PROTEASES PROTEASES Enzimas que pertencem ao grupo das

PROTEASES

PROTEASES Enzimas que pertencem ao grupo das hidrolases; n Hidrólise das ligações peptídicas das proteínas; n Podem apresentar atividade sobre ligações éster e amida; n Envolvidas nos processos de digestão, ativação de enzimas, coagulação do sangue etc. n Muito utilizadas na indústria alimentícia e de detergentes (1 o lugar). n

CARACTERÍSTICAS E MODO DE AÇÃO n Exopeptidases: atuam nas extremidades da cadeia polipeptídica Ø Aminopeptidases: agem na extremidade N-terminal – liberam aminoácidos livres, dipeptídeos e tripeptídeos. Ø Carboxipeptidases: agem na extremidade C-terminal – liberam aminoácidos livres ou dipeptídeos.

CARACTERÍSTICAS E MODO DE AÇÃO n Endopeptidases: atuam no interior da cadeia polipeptídica Ø Serina-proteases (E. C. 3. 4. 21): possuem aminoácido serina em seu sítio ativo. Atuam em p. H de 7 a 11. Serina proteases alcalinas: tripsina, quimotripsina e subtilisina. Ø Cisteína-proteases: possuem aminoácido cisteína conjugado com histidina em seu sítio ativo. São mais ativas em p. H neutro. Ex: papaína, bromelina, ficina.

CARACTERÍSTICAS E MODO DE AÇÃO n Endopeptidases: Ø Proteases aspárticas ou ácidas (E. C. 3. 4. 23): possuem aminoácido aspártico em seu sítio ativo. Atuam em p. H ácido. Ex: pepsina e renina e proteases microbianas (Aspergillus, Penicillium, Rhizopus, Neuspora, Endothia e Rhizomucor). Ø Metalo-proteases (E. C. 3. 4. 24): São enzimas que dependem de metais divalentes para sua atividade. Podem ser neutras ou alcalinas. Ex: neutras – colagenases (Clostridium hystoliticum); elastases (Pseudomonas aeruginosa) e termolisina (protease de alta resistência térmica – Geobacillus stearothermophilus) Ex: alcalinas – proteases de Serratia e Myxobacter.

PROTEASES VEGETAIS n Papaína: Cisteína-protease Ø Extraída do látex dos frutos do mamoeiro (Carica papaya) Ø Comercializada na forma de extrato bruto Ø Atividade em p. H 5, 0 a 9, 0 Ø Temperatura: 60 a 70 o C Ø

PROTEASES VEGETAIS n Ø Ø Bromelina: Cisteína-protease extraída do pedúnculo e do fruto do abacaxizeiro (Ananas cosmosus) Atividade ótima: p. H de 6, 0 a 8, 0 Inativa em temperaturas superiores a 70 o C Apresenta baixa especificidade para o substrato: hidrolisa ligações que envolvem diversos aminoácidos

PROTEASES VEGETAIS n Ø Ø Ø Ficina Cisteína-protease menos disponível comercialmente Extraída do látex de diversas espécies do gênero Ficus p. H: 6, 0 a 8, 0 Temperatura: 60 o C Apresenta baixa especificidade para o substrato: hidrolisa ligações que envolvem diversos aminoácidos

PROTEASES ANIMAIS n Renina ou quimosina: Ø Apresenta grande valor para indústria de alimentos Protease aspártica extraída do 4 o estômago do bezerro (abomaso) Extraída do estômago seco ou fresco com ajuda de soluções salinas Sintetizada na forma de pró-enzima (zimogênio inativo) Altamente específica – hidrólise da ligação peptídica entre uma fenilalanina (aa aromático) e uma metionina Ø Ø

PROTEASES ANIMAIS Pepsina: Ø Protease aspártica produzida pela mucosa do estômago na forma inativa zimogênio Ø Atividade ótima: p. H – 1, 0 a 4, 0 Ø Inativa em p. H>6, 0 Ø Apresenta baixa especificidade, embora prefira ligações entre aminoácidos hidrofóbicos. n

PROTEASES ANIMAIS n Ø Ø Ø Tripsina: É específica para ligações peptídicas contendo resíduos com cadeia lateral com carga elétrica positiva, em condições fisiológicas, tais como a arginina (Arg) e lisina (Lys), na posição R 1; Liberada pelo pâncreas na forma de zimogênio Atividade ótima – p. H de 7, 0 a 9, 0.

