1- Microrganismos e indústria alimentar

Unidade 4|Produção de alimentos e
sustentabilidade
1- Microrganismos e indústria alimentar
1.1 Fermentação e actividade enzimática
Professora Rosa Pinho|Biologia|12º Ano
Fermentação e actividade enzimática
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Qual é a importância dos microrganismos na indústria alimentar?
Queijo
Os microrganismos
são essenciais
na produção
de alimentos
Iogurte
Vinagre
Vinho
Cerveja
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Desde a Antiguidade que o Homem
recorre aos microrganismos.
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
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 organismos
contaminante
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A salga e a seca
permitem
desidratar os
alimentos e inibir o
crescimento de
microrganismos
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1.1 Fermentação e actividade enzimática
Qual o interesse dos fenómenos fermentativos na produção de alimentos?
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Quais são os processos metabólicos que tornam os microrganismos úteis na indústria
alimentar?
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O ácido pirúvico pode ser
degradado em álcool etílico,
com a formação de CO2.
É essencial na produção de
bebidas alcoólicas e pão,
sendo realizado por leveduras.
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Algumas bactérias podem
degradar o ácido pirúvico
em ácido
láctico, diminuindo o pH
dos alimentos. É essencial
na formação doiogurte
Algumas bactérias podem
degradar o álcool em ácido
acético, diminuindo o pH
dos alimentos. É essencial
na formação do vinagre
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Respiração aeróbia
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Que relação existe entre a actividade enzimática e os microrganismos?
As enzimas permitem aumentar a velocidade
da reacção, sendo essenciais no metabolismo
de todos os seres vivos.
No entanto, mesmo na presença de
enzimas, a velocidade atinge um valor
máximo, que se torna constante
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Como actuam as enzimas nas reacções?
O centro activo da
enzima apenas
reconhece os
reagentes
(substratos)
específicos
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
A – Reacção de síntese (anabolismo)
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B – Reacção de análise (catabolismo)
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 aos seus substratos.
Este modelo de actuação enzimático designa-se por
modelo de chave fechadura.
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Depois de actuar, a enzima fica livre, podendo
ligar-se a novas moléculas de substrato
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Ocorre uma diminuição da
concentração dos substratos
(reagentes), que são consumidos.
Pelo contrário, ocorre a produção
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.
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Muitas enzimas necessitam
de outros compostos para
actuarem
Apoenzima –
parte proteica
Cofactores substância
não proteica
Inorgânico –
iões metálicos
Apoenzima + cofactor
Orgânico – coenzimas,
por ex. enzimas
holoenzima
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Modelos de ligação enzima-substrato
Modelo de Fischer ou de chave-fechadura
Formação do
produto –duas
moléculas de
glicose
O centro activo tem uma
estrutura permanente onde
apenas pode ajustar-se um tipo
de substrato.
Este modelo está em sintonia com a especificidade absoluta
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Modelo de Koshland ou do encaixe induzido
Substrato
Produtos
Enzima
Substrato
aproxima-se
do centro
activo
O substrato, ao ligar-se à
enzima, induz alteração na
estrutura da molécula, de
modo que os aminoácidos do
centro activo se “moldam”,
formando um centro activo
complementar.
O centro activo
adquire a sua
estrutura inicial
Este modelo explica a actividade de certas enzimas sobre substratos
ligeiramente diferentes.
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Como é que as células, nomeadamente os microrganismos, regulam a actividade das enzimas?
Existem compostos que se
ligam à enzima, afectando a
sua funcionalidade:
Indutores
Inibidores
Indução
A ligação do indutor provoca
modificações no centro activo,
permitindo a actuação
enzimática
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Inibição enzimática
Inibição irreversível
inibidor
O inibidor combina-se
permanentemente com a enzima,
através de ligações covalentes,
tornando-a inactiva ou provocando a
sua destruição.
enzima
Muitos venenos são inibidores irreversíveis, como é o caso do DDT,
do cianeto, do mercúrio …
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Inibição reversível
O inibidor liga-se temporariamente à enzima,
através de ligações fracas. Quando se dissocia,
a enzima torna-se activa e funcional.
Inibição competitiva
Inibição não competitiva
O inibidor liga-se ao centro activo,
competindo com o substrato, e
diminuindo a actividade da enzima.
O inibidor liga-se ao centro alostérico
provocando uma alteração do centro
activo e a enzima deixa de ser activa.
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Como regular a actividade de enzimas organizadas em vias metabólicas?
O produto de uma reacção
enzimática é o substrato da
reacção seguinte.
Numa via metabólica,
uma série de enzimas
participam na conversão
de um substrato a um
produto final.
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Controlo das vias metabólicas
Quando a concentração do
produto final é elevada , este
liga-se ao centro alostérico
da primeira enzima da
cadeia, bloqueando toda a
sequência.
Quando a concentração do
produto resultante dessa via,
começa a diminuir, as
moléculas libertam-se do
centro alostérico, permitindo
que a enzima se torne de novo
activa, iniciando a actividade
catalítica.
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Qual é a importância de conhecer os factores que afectam a actividade enzimática?
As enzimas são essenciais no
metabolismo de todos os
organismos
É necessário conhecer os factores
que afectam a actividade das
enzimas, principalmente dos
microrganismos associados à
produção, conservação e
tratamento dos alimentos.
Permitirá melhorar as
condições de actuação dos
microrganismos, de modo a
melhorar a produção de
alimentos.
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Temperatura
A maioria das enzimas, nomeadamente as
humanas, actuam para valores de
temperaturas próximos de 37ºC
Para temperaturas elevadas ocorre a
desnaturação definitiva das enzimas.
Só actuam para
intervalos de
temperatura muito
específicos, sendo
importantes na
produção de
alimentos.
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pH
O pH influencia a
carga dos
aminoácidos que
compõem a
enzima.
Como a carga é importante
na estrutura tridimensional
dos centros activos,
influenciará a actividade das
enzimas
Só actuam para
intervalos de pH
muito específicos,
sendo importantes
na produção de
alimentos.
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Factores que afectam a actividade enzimática
Concentração da enzima
O aumento do teor de enzimas
permite aumentar a velocidade de
conversão dos produtos
Concentração do substrato
Para concentrações elevadas, todos os centro
activos ficam saturados, com estabilização da
velocidade máxima.
Com o aumento da concentração de substrato
verifica-se um aumento da velocidade.
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Classificação e nomenclatura das enzimas
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