Lipoxigenases - apostilas - Engenharia Quimica, Notas de estudo de Engenharia Química. Universidade Federal de Alagoas (UFAL)
Roberto_880
Roberto_8805 de Março de 2013

Lipoxigenases - apostilas - Engenharia Quimica, Notas de estudo de Engenharia Química. Universidade Federal de Alagoas (UFAL)

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Apostilas de engenharia quimica sobre o estudo da lipoxigenases, lipídios, enzimas, processo de oxidação catalisada da lipoxigenases.
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1. INTRODUÇÃO

Os lipídios ocorrem em quase todas as matérias-primas alimentícias, sendo as principais classes os triglicérides (também conhecidos como triacilgliceróis), que ocorrem nas células de armazenagem de gordura de plantas e animais, e os fosfolipídios, que ocorrem nas membranas biológicas. No processamento de uma grande variedade de alimentos, as gorduras podem ser adicionadas como parte da formulação. As gorduras adicionadas são um importante componente de muitos alimentos, tais como a maionese, a margarina e os óleos de fritura. Essas gorduras são quase totalmente triglicerídeos, sendo esses as fontes potenciais mais significativas de oxidação nesses alimentos. Os fosfolipídios, presentes em todas as membranas biológicas dos tecidos vegetais ou animais usados em alimentos, podem ser

um importante substrato para a deterioração oxidativa.

2. LIPÍDIOS

Lipídios, particularmente óleos e gorduras, constituem os principais componentes dos alimentos insolúveis em agua. São biomoléculas orgânicas compostas, principalmente, por moléculas de hidrogênio, oxigênio, carbono. Fazendo parte ainda da composição dos lipídios outros elementos como, por exemplo, o fósforo. (todabiologia.com)

Os lipídios possuem a característica de serem insolúveis na água. Porém, são solúveis nos solventes orgânicos (álcool, éter, benzina, etc).

Em contraste com proteínas e carboidratos, óleos e gorduras possuem poucos sítios reativos na molécula, de modo que a ocorrência de reações durante o processamento e armazenamento do alimento é menos variada que a de componentes solúveis em água. (Araújo, Júlio M. A. p1)

Essa classe de estrutura muito variada é dividida em três classificações. Os Lipídios simples que possuem apenas ácidos graxos e álcool; os Lipídios compostos, compostos de álcool, ácidos graxos e mais algum composto e; Esteróis que como estrutura básica, tem em seu núcleo o ciclopentanoperidrifenanteno.

3. ENZIMAS

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As enzimas são catalisadores biológicos que facilitam uma grande variedade de reações bioquímicas. Em bactérias, leveduras, fungos, plantas, e animais, são encontrados diversas enzimas diferentes. As enzimas são grandes moléculas de proteína que, como outros catalisadores para ser eficaz, eles só precisam estar presentes em quantidades muito pequenas. Enzimas atuam diminuindo a energia de ativação desta ação de substratos específicos. Realizam esta ação combinada temporalmene com o substrato, formando um complexo enzima- substrato, que é menos estável que o substrato sozinho. Isso supera a resistência à reação. (POTTER, Norman N.; HOTCHKISS, Joseph H p43)

Um exemplo é a maltose, composta por duas moléculas de glicose ligadas. A enzima maltase é uma proteína que tem um formato perfeito para aceitar uma molécula de maltose e quebrar essa ligação. As duas moléculas de glicose são liberadas. Uma simples enzima maltase consegue quebrar mais de mil ligações de maltose por segundo, mas somente irá funcionar com moléculas de maltose. (hsw.uol.com)

4. LIPOXIGENASES

A oxidação dos lipídios tem sido uma das áreas mais estudadas, e continua sendo, devido à relação com as alterações dos alimentos, a produção tanto de substancias que conferem características de aroma e cor desejadas, como produtos de degradação não desejada, como por exemplo, dímeros tóxicos, e com numerosas reações com outros constituintes de alimentos. (WONG, Dominic W. S., 2000)

A reação espontânea do oxigênio atmosférico com os lipídios, conhecida como auto-oxidação, é o processo mais comum que leva à deterioração oxidativa. Os ácidos graxos poliinsaturados apresentam potencial de decomposição deste processo, estando presentes como ácidos graxos livres, ou como triglicérides (ou diglicerídeos ou monoglicerídeos) ou como fosfolipídios. Quando a luz e um agente sensibilizante, como a clorofila, estão presentes, a ativação do oxigênio em oxigênio singlete pode desempenhar um papel importante na indução da deterioração oxidativa. Alternativamente, os metais, incluindo ferro ou cobre, ou a enzima lipoxigenase, podem atuar no processo pelo qual a deterioração oxidativa é iniciada.

As lipoxigenases (linoleato: oxigênio oxido-redutase - EC 1.13.11.12) são dioxigenases que catalisam a adição do oxigênio molecular ao sistema cis, cis, 1,4 - pentadieno dos ácidos graxos poliinsaturados, formando hidroperóxidos dos ácidos graxos correspondentes. As lipoxigenases vegetais utilizam o ácido linolênico (C18:3) ou ácido linoleico (C18:2) como substrato e estão associadas a importantes processos fisiológicos, tais como: biossíntese de compostos regulatórios, crescimento e desenvolvimento, senescência, germinação de sementes, resposta a ferimento, proteína de reserva vegetativa e resistência a insetos e patógenos. Quando os tecidos da planta são danificados por patógenos ou mecanicamente, ocorre uma degradação sequencial