PROTEASES ANIMAIS Quimotripsina: Ø Serina-protease semelhante à tripsina Ø Sintetizada como zimogênio no pâncreas Ø Hidrolisa preferencialmente ligações que envolvam aminoácidos aromáticos Ø p. H ótimo: 7, 0 a 9, 0 n

PROTEASES MICROBIANAS n Ø Ø Ø Ø Origem baceriana: Bacillus e Geobacillus Baixa especificidade – mais utilizadas na indústria de detergentes p. H – 8, 0 a 11, 0 Tpt: 50 a 60 o C Origem fúngica: Aspergillus oryzae (produz proteases ácidas, alcalinas e neutras) p. H: 4, 0 a 11, 0 Tpt: 40 o C Inativas em tpt>50 o C

PROTEASES TRANSGÊNICAS Ex: quimosina (renina)

Aplicação Industrial das proteases: Panificação n Glúten: complexo protéico formado quando a água é combinada com a farinha glutenina: tenacidade elasticidade n gliadina: extensibilidade viscosidade Propriedades de qualidade de panificação: dependem principalmente das propriedades viscoelásticas do glúten --> composição das gluteninas e das gliadinas.

Proteínas da farinha GLÚTEN GLIADINA GLUTENINA

Enzimas: proteases n 1. 2. 3. 4. 5. 6. Proteases: Causam a cisão das ligações peptídicas na estrutura do glúten Inicia-se na mistura e continua na fermentação até o cozimento Benefícios: redução de tempo de mistura, aumenta a extensibilidade da massa, e aumento da vida útil nos produtos de panificação Melhoria de aroma e produtos mais macios Proteases de Aspergillus oryzae e A. niger – seguras para consumo e baixa especificidade Liberação de grupos NH 2 - e –COOH – reação de Maillard

Aplicação Industrial das proteases: Coagulação do leite n Existem quatro tipos de moléculas de caseína, alfa-s 1, alfa-s 2, beta e kappa. As caseínas alfa e beta são proteínas hidrofóbicas que são rapidamente precipitadas por cálcio. A caseína tipo kappa não precipita na presença de cálcio.

Aplicação Industrial das proteases: Clarificação da cerveja Fermentação Maturação q Baixa temperatura: 0 o C q Depende do tipo de cerveja q Finalidade: (amargo) destruição do diacetil q Diacetil se converte em acetoína (sem sabor) q Turvação: interação entre compostos fenólicos e polipeptídeos que se insolubilizam a baixas temperaturas

Aplicação Industrial das proteases: Clarificação da cerveja q Utilização de proteases: ü Hidrolisam os peptídeos e impedem que eles se insolubilizem ü Enzimas utilizadas: papaínas – inespecíficas e termoestáveis (permanecem ativas após pasteurização) ü A presença de proteínas é vital para formação de espuma na cerveja – aparentemente a adição de papaína não afeta a formação de espuma (moléculas envolvidas são complexos de polipeptídeos, polifenóis, carboidratos e fosfatos – não é substrato para a enzima).

Aplicação Industrial das proteases: Amaciamento da carne q Maciez – “atributo da carne cozida de ter fácil mastigabilidade sem perder sua textura característica” q Maturação prolongada – catepsinas e calpaínas q Aplicação de proteases: hidrolisam proteínas (miofibrilares e colágeno) da carne, tornando-a mais macia q Papaína: mais aplicada – alta afinidade pela actina e boa atividade pelo colágeno desnaturado pelo calor q A papaína possui temperatura de atividade 60 – 70 o C – garante o amaciamento durante o cozimento.

Aplicação Industrial das proteases: Amaciamento da carne q Dosagem da papaína: Ø Carnes assadas: passam maior tempo na temperatura de ação da enzima – doses menores Ø Carnes fritas: temperaturas muito altas em menores intervalos de tempo – doses maiores Ø Carnes destinadas a restaurantes e serviços de alimentação – longo tempo de aquecimento – mistura bromelina + papaína (bromelina menos termorresistente é inativada após certo período de aquecimento – evita hidrólise excessiva)

Aplicação Industrial das proteases: Amaciamento da carne q Métodos de aplicação da enzima: Ø Método clássico: aplicação superficial da enzima em veículo de sal – prático e baixo custo, mas pode apresentar problemas na difusão Ø Imersão: cortes submersos na solução da enzima. Problemas: difusão, contaminação cruzada, diluição da enzima pelos sucos da carne Ø Injeção: uso de seringas e pistolas para aplicação no interior da peça.

Aplicação Industrial das proteases: Amaciamento da carne q Métodos de aplicação da enzima: Ø Injeção no animal vivo: • Pré-tenderização • Injeção da enzima na jugular do animal, 10 a 30 min antes do abate • Distribuição uniforme da enzima em todos os tecidos através da corrente sanguínea • Uso de enzima purificada • A enzima não possui atividade na temperatura corporal do animal, só é ativa quando o corte da carne é aquecido

Aplicação Industrial das proteases: Amaciamento da carne Ø Injeção no animal vivo: • Para evitar hidrólise dos tecidos no animal vivo: enzima inativada antes da injeção com peróxido de hidrogênio (oxidação do sítio ativo da enzima) • Nos tecidos após o abate, a concentração de O 2 cai muito, favorecendo a redução do sítio ativo da enzima • Atividade significativa só ocorre quando a enzima é aquecida em temperaturas superiores a 60 o C