Enzimas são proteínas que atuam como catalisadores biológicos de alta especificidade, aumentando a velocidade de reações químicas. Elas trabalham diminuindo a diferença de energia entre os reagentes e o estado de transição na reação, a chamada energia de ativação. Com isso, há redução de barreiras para que a reação ocorra, permitindo que a mesma decorra mais rapidamente.
As enzimas são produzidas naturalmente por todos os organismos vivos e são essenciais para a realização de certos processos orgânicos que ocorrem para manutenção da vida.
HISTÓRIA
Os primeiros registros escritos referentes a enzimas datam de 800 a.C., em produção de queijos. Porém, em 1833 as enzimas foram mundialmente reconhecidas, quando o periódico Annales de Chimie et de Physique publicou que os químicos franceses Anselme Payen e Jean-François Persoz conseguiram isolar uma substância de um extrato de malte, que tinha o poder de catalisar a transformação do amido em glicose, batizada como “diastase”. Em 1878, o termo “enzima” foi empregado pela primeira vez. Com o passar dos anos, outros cientistas detectaram a atuação de enzimas e passaram a estudar suas aplicações e mecanismos de ação, aumentando o conhecimento sobre sua estrutura e complexidade. Até os dias atuais, novas enzimas são detectadas e estudadas a nível atômico, trazendo grandes avanços que facilitam o desenvolvimento do uso das mesmas na indústria.
DEFINIÇÕES E MECANISMO DE AÇÃO
As enzimas catalisam reações entre um tipo ou um grupo de compostos químicos, característica que define sua especificidade e é usada como base para classificação e nomenclatura das mesmas. Geralmente, as enzimas são nomeadas pelo nome do substrato com adição de sufixo “ase”, facilitando sua identificação e aplicação. Existe outra forma de nomenclatura, que é oficial e definida pela International Union of Biochemistry Enzyme Comission. Ela é composta por uma numeração de acordo com uma série de classificações, que facilita a comunicação mundial.
Comercialmente, podem ser obtidas de fontes animais, vegetais ou microbianas. A quantidade de enzima requerida para converter certa quantidade de substrato é medida em “Enzymes Units”. Geralmente, a atividade de enzimas de diferentes finalidades/tipos/substratos é medida de diferentes formas, mas os fornecedores fornecem as informações necessárias para auxiliar nas aplicações dos consumidores.
Os mecanismos de ação e as interações das enzimas com as condições físico-químicas do meio podem ser descritas por relações matemáticas. Porém, essas relações descrevem situações ideais, em que enzimas únicas atuam em um único substrato em condições ambientais previsíveis.
Características Gerais das Enzimas
- Produtos naturais biológicos
- Alto grau de especifidade
- Atividade variável, de acordo com condições de temperatura e pH
- Seguras, não apresentam riscos em relação a saúde
- Altamente eficientes
De forma geral, as enzimas atuam com máxima velocidade em valores de pH, temperatura e concentração de substrato específicos. A especificidade da enzima é determinada por sua conformação espacial. Existe um “encaixe perfeito” entre a enzima e o substrato, em uma região da molécula da enzima chamada sítio ativo. As alterações das características físico-químicas do meio influenciam na conformação espacial da molécula, alterando seu sítio ativo e, por isso, a atividade da enzima se altera. As curvas de atividade, derivadas de testes práticos, descrevem essas alterações de acordo com a variação de parâmetros, e são essenciais para a definição de quais enzimas devem ser utilizadas nos diversos processamentos, além de indicar rendimento na aplicação e taxa de conversão de substrato.
Além disso, a enzima é uma cadeia polipeptídica, e, como ocorre com qualquer proteína, sofre desnaturação em determinadas condições, ou seja, é inativada irreversivelmente. As curvas de atividade e estabilidade também são fundamentais para indicar essas condições.
A APLICAÇÃO DA TECNOLOGIA DAS ENZIMAS NA INDÚSTRIA
As enzimas atualmente desempenham importantes papéis nas indústrias de alimentos, cosméticos, farmacêuticas, papel e celulose, etanol, detergentes, entre outras.
A MULTI-FUNCIONALIDADE DAS ENZIMAS NA INDÚSTRIA DE ALIMENTOS
Por se tratarem de compostos naturalmente presentes nos seres vivos, as enzimas não são consideradas um risco à saúde. E uma vez que atuam em condições diversas, são uma ótima opção para aplicação em alimentos em que se deseja modificar a matéria-prima seletivamente, sem destruir nutrientes essenciais.
Na indústria alimentícia, elas são classificadas como coadjuvantes de tecnologia, ou seja, compostos aplicados intencionalmente durante o processamento do produto com determinada finalidade, mas que não estão presentes ou estão em quantidades muito baixas (traços) no produto final. Por conta disso, não precisam ser declaradas nos rótulos e se tornam uma opção natural para permitir a produção de rótulos mais limpos, os chamados “clean label”.
ENZIMAS PARA PANIFICAÇÃO, BOLOS E BISCOITOS
Um dos segmentos com maior consumo de enzimas é a de produtos de trigo, composto por pão francês, pão industrial, bolos, panetones, biscoitos, crackers e massas alimentícias. Em pão francês, elas facilitam o manuseio das massas, proporcionam maior volume dos pães, e a formação de pestana e de casca com melhor coloração e crocância. Já em pães industrializados, diferentes enzimas são aplicadas para se obter benefícios de processo, como uma massa com melhor maquinabilidade e uma fermentação acelerada, e sensoriais, como um miolo mais macio e homogêneo, uma casca com melhor coloração, um maior volume no produto final e a sensação de maior frescor, por mais tempo, durante sua vida de prateleira. Além disso, podem ser usadas para a produção de produtos com teores reduzidos de açúcar, gorduras, glúten e na substituição parcial ou total de emulsificantes químicos, permitindo a produção de alimentos mais saudáveis e/ou destinados a dietas especiais.
