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  • 1. 54 ADITIVOS&INGREDIENTES ENZIMAS AS ENZIMAS nos ALIMENTOS Enzimas so um grupo de substncias orgnicas de natureza geralmente protica com atividade intra ou extracelular que tm funes catalisadoras de reaes qumicas que, sem a sua presena, aconteceriam a uma velocidade demasiado baixa. Isso alcanado atravs do abaixamento da energia de ativao necessria para que se d uma reao qumica, resultando no aumento da velocidade da reao e possibilitando o metabolismo dos seres vivos.A capacidade cataltica das enzimas torn-as adequadas para aplicaes industriais, sendo uma delas, na indstria alimentcia. AS ENZIMAS nos ALIMENTOS
  • 2. 55 ADITIVOS&INGREDIENTES ENZIMAS Histria e classificao Em todas as clulas vivas ocorrem ininterruptamente reaes que, devido sua grande complexidade, deveriam ser muito lentas nas tem- peraturas em que essas reaes se processam (ao redor de 37C). No entanto, essas reaes so muito rpidas, o que leva concluso de que existem nas clulas vivas subs- tncias catalisadoras que diferem dos catalisadores inorgnicos pelo fato de serem substncias muito mais complexas, formadas pelo or- ganismo vivo. Essas substncias so denominadas enzimas e podem ser definidas de um modo geral como substncias orgnicas, formadas no interior das clulas vivas, mas capazes de agir tambm fora das clulas. So fatores importantes na tecnologia de alimentos pelo papel que desempenham no seu processa- mento e deteriorao. As enzimas foram descobertas no sculo XIX, aparentemente por Louis Pasteur (1822-1895), que con- cluiu que a fermentao do acar em lcool pela levedura catalisada por fermentos. Pasteur postulou que esses fermentos (as enzimas) eram inseparveis da estrutura das clu- las vivas do levedo, declarando que a fermentao alcolica um ato correlacionado com a vida e organi- zao das clulas do fermento e no com a sua morte ou putrefao. Em 1878, Wilhelm Khne (1837- 1900) empregou pela primeira vez o termo enzima para descrever este fermento, usando a palavra grega , que significa levedar. O termo passou a ser mais tarde usado apenas para as protenas com capaci- dade cataltica, enquanto que o ter- mo fermento se referia atividade exercida por organismos vivos. Em 1897, Eduard Buchner (1860- 1917) descobriu que os extratos de levedo podiam fermentar o acar em lcool e provou que as enzimas envolvi- das na fermentao continuavam fun- cionando mesmo quando removidas das clulas vivas. Esta descoberta valeu-lhe o Prmio Nobel de Qumica em 1907. Restava determinar qual a natu- reza das enzimas. Alguns afirmavam que as protenas, associadas ati- vidade enzimtica, apenas eram o suporte da verdadeira enzima e, por si prprias, incapazes de catlise. Em 1926, James Batcheller Sumner (1887-1955) purificou e cristalizou a urease, mostrando tratar-se de uma protena pura, e fez o mesmo, em 1937, para a catalase. A prova final foi feita em 1930 com o estudo de trs enzimas digestivas, a pepsina, a tripsina e a quimotripsina. John Burdon Sanderson Haldane (1892- 1964) escreveu um tratado intitula- do Enzimas, onde continha a not- vel sugesto de que as interaes por ligaes fracas, entre a enzima e seu substrato, poderiam ser usadas para distorcer a molcula do substrato e catalisar a reao. A cristalizao de enzimas purifi- cadas permitiu que as suas estruturas moleculares pudessem ser exami- nadas por cristalografia de raios X, o que aconteceu primeiro com a lisozima, uma enzima que existe na saliva, lgrimas e na clara de ovo e destri a parede celular de bactrias. Comearam assim a bioqumica e biologia estruturais, que se esforam por compreender o funcionamento das enzimas a nvel atmico. Quimicamente, as enzimas so protenas com uma estrutura qu- mica especial, contendo um cen- tro ativo, denominado apoenzima e, algumas vezes, um grupo no protico, denominado coenzima. A molcula toda (apoenzima e coenzi- ma) dado o nome de haloenzima. Dependendo do tipo de ligao, o grupo prosttico pode ser separado da protena por mtodos brandos, como por exemplo, a dilise. Em alguns casos, as enzimas podem estar ligadas a molculas orgnicas de baixo peso molecular, ou ons metlicos, cuja funo ativar as enzimas a eles ligados, denomina- dos co-fatores. As enzimas so substncias slidas, mas difceis de serem cris- talizadas devido complexidade de suas estruturas qumicas. Com algumas excees, so solveis em gua e lcool diludo e, quando em soluo, so precipitadas pela adio de sulfato de amnio, lcool ou cido tricloroactico. So inati- vadas pelo calor e esta, talvez, seja a propriedade mais importante desses compostos em relao a tecnologia de alimentos. As enzimas so classificadas em seis principais classes: oxidoreduta- ses, transferases, hidrolases, liases, isomerases e ligases. Cada classe dividida em subclasses que iden- tificam a enzima em termos mais especficos e que so representadas pelo segundo algarismo. O terceiro algarismo define com exatido o tipo de atividade enzimtica e o quarto o nmero da enzima den- tro da sua subclasse. As enzimas podem tambm ser designadas por nomes que obedecem a uma siste- mtica e so constitudos de duas partes: uma indicando o substrato e a outra indicando a natureza da reao. Como essa nomenclatura tambm complexa, as enzimas so geralmente identificadas por nomes triviais, j em uso h muito tempo. Por exemplo, a enzima clas- sificada como 3.2.1.2 denominada sistematicamente de a-14-glucan- malto-hidrlise, mais comumente conhecida como -amilase. A Tabela 1 mostra o nmero e a nomenclatura de algumas enzimas importantes em processamento de alimentos. As reaes qumicas que se processam no organismo so de di- ferentes tipos e necessitam de catali- sadores diferentes. Essas reaes so catalisadas por enzimas diferentes, fato que serviu de base classifica- o das enzimas, agrupando enzimas que catalisam as mesmas reaes em uma mesma classe. Natureza e funo das enzimas As enzimas so protenas com propriedades catalticas. Algumas enzimas consistem apenas em pro- tena, mas a maioria delas contm componentes no proticos adicio- nais, como carboidrato, lipdios, metais, fosfatos ou algum outro componente orgnico.