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de lipídios, cujo produto inicial são os hidroperóxidos resultantes da ação das lipoxigenases. Entre os vários produtos formados, tem-se a taumatina, o ácido jasmônico, os aldeídos voláteis e os oxiácidos. (artigo Rancidez oxidativa em Alimentos)

A ação da enzima lipoxigenase no alimento apresenta efeitos desejáveis importantes e outros indesejáveis, resultantes da ação direta da enzima na oxidação de ácidos graxos polinsaturados (livre ou ligado), formando radicais livres. Funções desejáveis, como branqueamento da farinha de trigo e a formação de pontes de enxofre n glúten durante a formação da massa, eliminam necessidade de adição de oxidantes químicos como bromato de potássio. Ações indesejáveis no alimento é a destruição de clorofila e carotenos, o desenvolvimento de sabor e odor estranhos, a oxidação de compostos como vitaminas e proteínas e a oxidação de ácidos graxos essenciais: linoleico, linolênico e araquidônico.

A lipoxigenase oxida somente ácidos graxos, os quais possuem o sistema cis-cis-1,4-pentadiene. Portanto, os substratos preferidos pela enzima de ocorrência em vegetal são os ácidos linoléico e linolênico e, pela enzima animal, o araquidônico; o acido oleico não se oxida. Alem da destruição destes ácidos graxos essenciais, ocorre o aparecimento de sabor e odores desagradáveis o vegetal.

O radical peroxil formado durante a oxidação promove alterações de outros componentes, como caroteno, vitamina A e proteínas. Os aldeídos formados podem ser adicionalmente oxidados pela aldeído-deidrogenase ou oxidase para ácidos carboxílicos ou reduzidos pela álcool- deidrogenase para álcoois. Os ácidos carboxílicos são transformados, não enzimaticamente, em ésteres de odor característico.( ARAÚJO, Júlio M. A., 2000)

O quadro a seguir mostra resumidamente as implicações da ação da lipoxigenase na cor, textura flavor e nas propriedades nutritivas o alimento.

Quadro 1 - Alterações na qualidade do alimento pela ação da lipoxigenase (endógena ou exógena)

ALTERAÇÃO NA COR ALTERAÇÃO NO FLAVOR ALTERAÇÃO NA TEXTURA ALTERAÇÃO NA QUALIDADE NUTRITIVA

• Branqueamento da farinha de trigo pela destruição do caroteno (desejável)

• Destruição da coloração verde devida a clorofila e vegetais congelados (indesejável)

• Destruição de corantes adicionados ao alimento. • Produção de componentes voláteis responsáveis pelo aroma desejável em frutas e vegetais

• Produção de flavor estranho em vegetais congelados e em cereais armazenados. • Efeitos favoráveis nas propriedades reológicas da farinha de trigo e eventualmente na

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textura de produtos a base de trigo. A oxidação do lipídio pela ação da lipoxigenase melhora caracteristicas da massa possivelmente pela formação de pontes de enxofre envolvendo a cisteína do glúten. Simultaneamente ocorre liberação do lipídio da roteina oxidada, ajudando de alguma forma a retenção do gas durante a expansão da massa. • Destruição da vitamina A e provitamina A

• Destruição de ácidos graxos polinsaturados essenciais

• Interação de produtos oriundos da ação enzimática com aminoácidos essenciais na proteína, diminuindo a qualidade nutricional.

( ARAÚJO, Júlio M. A., 2000)

As moléculas de lipoxigenase contêm um átomo de ferro. O átomo de ferro está em estado de alta rotação Fe (II) na forma original de repouso da lipoxigenase, devendo ser oxidado para Fe (III) pelo produto da reação, ou seja, ácido graxo hidroperóxido ou peróxido de hidrogênio antes que seja ativado como um catalisador de oxidação. Como conseqüência deste requisito para a oxidação do ferro da enzima, um período de latência é observado, quando a enzima é usada com substratos de ácidos graxos puros. Todo o caminho da oxidação catalisada pela lipoxigenase é apresentado na Figura 1. (Artigo Rancidez oxidativa em Alimentos)

Figura 1 - PROCESSO DA OXIDAÇÃO CATALISADA DA LIPOXIGENASE

5. CONCLUSÃO

Por conta da ação enzimática, os alimentos podem também serem alterados, pela hidrólise de sua fração lipídica. A enzima lipoxigenase ocorre em vegetal e animal que catalisa a oxigenação de alguns ácidos graxos insaturados para seus correspondentes peróxidos, que possuem a mesma estrutura daqueles obtidos pela autoxidação.

Assim, implicações da oxidação enzimática da lipoxigenase nos alimentos podem ser benéfica ou maléfica, dependendo da reação causada em determinado alimento, como pudemos ver neste trabalho.

6. REFERÊNCIAS

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ARAÚJO, Júlio M. A.. Química de Alimentos: Teoria e Prática. 2° Viçosa Mg: Ufv, 2001. 416 p.

WONG, Dominic W. S.. Química de los Alimentos: Mecanismos y Teoria. Zaragoza: Acribia, 2000. 476 p.

POTTER, Norman N.; HOTCHKISS, Joseph H.. Ciencia de los Alimentos. Zaragoza: Acribia, 1999. 667 p.

DESCONHECIDO. Rancidez oxidativa em alimentos. Aditivos e Ingredientes, Desconhecido, n. , p.1-37, 21 ago. 2011. Sim.

DESCONHECIDO. Lipídios: Composição, função, características e fontes. Disponível em: . Acesso em: 21 ago. 2011.

BRAIN, Marshall. Enzimas: Como tudo funciona. Disponível em: . Acesso em: 21 ago. 2011.

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