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As enzimas são consideradas catalisadores, pois facilitam e aceleram reações entre componentes químicos. Elas estão presentes em todos os sistemas biológicos, inclusive nos vegetais, de onde podem ser extraídas! Isso mesmo, meu caro/minha cara, vegetais são uma fonte de enzimas que podem ser utilizadas na indústria em diversas reações para obter algum produto de interesse.
Algumas plantas, como Euphorbia tirucalli (L.) Klotzsch e a Euphorbia neriifolia (L.) são fontes de quimosina, uma enzima que promove a coagulação do leite para a produção de queijos. O mamão e o abacaxi são fontes de papaína e bromelina, respectivamente, utilizadas como amaciantes de carne, como auxiliar na digestão e na clarificação de cervejas. A ficina, enzima extraída do látex do figo, também é utilizada para amaciar carne, entretanto, devido a inviabilidades com o custo de produção, as indústrias optam pela papaína, que também tem sido utilizada na indústria farmacêutica associada a um curativo (esparadrapo + gaze) como um acelerador do processo de cicatrização em tratamentos de úlceras de decúbito .
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Figura 1. Mamão (Carica papaya) fonte de papaína (produto comercial à direita, que auxilia na digestão). Fonte: Hortie; Medialimenta.
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A enzima alfa-amilase, que promove a decomposição do amido na fabricação de pães, pode ser extraída da planta Salvadora persica L. Já o trigo e a batata-doce são fontes da beta-amilase. Plantas como berinjela, abacate, batata-doce, pepino, banana e jiló são utilizadas como fonte de diversas enzimas para construção de biossensores nas indústrias alimentícias e biológicas.
A betaína, extraída de beterraba e espinafre, é utilizada no tratamento preventivo de osteoporose e em cremes dentais contra boca seca. As enzimas peroxidases, que também são exploradas pela biotecnologia na degradação de corantes têxteis, podem ser encontradas em Ipomoea palmata Forssk.
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Figura 2. Ipomoea palmata, fonte de extração de peroxidases. Fonte: Plant Attraction
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As indústrias de papel e celulose, agrícola, farmacêutica, de biocombustíveis e alimentícia contribuem significativamente para a expansão do mercado de enzimas vegetais. Entretanto, para obtê-las é necessário seguir algumas etapas, confira:
1) Preparo do material vegetal (fonte enzimática): Ao chegarem no laboratório, as amostras vegetais são muito variáveis quanto à friabilidade (aqueles que se desfazem com facilidade), maleabilidade (flexibilidade) e dureza. Assim, podem-se utilizar moinhos para romper as folhas, frutos, e raízes; ao passo que as cascas, caules e sementes possuem paredes celulares rígidas e requerem equipamentos mais robustos para reduzi-los a pó homogêneo (extrato vegetal bruto). Algumas substâncias, como éter ou acetona (solventes apolares) podem ser utilizados para remover compostos hidrofóbicos (látex, lipídios e terpenos) e conservar a estrutura terciária da enzima durante extração aquosa convencional.
2) Precipitação: Refere-se ao isolamento enzimático, ou seja, a separação de materiais proteicos daqueles não-proteicos, devido a alterações no solvente pela adição de precipitantes (ácidos, bases, sais neutros, solventes orgânicos, etc.). Eles favorecem a redução da solubilidade da proteína, assim a enzima de interesse (que é uma proteína) fica separada do restante da solução. Pode ser utilizado álcool ou sulfato de amônio.
3) Purificação: O método mais utilizado para purificação das proteínas (enzimas) a partir de extratos brutos é a centrifugação, pois favorece a separação de biomoléculas pela sedimentação ocasionada pela diferença de densidade.
4) Clarificação: Nesta etapa são adicionados floculantes (substâncias para agregar partículas sólidas) e coagulantes para reduzir impurezas em suspensão e turbidez da solução.
5) Secagem, estabilização e embalagem: Processos finais que seguem padrões de qualidade industrial para comercialização das enzimas.
Assim , diante das diversas possibilidades de aplicações das enzimas como ferramentas biotecnológicas na indústria, é possível ampliar as áreas de aplicações, bem como de descobertas de novas fontes enzimáticas devido ao vasto potencial de biodiversidade de plantas brasileiras. Pesquisas neste aspecto podem ser chave na elaboração de aplicações enzimáticas de baixo custo e que favoreçam a sustentabilidade.
E você? Achou interessante conhecer sobre onde e como as enzimas vegetais são aplicadas na indústria? Que tal conhecer sobre as enzimas de fonte animal? Fique ligado no blog do Profissão Biotec, este será o tema do meu próximo texto. Espero que gostem, leiam e compartilhem!
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Referências
BALLS, A.K et al Crude papain: preparation and properties. Industrial Engineering Chemistry, v. 32, p.1144-1147, 1940.
(PDF) ENZIMAS VEGETAIS: EXTRAÇÃO E APLICAÇÕES BIOTECNOLÓGICAS. Available from: https://www.researchgate.net/publication/320028167_ENZIMAS_VEGETAIS_EXTRACAO_E_APLICACOES_BIOTECNOLOGICAS [accessed Aug 29 2018].
PARK, Y. K, Produção de enzimas industriais de origem vegetal. Biotecnologia industrial, v. 3, p. 367- 376, 2007.
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Revisado por Carolina Bettker e Thais Semprebom
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Parabéns pelo texto. Gostaria de fazer apenas uma correção. Centrifugação não é o método mais usado para purificação de proteínas. Através da centrifugação conseguimos um extrato total com
proteínas solúveis, já que removemos partículas em suspensão, que vão para o sedimento. Métodos de purificação são variados e incluem precipitação, cromatografia, ultrafiltração, dentre outros.