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Enzimas na modificação de amidos

Os amidos podem ser hidrolisados por via química (ácidos, calor e pressão) ou por via

enzimática. Os hidrolisados por enzimas são os mais importantes amidos modificados comerciais.

Incluem desde dextrinas até açúcares derivados de amido, passando pelas ciclodextrinas.

O USO DE ENZIMAS NA MODIFICAÇÃO

DE AMIDOS

INtrODUÇÃO

A primeira grande aplicação in-dustrial de preparados de enzimas microbianas na indústria de alimen-tos começou no início de 1960 com a introdução da glicoamilase. Devido aos claros benefícios do produto, tais como rendimentos maiores, maior grau de pureza e mais fácil cristaliza-ção, a maioria das plantas industriais de produção de glicose alterou o pro-cesso de hidrólise ácida para hidrólise enzimática.

A partir de 1973, com o desen-volvimento da glicose isomerase imobilizada, a produção industrial de xarope de frutose tornou-se viável. Tipos especiais de xarope, que não poderiam ser produzidos a partir da hidrólise química convencional, foram os primeiros compostos feitos inteira-

mente pelo processo enzimático. A indústria de amido adotou rapi-

damente novas enzimas produzidas com o uso das mais recentes técnicas de biologia molecular e engenharia genética. Para apoiar os avanços da enzima, houve um intenso trabalho para desenvolvimento nos processos de aplicação.

As enzimas são catalisadores ideais para a indústria de amido. Podem ser usados equipamentos simples, e as temperaturas moderadas e valores de pH utilizados para as reações possi-bilitam a formação de flavor e cores em alguns subprodutos. Além disso, reações enzimáticas são facilmente controladas e podem ser interrom-pidas quando o grau desejado de conversão do amido é atingido.

Dependendo das enzimas utili-

zadas e pelo controle das reações enzimáticas, vários produtos podem ser produzidos para atender pra-ticamente a qualquer exigência da indústria alimentícia. Xaropes e amidos modificados com diferentes composições e propriedades físicas podem ser obtidos. Os xaropes são utilizados em uma ampla variedade de produtos alimentícios, como refri-gerantes, doces, produtos cárneos, produtos assados, sorvetes, molhos, alimentos para bebês, frutos enlata-dos e conservas.

As etapas mais importantes na conversão do amido são a liquefação, a sacarificação e a isomerização.

A suspensão do amido se dá através do cozimento na presença de uma bactéria termoestável, a endo-alfa-amilase. A enzima hidrolisa a

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alfa-1,4-glucosídica em amido pré-gelatinizado, segundo o qual a visco-sidade do gel diminui rapidamente e as maltodextrinas são produzidas. O processo pode ser encerrado, neste momento, a solução pode ser purifi-cada e seca, e as maltodextrinas uti-lizadas como ingredientes funcionais de sabor agradável em misturas de sopas, alimentos infantis e molhos, por exemplo. Hidrolisados de pol- vilho doce com propriedades funcio-nais podem ser obtidos por meio da alfa-amilase fúngica ou sozinhos, em combinação com a amiloglucosidase. Alternativamente, uma beta-amilase vegetal pode ser utilizada para au-mentar o rendimento de maltose.

Muitos produtos não alimentícios produzidos por fermentação são ba-seados na utilização de produtos de amido modificados enzimaticamente. A enzima hidrolisada de amido é uti-lizada, por exemplo, na produção de álcool, polióis, ciclodextrinas, ácido ascórbico, enzimas, glutaminato mo-nossódico, lisina e penicilina.

O prOCESSO DE hIDrólISE

Entre os hidrolisados de amido, as modificações enzimáticas são as mais valorizadas. No entanto, é possível obter alguns tipos de amido por hidró-lise química. A hidrólise enzimática em comparação com a hidrólise ácida apresenta algumas vantagens, as quais são destacadas a seguir.

A neutralização de uma hidrólise ácida produz quantidade significativa de sal, enquanto que na hidrólise enzimática, os teores de minerais são mínimos, permitindo o uso de resinas trocadoras de íons para remover os sais formados e obter xarope de condutância leve.

Na hidrólise enzimática, o volume de carvão ativado usado para remo-ver compostos coloridos e compostos responsáveis de odores e sabores indesejáveis é menor.

A linha de produção é simplificada, com reatores unitários de liquefação, sacarificação e descoloração.

Promove ganho de energia, pois a

liquefação ácida tradicional, em pro-cesso por batelada, exige cozimento sob pressão com alta temperatura. A liquefação enzimática pode ser realizada em temperatura de 85°C, durante alguns minutos.

A hidrólise enzimática possibilita a fabricação de uma gama completa de hidrolisados, com a mesma linha de equipamentos.

Apesar de todas essas vantagens, os custos elevados da linha de proces-samento enzimático e das enzimas são fatores restritivos para a aplicação desta tecnologia. Além do investi-mento inicial, a tecnologia enzimática exige mão-de-obra mais especializa-da, assim como laboratórios e análises mais sofisticados.

