(Ananas comosus)
Composição: mistura de 4 proteases com
ações distintas, dependentes do pH
Aplicação: amaciamento de carnes e
clarificação da cerveja
Enzimas vegetais
Malte
•Ocorrência: cevada
•Composição: amilases, diastases, proteases, lipases,
oxirredutases e hemicelulases
•Preparo:
Pré-germinação: umedecimento dos grãos a 10 – 15oC
por 2 a 3 dias.
Germinação: formação das enzimas que compõem o
malte (amilases, proteases, lipases e hemicelulases)
Secagem: paralização da atividade biológica do grão
(aumento gradual da temperatura e redução do teor de umidade).
As fosfatases estão entre as mais caras: 100 miligramas de um dos
tipos, a alcalina, custam US$ 300.