1. INTRODUÇÃO E OBJECTIVOS · PDF file 2015. 10. 2. · S 1 1....

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    1. INTRODUÇÃO E OBJECTIVOS

    A enzima β-galactosidase (EC.3.2.1.23), comummente conhecida como

    lactase, é a enzima que catalisa a hidrólise dos resíduos terminais não redutores

    dos resíduos β-D-galactose em β-D-galactosideos. Convencionalmente, a sua

    aplicação principal é a hidrólise da lactose de leite e derivados, particularmente

    soro de leite. Recentemente, têm sido extensivamente estudadas β-

    galactosidases com actividade transglicolítica para a produção de alimentos

    funcionais (1,2,3).

    São muitos os organismos que sintetizam naturalmente a β-

    galactosidase, incluído microorganismos, plantas e células animais.

    Normalmente, são mais utilizadas em indústria as enzimas extraídas de

    Aspergillus spp e de Kluyveromyces spp. uma vez que são obtidas a partir de

    culturas destes microrganismos com produtividade e rendimento aceitáveis,

    tendo a vantagem de que os produtos são “geralmente reconhecidos como

    seguros” (“GRAS”) para consumo humano, o que é crítico para aplicações

    relacionadas com alimentação (4).

    Uma das principais razões que tem levado ao estudo intensivo desta

    enzima e das suas diversas aplicações é a possibilidade da obtenção de

    alimentos sem lactose e que, por isso, possam ser consumidos por pessoas

    intolerantes a este dissacarídeo, sem prejuízo do restante aporte nutricional

    benéfico fornecido por tais alimentos quando inseridos numa alimentação

    equilibrada.

    1.1. Lactose

    A lactose (figura 1), juntamente com a maltose e a sacarose, é um dos

    dissacarídeos fisiologicamente mais importantes. Os dissacarídeos são açúcares

    formados por dois resíduos de monossacarídeos unidos por uma ligação

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    glicosídica. Os seus nomes químicos baseiam-se nos seus monossacarídeos

    constituintes.

    A principal fonte de lactose é o leite, numa percentagem que varia entre 4,2

    e os 4,9 deste açúcar (5) (tabela 1).

    Figura 1. Molécula de lactose

    Tabela 1. Percentagem de lactose em leite e derivados (5)

    Alimento Quantidade de lactose (g/100 g

    de alimento) Leite de vaca esterilizado gordo 4,5

    Leite de vaca esterilizado meio-gordo 4,7

    Leite de vaca esterilizado magro 4,7

    Leite de vaca pasteurizado gordo 4,7

    Leite de vaca UHT gordo 4,7

    Leite de vaca UHT meio-gordo 4,9

    Leite de vaca UHT magro 4,9

    Leite de cabra cru 4,6

    Leite de ovelha cru 4,2

    Leite humano 7,5

    Nata maturada pasteurizada com 30% de gordura 2,7

    Queijo flamengo com 30% ou 45% de gordura 0,2

    Requeijão com 13% de proteína 5,1

    Queijo fresco 1,5

    Iogurte natural sólido meio-gordo 5,0

    Iogurte açucarado batido meio-gordo 6,4

    Iogurte líquido meio-gordo 3,9

    A solubilidade e o poder edulcorante da lactose são baixos quando

    comparado com outros açúcares, incluindo a glucose, galactose, frutose e

    sacarose (6). Este açúcar higroscópico tem uma forte tendência para absorver

    sabores e odores e tem um efeito laxativo quando consumido em grandes

    quantidades. Contudo, a hidrólise da lactose diminuí os problemas de

    precipitação e aumenta o seu poder edulcorante (4).

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    A hidrólise da lactose em glucose e galactose pela β-galactosidase é um

    processo importante na indústria alimentar devido ao seu potencial efeito

    benéfico na assimilação de produtos que contêm lactose por pessoas com

    dificuldade ou intolerância (7,8). Tem também aplicações tecnológicas e

    industriais, tais como a elaboração de leite com sabor doce, de boa

    aceitabilidade, e que pode ser consumido por indivíduos intolerantes à lactose,

    formação de galactooligossacáridos através de reacções de transglicosilação

    durante a hidrólise da lactose que devido ao seu efeito pré-biótico favorecem o

    crescimento de bactérias benéficas da microflora intestinal (1,9); melhoramento

    nas características tecnológicas e sensoriais de alimentos que contêm lactose

    hidrolisada proveniente de leite ou soro de leite, tais como aumento da

    solubilidade (evitando a cristalização da lactose e o aspecto arenoso em gelados

    e produtos condensados ou em pó) e aumento do poder edulcorante com

    menor valor calórico dos produtos. Muitos produtos com baixo teor em lactose

    (como por exemplo: leite sem lactose ou com percentagem reduzida de lactose,

    gelados elaborados com leite sem lactose, queijos curados) têm aplicações na

    alimentação humana e alimentação animal (10).