O principal produto da hidrólise química do amido é a pirodextrina, além da produção de glicose. Esse processo é utilizado para produção de xarope de glicose. Entre os açúcares produzidos como hidrolisados do amido, é mais difícil obter produtos de boa qualidade com processo ácido e calor.

A hidrólise do amido tem por base o fato de que a ligação glicídica é es-tável em condições alcalinas, mas é hidrolisada em condições ácidas. Se o amido for tratado por ácidos minerais ou enzimas específicas, o resultado é um fracionamento do polímero com liberação de moléculas menores. Esse processo é chamado hidrólise e se for completa, dará origem apenas a glicose.

Os produtos de conversão en-zimática do amido vão da glicose a dextrinas de peso molecular elevado. A matéria-prima para obtenção dos hidrolisados é o amido, polissacarídeo constituído de cadeias retas e ramifi-cadas onde cada molécula é formada de várias centenas de unidades de glicose, ligadas entre si.

O amido é um hidrato de carbono composto por carbono, hidrogênio e oxigênio na proporção de 6:10:5 de fórmula geral (C6H1005). As uni-dades de glicose estão ligadas entre si pelo C1 e C4 através de oxigênio,

formando uma ligação glicídica. O amido é composto principalmente de amilose e amilopectina. A amilose é um polímero linear constituído por aproximadamente 6.000 unidades de glicose, conectadas por ligações α(1,4). Seu grau de polimerização depende da fonte do amido.

A amilopectina tem uma estrutura altamente ramificada, constituída por cadeias de amilose, de grau de polimerização entre 10 e 60 unidades de glicose. Essas cadeias são conec-tadas entre si por ligações α(1,6), como demonstrado na Figura 1. As unidades de glicose com ligações α(1,6) da amilopectina representam apenas 5% do total das ligações da amilopectina. A amilopectina apre-senta grau médio de polimerização superior a um milhão.

Os grânulos de amido são insolú-veis em água fria. A água, quando pe-netra nas áreas amorfas do grânulo, forma ligações de hidrogênio com os grupos hidrófilos livres da molécula de amido. Essas ligações são uma força fraca, mas o número de ligações no grânulo é tão alto que impede sua dissolução. Portanto, os grânulos de amido incham levemente na água fria (10% a 15 % de diâmetro), mas o inchaço é reversível por secagem. Quando a temperatura da suspensão é maior do que a força de ligação de hidrogênio, o grânulo de amido começa a inchar irreversivelmente e ocorre a gelificação. Na gelifica-ção ocorre a formação de ligações entre moléculas de água e grupos hidroxilas, liberados pela entrada de água. A gelificação de um amido é o primeiro passo para o processo de hidrólise, pois as enzimas atacam muito lentamente o amido granular.

Embora hajam diferenças pro-nunciadas entre amidos e féculas, no que diz respeito às suas propriedades funcionais, os produtos de hidrólise serão muito semelhantes, principal-mente os hidrolisados de mais baixo peso molecular.

Os processos de hidrólise podem ser classificados em contínuos e bate-


Enzimas na modificação de amidosladas (batch). Os processos em bate-lada ainda são os mais usados. O que caracteriza um processo contínuo é a vazão de entrada igual à vazão de saída. O processamento contínuo de hidrolisados de amido pode ser feito em colunas ou em reator de ultrafiltração.

Em processos de conversão enzi-mática contínua, uma suspensão de amido contendo enzima α-amilase termorresistente é gelificada ins-tantaneamente por injeção de vapor (jet-cooker) e descarregada continu-amente em uma coluna de retenção onde ocorre a reação de redução de viscosidade da enzima. A suspensão de baixa viscosidade é então bom-beada para outra coluna e a enzima é desativada pelo aquecimento com vapor (jet-cooker) em temperatura muito elevada.

Para a separação e concentração, é possível o uso de ultrafiltração. Os processos de separação e de con-centração que utilizam membranas sintéticas aplicam-se em várias áreas, como a purificação de produtos quí-micos, a biotecnologia, a indústria farmacêutica, os processamentos de alimentos, tratamento de água e dos efluentes e como reatores para processos enzimáticos. Como reator enzimático, a ultrafiltração tem a vantagem de permitir instalação mo-dulável. Na prática, sempre um pouco de enzima passa pela membrana do filtro ou é desativada pelo calor.

A função da membrana é agir

como uma barreira fina, permeável e seletiva. Graças a uma força de transferência, permite ou não a pas-sagem de alguns componentes entre os dois meios que separa. A ultrafil-tração é uma técnica que permite separar, pela passagem através de uma membrana permeável seletiva, o solvente e as moléculas de pequenos tamanhos (o filtrado ou o permeado) da solução. As macromoléculas, in-cluindo a maioria das enzimas, são retidas na solução, que se condensa progressivamente, e constituirá o retido. A separação realiza-se com a ajuda da diferença da pressão (infe-rior a 10 bar) imposta de um lado e do outro dessa membrana. A mistura escorre tangencial ou paralelamen-te à parede porosa, de maneira a limitar a colmatação dessa última, ocasionada pelo acúmulo de material particulado. Esse processo chama-se ultrafiltração tangencial.

