Dando continuidade a nossa série de publicações sobre as aplicações da biotec na indústria, hoje falaremos sobre as enzimas e suas aplicações nas indústrias alimentícias.
Enzimas
Enzimas são proteínas catalisadoras que podem ser utilizadas em processos industriais para acelerar reações químicas sem interferir na constituição do produto final das reações. Elas fazem isso diminuindo o que chamamos de energia de ativação da reação (química ou biológica), que é a energia mínima que o sistema químico ou biológico precisa para que uma reação possa acontecer. Sendo assim, esses catalisadores biológicos facilitam o início das reações.
As enzimas possuem um modelo chave-fechadura, ou seja, têm alta especificidade com os substratos aos quais irão se ligar. Em seu modelo tridimensional, existe um dobramento, para que o substrato possa se encaixar perfeitamente, com especificidade, chamado de sítio ativo. Existem enzimas ideais para processos diferentes, a depender das condições ambientais das reações, como temperatura e pH ótimos para o funcionamento da enzima.
Essas características tornam as enzimas importantes ferramentas na indústria, já que sua alta especificidade faz com que elas catalisem apenas uma reação, o que facilita a formação do produto de interesse sem que haja subprodutos indesejados. Além disso, essas moléculas são reutilizáveis, ou seja, ao final da reação, elas saem intactas, podendo catalisar mais reagentes antes de sua degradação. Isso resulta em uma economia de reagentes, tempo e energia, fatores importantes dentro de uma indústria.
Na produção de alimentos
Existem diversos tipos de enzimas para variadas aplicações, principalmente na indústria, entretanto, hoje, daremos destaque à indústria alimentícia. Embora as enzimas sejam utilizadas na indústria de alimentos, poucas variedades de enzimas, na maioria hidrolases, são usadas em grande escala. Assim, amilases (α-amilases e glicoamilases), proteases (quimosina, papaína, bromelina e pepsina) e pectinases possuem uso consolidado dentre as hidrolases e a glicose-isomerase como representante de enzimas de larga utilização dentro das isomerases (MONTEIRO, 2009). Cerca de 60 enzimas têm aplicação industrial e são utilizadas em quantidades significativas, sendo que 75% correspondem a hidrolases, segundo a EMBRAPA (2021).
São muitas as funções dessas proteínas na área alimentícia, sendo utilizadas na produção de bebidas alcoólicas fermentadas, laticínios, pães, amaciamento de carnes, entre outras. As enzimas podem ser usadas para aumentar a qualidade, modificar textura, gosto, cor ou ainda otimizar o tempo – maior rapidez na fabricação e maior duração dos alimentos. No entanto, existem ainda enzimas que têm efeitos prejudiciais aos alimentos, como no caso de enzimas oxidativas, que podem causar o amadurecimento de frutas ou estragar o alimento. Um exemplo é a polifenol oxidase (PPO), que está presente em alguns frutos e causam o amadurecimento deste.
Onde a biotecnologia está presente nesse processo?
A própria definição de biotecnologia indica participação nesse processo, sendo esta estabelecida pela ONU: “qualquer aplicação tecnológica que utilize sistemas biológicos, organismos vivos ou seus derivados, para fabricar ou modificar produtos ou processos para utilização específica.” Em outras palavras, é o processo de produção de enzimas especiais.
Dessa forma, essa produção é possível através da biologia molecular e da microbiologia. Esses biocatalisadores podem ser extraídos de tecidos animais, vegetais e de microrganismos selecionados para que possam produzir enzimas de interesse. A fermentação alcoólica, por exemplo, é conhecida desde 3500 a.C, se enquadrando na biotecnologia clássica. Em um contexto atual, a enzima β-glucanase, por exemplo, contribui com a prevenção de névoa na produção de cervejas.
A engenharia genética, ou técnica do DNA recombinante, é responsável por essas alterações, melhorando aspectos fisiológicos e bioquímicos, impactando positivamente na produção dessas enzimas e em sua comercialização. Essa alteração da informação genética pode se dar por inserção de genes de interesse, deleção ou apenas inativação de genes prejudiciais à produção alimentícia.
O mercado de enzimas na indústria alimentícia
Conforme a Mordor Intelligence, o mercado brasileiro de enzimas alimentares é fragmentado. A ênfase é dada à fusão, expansão, aquisição e parceria das empresas, juntamente com o desenvolvimento de novos produtos como abordagens estratégicas, adotadas pelas empresas líderes. Os principais players que dominam o mercado regional incluem DuPont de Nemours Inc., Koninklijke DSM NV, Chr. Hansen Holding AS e ABF Ingredients, entre outros. Além disso, a crescente demanda por alimentos processados e a inovação em tecnologia de alimentos impulsionam ainda mais o mercado, juntamente com o processo de produção ecologicamente correto, a redução de resíduos e a economia de energia na indústria alimentícia.
O mercado de enzimas é muito versátil e promissor. Sua presença é evidente não apenas na indústria alimentícia, assim como na indústria de biocombustíveis, na farmacêutica, têxtil, de papel, etc. Por isso, há muito espaço para biotecnologistas se inserirem no mercado e na indústria de enzimas. As inovações e pesquisas estão constantemente contribuindo com esse crescimento.
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Escrito por Amanda Marinho(Polo UFSJ) e Fábio Rodrigo(Polo UFT) e revisado por Ana Lídia Schröder(Polo UFG), com artes de Andriéli Bacega.
Referências
COURI, Sonia. Enzimáticos. Tecnologia de Alimentos, EMBRAPA, 2021. Disponível em: https://www.embrapa.br/agencia-de-informacao-tecnologica/tematicas/tecnologia-de-alimentos/processos/tipos-de-processos/enzimaticos
ENZIMAS: Natureza e ação nos alimentos. Food Ingredients Brasil, Nº 16 – 2011. Disponível em: https://revista-fi.com/upload_arquivos/201606/2016060933630001465318851.pdf .
MONTEIRO, Valdirene & Silva, Roberto. Aplicações Industriais da Biotecnologia Enzimática. Revista Processos Químicos, 2009.
Mercado de enzimas alimentares no Brasil. Disponível em https://www.mordorintelligence.com/pt/industry-reports/brazil-food-enzymes-market-industry