Em bolos, as enzimas também atuam para melhorar as características de miolo, cor e frescor e para permitir a redução ou substituição de alguns aditivos e ingredientes. Em panetones, a principal função das enzimas é o aumento da vida de prateleira proporcionado pelo aumento de umidade do miolo.
De modo geral, no processamento de biscoitos, elas facilitam a laminação, diminuem perdas por quebras, promovem redução de consumo de energia e permitem maior uniformidade na produção. Em crackers, a principal vantagem no uso desses catalisadores biológicos é a aceleração da fermentação.
Por último neste segmento, o uso de enzimas na produção de massas alimentícias gera maior qualidade do produto final, que fica mais tolerante ao cozimento, com coloração mais clara e com maior vida de prateleira no caso das massas frescas.
APLICAÇÃO EM PRODUTOS LÁCTEOS
Partindo para outro setor da indústria alimentícia, nos deparamos com produtos lácteos. Na produção de leite, iogurtes, queijos, sorvetes e outros laticínios zero lactose são utilizadas enzimas lactase para a hidrólise deste dissacarídeo. Esse tipo de produto atende pessoas com dietas especiais, são os chamados intolerantes. Em doce de leite, a lactase é aplicada para evitar cristalização da lactose e a consequente sensação de arenosidade no produto final. Ainda, essa enzima atua como uma alternativa para a redução de açúcar em produtos como achocolatados e bebidas lácteas.
Alguns processos tradicionais utilizam enzimas como ingredientes essenciais, e este é o caso do processamento de queijo. Enzimas coagulantes são aplicadas para gerar estrutura no produto.
Em iogurtes que contêm pedaços de frutas, pectinases podem ser aplicadas para a obtenção de frutas mais íntegras e com maior retenção de suco. Mas, determinadas variações desse tipo de enzima também podem ser utilizadas na clarificação de sucos e vinhos.
ENZIMAS PARA PRODUTOS CÁRNEOS
No setor de produtos cárneos, as enzimas são usadas no amaciamento de carnes in natura ou no aumento de rendimento na produção de extratos de frango e carne. São aplicadas ainda na produção de compostos realçadores de sabor, e na reestruturação de produtos cárneos com o uso de transglutaminase.
Em chocolates, enzimas invertase atuam no aumento do dulçor, na inibição da cristalização em recheios de bombons e no aumento da vida de prateleira.
APLICAÇÃO EM CERVEJAS
A cervejaria é outro exemplo de indústria com grande consumo de enzimas, que atuam desde a brassagem até a filtração final da cerveja. Possibilitam a utilização de variações de malte, impedindo que isso tenha reflexos no produto final, e hidrolisam polissacarídeos não amiláceos, principalmente no cozimento de adjuntos, que além de aumentar o rendimento na fermentação, ainda facilitam a filtração da cerveja, diminuindo custos de produção. Contribuindo para uma melhor fermentação, as enzimas atuam nas proteínas do malte, aumentando a disponibilidade de FAN para as leveduras. Também atuam na redução da formação de diacetil, reduzindo o tempo de processo e, mais uma vez, diminuindo custos de produção.
PRODUÇÃO DE ÁÇUCAR
Na obtenção de açúcar de cana, soluções enzimáticas podem ser utilizadas para a produção de um produto mais puro, de maior qualidade, melhor coloração e sem residuais de amido. Além disso, tecnologicamente falando, elas podem ser utilizadas para o aumento da eficiência da evaporação, melhora da filtrabilidade e o aumento de rendimento.
Na produção de derivados de amido, como maltodextrina e xaropes variados, a aplicação de amilases gera rápida redução de viscosidade, gerando benefícios no processo produtivo.
APLICAÇÃO DE ENZIMAS COMO CONSERVANTES BIOLÓGICOS
Além de serem aplicadas com benefícios tecnológicos ou organolépticos para o alimento, conforme exemplificado anteriormente, existem enzimas que podem ser usadas como conservantes. Como uma alternativa aos conservantes químicos tradicionalmente usados, a lisozima, por exemplo, é uma opção natural, altamente eficaz e, por ser um composto inato do sistema imune humano, tem baixa toxicidade. Possíveis aplicações em produtos alimentícios ocorrem em queijos, salsichas, carnes cozidas e produtos de carne de frango.
É importante destacar que o conhecimento técnico na aplicação das enzimas na indústria é essencial para que se obtenha o resultado esperado. Pequenas alterações de produtos ou dosagens podem gerar prejuízos ao processo. Dessa forma, processos básicos de grandes mercados são melhorados, entregando produtos seguros e de melhor qualidade ao consumidor final.
A Prozyn possui um portfólio com mais de 300 enzimas catalogadas e maior know-how na aplicação para produção de alimentos em diferentes segmentos. Suas linhas de produtos são desenvolvidas de acordo com as necessidades de cada cliente.
SOBRE A PROZYN
A Prozyn é uma das principais fornecedoras de ingredientes biológicos do país. Possui soluções sob medida para as necessidades mais específicas dos clientes, sempre baseadas na inovação, tecnologia e melhoria da qualidade de vida. Oferece uma linha completa de ingredientes para redução de custo, otimização do processo e melhoria da qualidade do seu produto.
Escrito por: Eloisa Carmignola – Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação Jadyr Oliveira – Diretor Executivo