A hIDrólISE DO AMIDO

Os amidos podem ser convertidos por três processos: ácido, ácido/enzi-ma e enzima/enzima.

O processo mais simples de hi-drólise do amido é o ácido, onde uma pasta de amido com concentração de aproximadamente 50% em massa seca recebe ácido, geralmente HCL concentrado, na proporção de 0,1% a 0,2% sobre o peso seco de amido. Esta suspensão é então submetida à ação do calor por período de tempo que depende do processo.

Instalações modernas podem em-pregar conversores contínuos que são mais eficientes. Esses equipamentos controlam melhor o DE (dextrose equivalente - grau de hidrólise) e minimizam a formação de corantes indesejáveis na conversão do pro-duto, originários do escurecimento não enzimático (reação de Maillard). Também reduzem a formação de substâncias geradas no processo de conversão, como ácido levulínico, fórmico, etc. Em um destes proces-sos, a suspensão de amido a 40% é acidificada a pH 1,8 a 2,0 com HC1 e bombeada para um conversor que, simultaneamente, injeta vapor vivo para o aquecimento. O vapor vivo pode ser proporcionado por jet-cooker ou por reatores com aquecimento a vapor.

A Tabela 1 apresenta a composi-ção de carboidratos em hidrolisado de amido de milho em função do DE. Para produção de xaropes com DE superior a 50, não se emprega o pro-cesso ácido, pois o tempo mais longo de processo gera alta concentração de substâncias corantes e sabor amargo indesejável.

Quando se usa ácido clorídrico a neutralização é feita com NaOH, resultando em NaC1 que é solúvel e proporciona xarope mais transpa-rente do que a hidrólise com ácido sulfúrico e neutralização com car-bonato de cálcio, o qual gera gesso (sulfato de cálcio), que é insolúvel. A formação da NaC1, entretanto, tem a

FIGURA 1 – ESTRUTUTA DA MOLÉCULA DE AMILOPECTINA

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desvantagem de proporcionar sabor salgado ao xarope e exigir o tratamen-to em coluna de resina de troca iônica para sua remoção. A hidrólise com ácido sulfúrico exige uma filtração mais fina, mas em compensação não necessita de resina de troca iônica.

No processo de hidrólise ácido/enzima, o amido é hidrolisado em uma primeira etapa com ácido e a seguir passa por tratamento com enzima específica. Esta etapa é chamada de sacarificação que, dependendo do tipo de enzima uti-lizada, produz maior proporção de glicose, maltose ou dextrinas. Esse processo de conversão ácido/enzima permite produzir vários tipos de hidrolisados, mas não é adequado para obter hidrolisado corn mais de 90% de glicose, devido a reações de retrogradação que são catalisadas pelo ácido, formando ligações tipo 13-glicosídicas, que não são hidroli-sadas por glucoamilases.

No processo de hidrólise enzima/enzima a liquefação do amido é cata-lisada por enzimas tipo α-amilase. A origem, dosagem, temperatura, pH e o tempo de ação dessas enzimas influem na composição final do pro-duto após a sacarificação. O amido liquefeito não deve apresentar amido residual, que consiste em parte de amido granular que não foi gelifica-do, mas também em parte do amido gelificado que não foi liquefeito. Esse amido residual apresenta moléculas de alto peso molecular, o que dificulta a filtração do hidrolisado.

Dois tipos de α-amilase podem ser usados, termolábil ou termor-resistente. A primeira tem como

vantagem ser facilmente inativada, o que se traduz por menos energia de processo. Por apresentar uma menor temperatura de gelificação do que o amido de milho, a liquefação da fécula de mandioca pode ser realizada com uma α-amilase termolábil, resultando em economia de energia necessária para a desativação da enzima no final do processo. Esta enzima é adiciona-da a uma suspensão de amido com pH ajustado a 6,5. A mistura é então aquecida em temperatura de 85°C durante 30 minutos. Quando o DE desejado é atingido, o pH é reduzido para 5,0 e a solução é levada a ebulição por 10 minutos. Como alternativa é possível adicionar imediatamente uma enzima de sacarificação, sem desativar a enzima liquidificante, realizando um processo concomitan-te. O tratamento térmico pode usar temperatura entre 90°C e 115°C. O DE ótimo para um amido liquefeito está entre 8 e 12, para a produção de todos os hidrolisados.

O amido liquefeito, constituído em sua maioria por dextrinas (oligo e polissacarídeos), é transformado em hidrolisados contendo principalmente açúcares de baixo peso molecular. Esse processo é chamado de saca-rificação e é realizado com ajuda de enzimas específicas, dependendo do tipo de hidrolisado desejado.

A AÇÃO DAS ENZIMAS NO prOCESSO DE hIDrólISE

Além do amido, as enzimas são os agentes mais importantes nas reações de hidrólise. As usadas no processo de hidrólise são também chamadas de diástases, ou enzimas amilolíticas.