    Para além do leite, a principal fonte de lactose é o soro de queijo, que é o

    principal subproduto da indústria queijeira. Cerca de 9 litros de soro de queijo

    são gerados durante a produção de 1 Kg de queijo (4). Estima-se que todos os

    anos 145 x 106 toneladas de soro de queijo e 6 x 106 toneladas de lactose sejam

    produzidos mundialmente. Infelizmente, nos últimos cinquenta anos, metade

    da produção anual não foi transformada em subprodutos mas deitados

    directamente em habitats aquosos. Esta situação cria enormes problemas

    ambientais e necessita de novas estratégias para a recuperação de subprodutos

    (11). A carga orgânica do soro de queijo é elevada principalmente devido ao seu

    conteúdo em lactose, que, juntamente com as elevadas quantidade de soro de

    queijo que são geradas, faz com que este subproduto se torne um problema

    ambiental e são requeridas soluções para a sua revalorização. Deste modo, a

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    bioconversão da lactose do soro de queijo por β-galactosidase desempenha um

    papel fundamental por ampliar as aplicações do soro de queijo reduzindo mais

    de 75% a poluição e gerando produtos de interesse para alimentação animal,

    nutrição humana e confeitaria, uso farmacêutico e agrícola (4,11).

    1.2 Intolerância à lactose

    A intolerância à lactose é mais comum a um hidrato de carbono e pode

    afectar pessoas de todos os grupos etários, apesar de ocorrer com mais

    frequência em idades avançadas. A intolerância à lactose é causada pela

    deficiência em lactase (β-galactosidase), a enzima que digere o açúcar do leite, a

    lactose (12).

    No organismo humano, a β-galactosidase está localizada nas

    microvilosidades do intestino delgado (13). Devido aos baixos níveis da enzima

    no intestino, grande parte da população demostra intolerância à lactose e, em

    consequência, tem dificuldade em digerir leite e lacticínios (14).

    A lactose é um dissacarídeo formado por glucose e galactose que se

    encontra em grande abundância no leite. Nos seres humanos, a intolerância à

    lactose ou a má-absorção de lactose é um problema comum. Está estimado que

    mais de 70% da população adulta no mundo tenha problemas a digerir a

    lactose, resultado da reduzida ou falta de actividade da β-galactosidase no

    intestino delgado (13). Geralmente, a actividade da enzima lactase diminui

    exponencialmente ao longo da vida (15), atingindo cerca de 10% do valor à

    nascença. Mesmo em adultos que retêm níveis elevados de lactase (75% - 85%

    dos caucasianos adultos) a quantidade de lactase é cerca de metade quando

    comparada com as outras sacaridases tais como a sucrase, a α-dextrinase ou a

    glucoamilase (12).

    A diminuição ou falta de lactase é, geralmente, denominada por

    hipolactasia. Há três tipos de hipolactásia: hipolactásia primária, hipolactásia

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    secundária e alactásia congénita. A hipolactásia primária é a mais comum e

    corresponde ao decréscimo dos níveis da enzima verificado ao longo da vida em

    certas populações e indivíduos. Segue-se a hipolactásia secundária ou adquirida

    que pode ter origem numa doença gastrointestinal que danificou as

    microvilosidades ou que pode surgir como consequência de uma infecção do

    intestino delgado, afecções inflamatórias, HIV ou malnutrição sendo que nas

    crianças é geralmente secundária a infecções virais ou bacterianas. A alactásia

    congénita é o tipo mais raro pois corresponde a ausência completa da produção

    de lactose (12,13).

    Em todos os casos, a lactose não é hidrolisada em galactose e glucose no

    intestino delgado, passando para o cólon onde as bactérias da microflora do

    cólon fermentam a lactose originando ácidos gordos de cadeia curta e gases,

    dióxido de carbono e hidrogénio, causando sintomas como dor abdominal,

    náuseas, diarreia e