  • 3. 56 ADITIVOS&INGREDIENTES ENZIMAS TABELA 1 - NOMENCLATURA DE ENZIMAS IMPORTANTES NO PROCESSAMENTO DE ALIMENTOS EC n Nomes comuns Oxidoredutases 1.1.3.4. b-D-Glucose: O2 oxidoredutase Glucose-oxidase 1.10.3.1. o-Difenol: O2 oxidoredutase Catecol-oxidase, polifenol-oxidase, catecola- se, fenolase 1.11.1.6. H2 02 : H2 O2 oxidoredutase Catlase 1.11.1.7. Doador: H2 O2 oxidoredutase Peroxidase 1.99.2.1. - Lipoxigenase, lipoxidase, carotenase Transferases 2.1.1.6. S-adenosilmetonina: catecol-O-metl-transferase Catecolmetltransferase 2.4.1.5. a-1, 6-glucana: D-frutose Sacarose-6-glucosiltransferase, dextrana- transferase 2.4.1.19. a-1, 4-glucana, 4-glcosiltransferase (ciclizante) b-macerans Hidrolases 3.1.1.1. cido-carboxlico-hidrolase Carboxilesterase, b-esterase 3.1.1.2. aril-ester-hidrolase Arilesterase,A esterase 3.1.1.3. Glicerol-ester hidrolase Lipase 3.1.1.11. Pectna-pectl-hidrolase Pectnesterase, pectnametilesterase, pectase 3.2.1.1. a-1, 4-glucan-glicanohidrolase a-amilase 3.2.1.2. a-1, 4-glucan-maltohidrolase b-amilase 3.2.1.3. a-1, 4-glucan-glucohidrolase Glucoamilase, -amiloglucosidase 3.2.1.4. b-1, 4-glucan-4-glucanohidrolase Celulase 3.2.1.9. Amilopectin-6-glucanohidrolase Amilopectina-1, 6-glucosidase. R-enzima 3.2.1.10. Oligodextrinas-6-glucanohidrolase Oligo-1, 6-glucosidase, dextrinase limite 3.2.1.15. Poligalacturondio glucano hidrolase Poligalacturonase, pectinase 3.2.1.20. a-D-glucosdio glucohidrolase a-glucosidase 3.2.1.21. b-D-glucosidio glucohidrolase b-glucosidase 3.2.1.23. b-D-galactosdio-galactohidrolase a-galactosidase lactase 3.4.4.1. - Pepsina 3.4.4.3. - Renina 3.4.4.4. - Tripsina 3.4.4.5. - Quimotripsina 3.4.4.7. - Pancreatopeptidase, e-elastase 3.4.4.10. - Papana 3.4.4.11. - Quimopapana 3.4.4.12. - Ficina 3.4.4.24. - Bromelina 3.4.4.16. - Subtilipeptidase A, subtilisina,protease bacteriana 3.4.4.17. - Aspergilopeptidase A,protease fngica 3.4.4.19. - Clostrideopeptidase A, colagenase Isomerases 5.3.19. D-glucose-6-fosfato cetol-isomerase Glucosefosfato isomerase, glucose isomerase
  • 4. 57 ADITIVOS&INGREDIENTES ENZIMAS As enzimas apresentam a capa- cidade de reagir com determina- dos constituintes das clulas, de- nominados substratos, formando complexos, ou mesmo compostos com ligaes covalentes. Em uma reao enzimtica, o subs- trato combina com a haloenzima, sendo liberado em uma forma modificada. Uma reao enzimtica envolve as seguintes equaes: k1 Enzima + substrato complexo k2 k3 enzima + produto O equilbrio para a formao do complexo determinado por [E] [S] Km = [ES] onde, E, S e ES a enzima, subs- trato e complexo, respectivamente, e km o constante de equilbrio. Isto pode ser expresso na forma de equao de Michaelis-Menten: [S] v = V [S] + Km onde, v o tempo inicial da ve- locidade da reao da concentrao do substrato (S), e V a velocidade mxima que pode ser atingida a uma concentrao alta de substrato, onde toda a enzima est na forma de complexo. Esta equao indica que quando v igual a metade de V, o equilbrio de Km constante se iguala nume- ricamente a S. Pode-se utilizar na reao uma taxa de concentrao de substrato diferente para deter- minar o Km . Como no sempre possvel atingir o mximo de variadas taxas de concentrao de substrato, a equao de Michaelis-Menten foi mo- dificada, usando formas recprocas, sendo conhecida como a equao de Lineweaver-Burke: 1 1 Km = + v V V[S] Reaes de 1/v como uma funo de

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