São compostos de natureza protéica que atuam como catalisadores bioló-gicos em todas as reações metabólicas energeticamente possíveis e aceleram essas reações por ativação específi-ca. As enzimas permitem também alcançar rapidamente o estado de equilíbrio da reação, por diminuir a energia de ativação e aumentar a velocidade. As enzimas não sofrem modificação durante a reação e ao final de cada ciclo voltam a apresentar a mesma atividade.

As enzimas são macromoléculas da categoria das proteínas globu-lares. Algumas são holoproteínas, constituídas somente de uma cadeia de aminoácidos, enquanto que outras são heteroproteínas, contendo uma parte não protéica. Essa parte não protéica é o co-fator, que pode ser inorgânico, como um metal, ou orgâ-nico, como uma coenzima. As enzimas apresentam dupla especificidade, a reacional, onde uma enzima só pode catalisar um tipo de reação, como por exemplo, a hidrólise das ligações α-1,4 glicosídicas do amido. Esta especificidade serve de base para a classificação das enzimas (veja Tabela 2); e a especificidade do substrato, onde algumas enzimas têm especifi-cidade restrita a um substrato e não podem atacar moléculas diferentes, mesmo com estrutura semelhante. Entretanto, outras possuem especi-ficidade mais ampla e atuam sobre vários substratos.

Para que as enzimas possam ser empregadas com o máximo de desempenho, algumas condições são necessárias. Uma delas é quanto à es-pecificidade; para cada fase da reação, há necessidade de apenas um tipo de enzima. A otimização do pH é outro fator importante, uma vez que todas as enzimas são sensíveis às variações da concentração hidrogeniônica (W) do meio. Existe um pH para o qual a atividade enzimática é máxima, que pode ser básico ou ácido em função da enzima. O pH ótimo de uma enzima não é obrigatoriamente igual ao pH do seu meio natural.

TABELA 1 – PORCENTAGENS DE CARBOIDRATOS EM HDROLISADOS ÁCIDOS DE AMIDO DE MILHO, EM FUNÇÃO DO DE

DE Glicose Maltose Maltotriose Maltotetraose Outros

10 2,3 2,8 2,9 3,0 89,0

20 5,5 5,9 5,8 5,8 77,0

30 10,4 9,3 8,6 8,2 63,5

40 16,9 13,2 11,2 9,7 49,0

50 25,9 16,6 12,9 10,0 34,6



A otimização da temperatura também é uma condição que deve ser observada. Assim como para o pH, as enzimas têm uma tempera-tura ou uma faixa de temperatura na qual a atividade é máxima. Em geral, é preferível usar enzimas que suportam alta temperatura para per-mitir aumento da cinética da reação e proteger o meio contra eventuais con-taminações microbianas. E, por fim, a unidade da atividade enzimática. A unidade internacional de atividade enzimática, o katal (kat), foi definido como a quantidade de enzima que transforma um Mol de substrato por segundo, sob condições experimen-tais padrão. Para uma unidade menor usa-se a quantidade de enzima que transforma um μMol de substrato por minuto. Apesar desta normatização internacional, cada fabricante de en-zima define as próprias unidades em condições experimentais particulares.

A Tabela 3 mostra algumas enzi-mas degradantes de amido industrial.

Enzimas amilolíticasAs enzimas amilolíticas pertencem

à categoria das enzimas que catalisam as reações de hidrólises (hidrolases) e mais particularmente, a categoria das enzimas que catalisam as reações de amido. Podem ser classificadas pelo mecanismo de ação ou pela ação em si.

A classificação de acordo com o mecanismo de ação inclui as endo-enzimas, como α-amilase, CGTase e pululanase, que cortam ao acaso as ligações glicídicas no interior da molécula; e as exoenzimas, como a

TABELA 3 – IMPORTANTES ENZIMAS DEGRADANTES DE AMIDO INDUSTRIAL

Enzima Microrganismo Temperatura de aplicação

(ºC)

Área de aplicação

de pH

Dosagem mínima de Ca2+ (ppm)

Bactérias mesófilas α-amilase

Bacillus Subtilis 80 a 85 6 a 7 150

Bactérias termófilas α-amilase

Bacillus licheniformis ou Bacillus

stearothermophilus95 a 110 5 a 7 5

α-amilases fúngicas Aspergillus oryzae 55 a 70 4 a 5 50

Amiloglu-cosidase Aspergillus niger 55 a 65 3,5 a 5 0

Pululanase Bacillus acidopollu-lyticus 55 a 65 3,5 a 5 0

β-amilase e a amiloglucosidase, que hidrolisam a molécula a partir de uma extremidade não redutora.

A α-amilase é uma enzima que catalisa especificamente e ao acaso (endoenzima), a hidrólise das ligações α(1-4) do amido, mas não pode cata-lisar a hidrólise das ligações α(1-6). Esta enzima transforma o amido em α-dextrinas de alto peso molecular. A ação da α-amilase sobre a amilose produz apenas dextrinas. A α-amilase é considerada uma enzima liquidifi-cante, porque reduz drasticamente a viscosidade de pastas gelificadas de amido.

