Enzimas são moléculas fundamentais para os seres vivos. Elas são proteínas catalisadoras de reações bioquímicas, que podem também ser chamadas de biocatalisadores (catalisadores biológicos). O termo “catalisador” refere-se a um agente que diminui o tempo para uma reação ocorrer.
Sem essas proteínas especiais, as reações bioquímicas no nosso organismo poderiam levar milhares de anos! Por esse motivo enzimas são imprescindíveis, desde microrganismos até seres humanos, pois elas permitem que as reações ocorrem dentro de um tempo viável!
Além da sua função biológica, as enzimas podem ser extraídas das células para utilização em diferentes processos industriais, os quais originarão uma variedade de produtos que fazem parte da vida das pessoas. Nesse texto vamos explorar exemplos de como as enzimas estão presentes no nosso dia-a-dia, seja nos produtos que temos dentro de casa, ou nos seus processos de fabricação.
A revolução das enzimas
As moléculas que entram no processo enzimático para reagirem são chamadas de substratos, e cada enzima possui substrato e função específica. Muitas delas, por exemplo, tem por função “quebrar” a molécula do substrato, gerando moléculas menores e mais simples. A esse tipo de reação damos o nome de hidrólise.
A capacidade das enzimas de realizar hidrólise e outras reações atraiu a atenção para aplicação industrial. Diversos processos passaram a utilizar enzimas para fabricação de produtos em larga escala, em detrimento dos catalisadores químicos até então utilizados.
Os biocatalisadores possuem muitas vantagens em relação aos seus concorrentes químicos. Em geral, biocatalisadores apresentam maior grau de pureza para reações, causam menos impacto ambiental em comparação a agentes químicos e são mais seguros de se manipular.
Com o aumento do nosso conhecimento sobre enzimas e os avanços biotecnológicos, o uso dessas moléculas se tornou economicamente viável – e cada vez mais desejado. Dentro das nossas casas existem diversos produtos que entraram em contato com enzimas no seu processo de fabricação. Vamos ver alguns exemplos:
Sabão em pó e detergentes
Sabão para lavar roupa é um produto clássico que carrega enzimas na sua composição. Tanto lipases como proteases e outras enzimas estão presentes nesses produtos para maior eficiência na remoção de manchas e sujeiras mais difíceis. As lipases atuam removendo manchas de origem lipídica (gordurosas), enquanto as proteases removem manchas de origem proteica.
Sabões e detergentes levam principalmente em sua composição enzimas que fazem hidrólise. A principal vantagem é que essas enzimas ajudam a remover sujeira por meio da quebra de moléculas biológicas, abandonando a necessidade de água em alta temperatura.
Outro exemplo são alguns detergentes para lava-louças. Esses produtos costumam conter amilases, enzimas que hidrolisam amido. O intuito é ajudar na remoção de incrustações de amido nas louças através da quebra das moléculas complexas em unidades menores.
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Alimentos e bebidas
Uma das indústrias que mais utiliza enzimas nos processos é a de alimentos e bebidas. A produção industrial de queijo e outros laticínios utiliza várias enzimas para realizar processos como separação de fases (líquido/sólido) do leite e saborização de queijo. A produção de sucos de frutas utiliza enzimas, como as pectinases, para quebrar moléculas vegetais complexas, que podem interferir principalmente na aparência do produto.
O leite sem lactose é um exemplo muito comum, presente nas prateleiras de supermercados, cuja existência se deve a enzimas. Esse leite é gerado através da ação da enzima lactase, que quebra a lactose nas suas unidades de açúcares menores, as quais são, por sua vez, mais facilmente digeridas.
Pães industrializados também são beneficiados pelas enzimas na fabricação. O amido, que é um composto presente na massa desses produtos, cristaliza com o tempo causando rigidez. Para contornar esse problema, amilases são utilizadas no processo de panificação para quebrar o amido e aumentar, consequentemente, a meia vida e qualidade dos produtos.
Papel e celulose
Enzimas podem ser usadas no clareamento do papel, como uma alternativa mais sustentável em relação aos tradicionais métodos químicos baseados em cloro. Com a crescente busca por um consumo mais ecológico, esse tipo de uso é cada vez mais presente e atrativo para a indústria papeleira.
Enzimas também são muito utilizadas para remoção de colas e adesivos, passo importante no processo de reciclagem. Os métodos químicos anteriores não apresentavam capacidade satisfatória de remoção, abrindo o caminho para a larga aplicação dos biocatalisadores. As principais enzimas usadas nesse processo são as esterases.
Assim, se você usa papel reciclado, é muito provável que enzimas fizeram parte do histórico de produção do seu papel.
Biotecnologia enzimática
Existem mais setores que utilizam enzimas: biocombustíveis, alimentação animal, têxtil, cosméticos, entre outros, e também mais uma diversidade de aplicações enzimáticas. Esse consumo global de enzimas movimenta um mercado de cerca de 10 bilhões de dólares.
Com tanta enzima circulando, você pode se perguntar de onde essas proteínas são extraídas. Claro que precisa ser proveniente de um organismo vivo, pois é na maquinaria das células que as enzimas são geradas.
As enzimas no mercado podem ser provenientes de mais de uma fonte, seja de plantas, microrganismos ou células animais, mas a maior parte vem de microrganismos. Microrganismos são a fonte favorita de enzimas industriais por terem baixo custo, grande disponibilidade e uma taxa de crescimento muito rápida.
Apesar das vantagens, as enzimas possuem também várias limitações que podem restringir seu uso. Enzimas são sensíveis a variações de temperatura e pH, e geralmente funcionam bem apenas dentro de uma faixa ideal de condições ambientais. Muitas moléculas químicas agem como inibidores enzimáticos, o que pode limitar ainda mais a aplicação industrial.
Nesse cenário entra a engenharia enzimática. Pesquisas biotecnológicas ao redor do mundo trabalham no melhoramento de enzimas através de modificação genética. O intuito é obter proteínas mutantes com maior estabilidade para atender demandas operacionais mais extremas.
A engenharia enzimática também busca criar novas enzimas, capazes de catalisar reações que não ocorrem normalmente na natureza. Essa subárea, ainda mais desafiadora, pode ser uma solução para reduzir consumo de químicos agressivos e custos de produção. Esse é mais um exemplo do impacto da biotecnologia nas nossas vidas, presente através dos produtos que consumimos diariamente.
Depois dessa leitura, quantos produtos dentro da sua casa você acha que passaram pela ação das enzimas? Continue acompanhando o Profissão Biotec para saber mais!