A β-amilase catalisa especifica-mente a hidrólise das α(1-4) do amido a partir de uma extremidade não redutora (exoenzima), produzindo apenas maltose, açúcar composto de duas unidades de glicose unidas por ligação α(1-4), com apenas uma extremidade redutora. A ação da

β-amilase sobre a amilose produz apenas maltose. A glicose pode apa-recer apenas se o número de unidades de glicose for impar, de forma que ao cortar maltose, sobra uma glicose. A β-amilase é considerada uma enzima sacarificante porque produz açúcares a partir do amido.

A ação conjunta de α- e β-amilases sobre a amilopectina, com a impos-sibilidade de hidrolisar as ligações α(1-6), produz as “dextrinas-limites”, designação genérica para um conjun-to de dextrinas de diferentes pesos moleculares, nas quais todas as ex-tremidades possuem uma unidade de glicose ou uma unidade de maltose, ligadas por α(1-6).

A glucoamilase ou amilo-1.6-glicosidase é uma enzima liquidifi-cante e sacarificante, que hidrolisa completamente o amido em glicose a partir de uma extremidade não re-dutora. É a única capaz de hidrolisar ao mesmo tempo as ligações α(1-4) e α(1-6). O resultado da conversão enzimática do amido por glucoamilase é a transformação total em unidades de glicose.

As enzimas desramificantes incluem diversas enzimas deste tipo, como a R-enzima, pululanase, iso- amilase e oligo-1,6-glicosidase. Estas enzimas são capazes de hidrolisar apenas as ligações α(1-6) do amido. Possuem características e especiali-dades diferentes, mas no geral remo-

TABELA 2 – CLASSIFICAÇÃO DAS ENZIMAS EM FUNÇÃO DAS REAÇÕES QUE CATALISAM

Categorias Tipo de reação catalisada

Oxiredutases Transfere eletrons

Transferases Reação de transferência de grupo

Hidrolases Reação de hidrólise

Liases Adição de grupo a ligações duplas

Isomerases Transferência de grupo no interior de uma molécula com formação de isômeros

Ligases Formação de ligações C-C, C-S, C-0, C-N e clivagem do APT


vem as ramificações, transformando o amido em dextrinas retas.

As ciclizantes ou CGTases são endoenzimas produzidas por diver-sos microrganismos. São capazes, ao mesmo tempo, de cortar dextrinas de 7, 8 e 9 moléculas de glicose e promover sua ciclização para formar ciclodextrinas.

A Figura 2 apresenta as diversas possibilidades de modificação do ami-do por via enzimática, com enzimas que promovem a liquefação, sacarifi-cação e ciclização.

Em geral, apenas enzimas livres são utilizadas nos processamentos de amidos hidrolisados. As enzimas imobilizadas ainda estão em pesquisa ou apenas são aplicadas em algumas áreas, onde os produtos são mais va-lorizados ou as enzimas muito caras.

As enzimas imobilizadas são con-finadas sobre um suporte mineral ou orgânico, mas apresentam o mesmo modo de ação das enzimas livres. Uma classificação das enzimas imobi-lizadas foi estabelecida em função do modo de imobilização (veja Figura 3).

As principais vantagens das enzi-mas imobilizadas incluem: operação contínua; aumento da estabilidade da enzima; produtos finais isentos de enzimas residuais; melhoria do controle da catálise; baixo custo do

processo em relação ao de enzimas livres; e possibilidade de utilização de sistemas multi-enzimas.

Os custos do suporte e da estabi-lidade da enzima imobilizada são os dois parâmetros mais importantes na seleção do melhor método de imo-bilização. As características cinéticas da enzima são alteradas com a imo-bilização, em geral pela modificação da disponibilidade espacial. A imobi-lização também cria forças de tração que modificam a estrutura terciária da enzima.

hIDrOlISADOS DE AMIDO

A denominação de hidrolisados de amido define todos os produtos do fracionamento do amido, indepen-dentemente dos catalisadores usados (ácidos ou enzimas) ou do grau deste fracionamento. Inclui um importante número de produtos diferentes, como glicose, maltose, maltotetraose, mal-

todextrinas, frutose, ciclodextrinas, dextrinas, etc. Os hidrolisados apre-sentam propriedades físicas, funcio-nais, energéticas e organolépticas, que são características de cada tipo de produto.

São três as principais categorias de hidrolisados para uso alimentício: a glicose, a maltose e a maltodextri-na, além de seus derivados, como o sorbitol, um produto derivado da glicose. Os oligossacarídeos, como as isomaltoses, são novos derivados de hidrolisados que têm conquistando o mercado nos últimos anos. Este mercado é especificamente destinado aos produtos ligados a saúde, como as fibras dietéticas, e para favorecimen-to de crescimento de bactérias láticas, como os probióticos.

Glicose. A expressão xarope de glicose designa todas as soluções aquosas purificadas e concentradas de polímeros de D-glicose, obtidas por hidrólise do amido e com DE entre 20 e 80. Por glicose são com-preendidos os hidrolisados contendo moléculas de glicose, na proporção de 5% a 95%, com a condição de que predominem em relação aos demais polissacarídeos. A glicose pura ou dextrose é composta por 100% de D-glicose e pode ser produzida por hidrólise do amido ou da sacarose (a partir da cana-de-açúcar), seguida de separação da D-glicose e dos outros mono ou polissacarídeos. No caso da produção a partir da sacarose, pode ser feita a conversão enzimática da frutose para glicose, ou o contrário, se a intenção é o preparo de xarope de frutose.

A matéria-prima comercial para

FIGURA 3 – CLASSIFICAÇÃO DAS ENZIMAS IMOBILIZADAS SEGUNDO O SUPORTE

Enzima imobilizada

presa

em rede adsorvada

ligada

Livre

microencapsulada

por ligaçãocolavente

FIGURA 2 – POSSIBILIDADES DE MODIFICAÇÕES DO AMIDO POR VIA ENZIMÁTICA

Sacarificação

Liquefação

Ciclização

Ciclodextrina

As setas representam os pontos de clivagem



produção da glicose é o amido. A glicose comercial é uma mistura hidrolisada composta predominan-temente de glicose, além de maltose, maltotriose e de outros sacarídeos em proporção variável. Quanto mais in-tensa a hidrólise (maior DE), maior é a formação de glicose (veja Tabela 4).

De maneira geral, as propriedades do xarope de glicose são determinadas pelo espectro glicídico e pelo grau de polimerização médio dos constituintes deste xarope. Estas propriedades físicas e funcionais variam em função do DE (veja Tabela 5).

Maltose. O xarope de maltose é uma solução aquosa purificada e concentrada, contendo no mínimo 30% de maltose e com a condição de que a maltose seja predominante em relação aos demais sacarídeos. A concentração máxima de maltose possível de ser processada por hidrólise de amido em escala industrial é de aproximadamente 90%. A Tabela 6 mostra as categorias de xaropes de maltose com diferentes DE.

O principal uso do xarope de

TABELA 5 – PROPRIEDADES FÍSICAS E FUNCIONAIS DE HIDROLISADOS, EM FUNÇÃO DO DE

Propriedades Intensidade da hidrólise

Amido DE baixo DE alto Glicose

Viscosidade

Poder ligante e de coesão

Sabor adocicado

Poder higroscópico

Poder de retenção de água

Poder anticristalizante

Escurecimento pelo calor

Temperatura de congelamento

Realce de aroma

Fermentabilidade

TABELA 6 – CATEGORIAS DE XAROPES DE MALTOSE COM DIFERENTES DE

Categoria de xarope DE Glicose Maltose

Xarope de alta conversão (HCS) 62 a 63 35% 30% a 45%

Xarope de alta concentração de maltose (HMS) 48 a 52 5% 48% a 52%

Xarope de altíssima concentração de maltose (EHMS) 50 a 60 5% 70% a 85%HCS: High Conversion Syrup; HMS: High Maltose Syrup; RHMS: Extra-High Maltose Syrup

maltose é como substituto de parte do malte na fabricação de cerveja. Além do uso em cervejaria, o xarope de maltose pode ser utilizado em vários outros produtos, como leite em pó, alimentos líquidos, caramelo, chocolate, creme, marmelada, doce, refrigerante, vinho, uísque, molho, tempero, creme, alga desidratada, sorvete, comida congelada, sopa, café solúvel, especiaria, pós para refrigerantes e sucos. O uso de malto-oligossacarídeos como fibra alimentar e alimento para bactérias lácticas probióticas, tem aberto um novo mercado para maltose.

Maltodextrinas. A maltodextrina é uma solução aquosa purificada e

concentrada, líquida ou seca, conten-do uma mistura de glicose, maltose, maltotriose e outros sacarídeos, cuja dextrose equivalente é inferior a 20, ou seja, um grau de hidrólise menor do que os xaropes de glicose e maltose.

As propriedades das maltodex-trinas em função do DE seguem as mesmas variações das relatadas para o xarope de glicose (veja Tabela 5).

Dextrinas. As dextrinas apre-sentam muitas aplicações industriais e alimentícias. Na área alimentar, as dextrinas são usadas no preparo de alimentos, como agente espessante, e tem aplicações em cervejarias, pa-nificação, sucos e bebidas à base de cacau, licores destilados, produtos de confeitaria, etc.

O processo físico-químico de ob-tenção prevê o uso de calor (110°C a 120°C) em amido umedecido por solução ácida diluída (1.000 partes de amido, 250 de água, 2 de HC1). O produto posteriormente é seco, moído, classificado e embalado. O processo é de baixo custo, porém de menor rendimento e produz goma de qualidade inferior. O processo en-zimático contorna esses problemas. A enzima pode ter origem vegetal ou microbiana, definindo o processo tecnológico a ser empregado. Uma suspensão de amido adicionada de 35% de seu peso em água é subme-tida ao aquecimento até gelificação. Em seguida, é resfriada a 65°C - 75°C e adicionada de cerca de 2% de enzima, dependendo da fonte. Ao final da dextrinização, o material é fervido para inativar as enzimas e depois filtrado, constituindo o xa-rope de dextrina. Pode ou não ser concentrado.

TABELA 4 – COMPOSIÇÃO DE GLICOSES COMERCIAIS COM DIFERENTES DE

Dextrose Equivalente (DE)

30 35 42 55

Glicose 10 14 19 31

Maltose 9 12 14 18

Maltotriose 8 10 11 13

Outros sacarídeos 69 64 56 48


Isomalto-oligossacarídeos. O xarope de isomalto-oligossacarídeo é uma solução aquosa formada por uma mistura de isomaltose, panose, isomaltotriose, oligossacarídeos ramificados e outros açúcares. Os isomalto-oligossacarídeos (IMO) são glico-oligossacarídeos que possuem ligações α-1,4 e α-1,6. São produzidos em duas etapas, utilizando-se uma combinação de enzimas (veja Figura 4). São as dextrinas limites que sobram da ação das α- e β-amilases.

O xarope de malto-oligossacarí-deos apresenta doçura equivalente à quase metade da doçura da sacarose e não mascara outros flavors (aroma + sabor) delicados.

O xarope de isomalto-sacarídeo (IMO) apresenta viscosidade se-melhante à solução de sacarose, mas menor viscosidade do que um xarope de maltose. A umectância é maior devido ao grande poder de reter umidade dos oligossacarídeos ramificados, como isomaltose, pa-nose e isomaltotriose, prevenindo o endurecimento de alimentos amilá-ceos. A atividade de água é menor do que a do xarope de maltose e a mesma de soluções de sacarose. Essa propriedade ajuda a controlar o crescimento de microrganismos

alimento para o crescimento desse grupo de bactérias. Vale ressaltar que Escherichia coli, Clostridium perfringens e outras bactérias intestinais não podem fermentá-lo, portanto não proliferam, o que melhora a flora intestinal.

Outra característica importante é a baixa cariogenicidade. Oligossa-carídeos ramificados, como isomalto-ses, isomaltotrioses e panoses, etc., não são substratos para a glicosil-transferase do Streptococcus mu-tans sintetizar os glucanos insolúveis em água, que são responsáveis pela aderência da bactéria nos dentes, além de serem muito pouco utilizados pelo microrganismo para formar o ácido láctico que desmineraliza o esmalte do dente. O poder calórico do IMO é de 2,7 a 3,3kcal/g, o que o caracteriza como produto de baixo poder calórico.

Amidos de qualquer origem po-dem ser utilizados como matéria-prima na fabricação de hidrolisados. Na maioria dos países é comum usar o milho, pois já existe uma tecnologia bem desenvolvida e estabelecida para sua utilização. No entanto, a fécula extraída da mandioca apresenta menores teores de proteínas e maté-rias graxas e menor temperatura de gelificação, que tornam seu proces-samento industrial mais simples e de menor custo.

A raiz de mandioca propicia diferentes matérias-primas para a produção de hidrolisados, como fécula, farinha e farelo. A avaliação destas matérias permite selecionar a mais adequada para fabricação de hidrolisados em nível do pro-cesso, rendimento e viabilidade econômica.

Observadas as diferenças entre matérias-primas, os diferentes processos de fabricação de hidro-lisados podem utilizar os mesmos equipamentos, variando o tipo e teor de enzimas, tempo de reação, temperatura e pH para obter dex-trinas, glicose, maltose, maltodex-trina e outros.

FIGURA 4 – ETAPAS DA SÍNTESE DE MALTO-OLIGOSSACARÍDEOS

β-amilase

Hidrólise Maltose

Glicose

GlicoseLigação glicosídica α-1,4 | Ligação glicosídica α-1,6

Glicose de extremidade redutora

Panose

Isomaltose

Amido liqüefeitoTransglicosidade

Transglicosidade

Transglicosidade

em alimentos. É estável ao aqueci-mento (100°C/1 hora), sem que haja degradação do IMO, e é estável em faixa de pH de 3 a 6.

A grande vantagem competi-tiva deste produto no mercado de produtos para a saúde vem da não fermentabilidade, o que o classifica como prebiótico. Os oligossacarí-deos ramificados, como isomaltose, panose e isomaltotriose, não são di-geridos por leveduras. Sendo assim, esse xarope pode dar corpo, adoçar e conferir outras propriedades em alimentos fermentáveis, como pão, bebidas que contém ácido láctico, temperos e molhos obtidos por fer-mentação, como o shoyu à base de soja, saque japonês, etc., reduzindo a possibilidade de deterioração por crescimento de microrganismos. Essa característica é especificamen-te vantajosa no caso do controle da constipação intestinal. A ingestão de oligossacarídeos ramificados melhora a consistência das fezes e alivia a constipação (efeito fibra), pois sofrem muito pouca ação das enzimas digestivas no intestino delgado. A esse fator benéfico é acrescido o favorecimento da proli-feração de bifidobactérias. Os IMO atingem o intestino grosso sem se-rem digeridos e, por isso, servem de



Produzir alimentos com mais sa-

bor, mais saudáveis e seguros é bom

para o negócio. O mesmo se aplica

à redução de custos, à eficiência da

produção, ao maior rendimento, aos

produtos mais “verdes” e à elimi-

nação de substâncias indesejadas.

Porém, para que todos estes bene-

fícios tornem-se realidade, é preciso

trabalhar com o produtor de enzimas

que mais sabe sobre alimentos: a

Danisco. Nenhum outro tem o vasto

conhecimento necessário.

A Danisco fabrica uma ampla linha

de enzimas de atividade única e com-

plexos enzimáticos, que são otimiza-

dos para as exigências do consumidor.

O formato comercial líquido ou mi-

cro granulado garante que as enzimas

estejam praticamente livres de pó, pro-

tegendo o ambiente de trabalho onde

são utilizadas, permitindo aplicação

fácil e precisa de doses enzimáticas

tipicamente muito pequenas.

produtos finais: cada vez melhores

panificaçãoA Danisco é pioneira no uso de enzi-

mas em todos os aspectos da indústria

panificadora. Por meio de sua habilida-

de em eliminar a ocorrência natural de

variações sazonais, as enzimas podem

padronizar e elevar a qualidade da fa-

rinha, bem como assegurar o máximo

desempenho da panificação. Também

melhoram a tolerância a variações nos

parâmetros de processamento.

principais benefícios• Aumenta volume;

• Prolonga a validade;

• Garante melhor maciez e estrutura

do miolo do pão;

• Melhora da resiliência.

Na farinha• Assegura a qualidade consistente

da farinha;

• Melhora o desempenho da panificação;

• Aumenta a taxa de extração.

Na massa• Assegura alta tolerância às variações

de matérias-primas;

• Assegura propriedades de manuseio

superiores;

• Oferece melhor tolerância às variações

nos tempos de mistura, descanso e

degustação.

lácteosNo setor de lácteos, as enzimas con-

tinuam a oferecer importante ajuda no

processamento para coagulação do leite na

produção de queijos. Mas, hoje, elas são

muito mais do que isso. Complementadas

pelo profundo conhecimento da Danisco em

culturas de laticínios, as soluções enzimáti-

cas estão disponíveis para desenvolvimento

de sabor de queijos e, crescentemente,

produtos de saúde e bem-estar.

principais benefícios - laticínios fres-cos e queijos• Intensifica o sabor do queijo;

• Otimiza o processamento do queijo;

• Assegura quebra eficiente da lactose

nos produtos de laticínios frescos.

Bebidas fermentadas e destiladasA produção de melhores cervejas e

bebidas alcoólicas, a partir de diferentes

matérias-primas, é uma questão em

andamento para fermentadores e destila-

dores. As enzimas da Danisco asseguram

produção de alto rendimento de produtos

uniformes e com qualidade superior, com

ótima estabilidade e validade. Adiciona-

das previamente no processo, as enzimas

não são mais detectáveis no produto final.

principais benefícios• Assegura a alta qualidade;

• Melhora o rendimento da matéria-prima;

• Oferece processamento eficiente;

• Garante total desenvolvimento do sabor;

• Prolonga a validade.

Suco de frutas e vinhoAs pectinases da Danisco suplemen-

tam as enzimas naturalmente presentes

na fruta para acelerar e aumentar o

processamento de maçãs, peras, uvas

e frutas cítricas - para produção de alto

rendimento e alta capacidade de concen-

trados de suco de frutas e vinho.

principais benefícios• Assegura alta qualidade;

• Aumenta o rendimento;

• Otimiza a capacidade de proces-

samento.

CulináriosPara processamento de ovos,

óleos refinados e gorduras, e para

prolongamento da validade de condi-

mentos, as enzimas da Danisco são

uma solução de custo efetiva. Sua

moderada modificação ou remoção de

componentes nutricionais específicos

preserva as excelentes propriedades

dos cremes da clara do ovo, otimiza as

propriedades emulsificantes da gema

do ovo e melhora a estabilidade de

oxidação de óleos e gorduras.

principais benefícios• Aumenta o rendimento do óleo;

• Sem hidrólise de triglicerídeos,

desta forma sem formação extra

de ácidos graxos livres.

No processamento de ovos• Aumenta a hidrofilicidade;

• Melhora as propriedades de emul-

sificação.

principais marcasGrindamyl®; PowerBake™; Po-

werFresh™; PowerFlex™; Accelase®;

Savorase®; Debitrase®; DairyHox™;

DairyGox™; DairyCat™; Chymostar™;

Marzyme®; Alphalase™; Laminex®;

Amylex®; Diazyme®; Pektozyme™;

LysoMax®.

IMAgINE MElhOrES NEgóCIOS

www.danisco.com/enzymes

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