BIOTECNOLOGIA Alimentos e Nutracêuticos APLICAÇÕES DA TRANSGLUTAMINASE DE ORIGEM MICROBIANA (MTgase) EM ALIMENTOS LÁCTEOS Ronaldo Montezuma Consultor em Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação São Paulo, Outubro de 2013
Dec 05, 2014
BIOTECNOLOGIA Alimentos e Nutracêuticos
APLICAÇÕES DA TRANSGLUTAMINASE DE ORIGEM MICROBIANA (MTgase) EM ALIMENTOS
LÁCTEOS
Ronaldo Montezuma
Consultor em Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação
São Paulo, Outubro de 2013
APRESENTAÇÃO PROFISSIONAL
Médico Veterinário e Mestre em Engenharia e Ciência de Alimentos pela Universidade Estadual
Paulista (UNESP). Pesquisador e empreendedor em projetos de
inovação do agronegócio. Experiência de 20 anos como executivo em
unidades de negócios e áreas corporativas na Sadia, Sonae e JBS.
Atua como consultor no desenvolvimento de novos produtos e aplicação de produtos biotecnológicos
em indústrias alimentícias, no Brasil e America Latina.
IMPORTÂNCIA
Indústrias alimentícias de todo o mundo estão em busca do desenvolvimento de ingredientes ou produtos lácteos com novas características físicas e funcionais
Um dos objetivos é a alteração das propriedades dos produtos lácteos pela modificação das proteínas do leite utilizando a transglutaminase
(RODRIGUEZ-NOGALES, 2006; SHARMA, LORENZEN e QVIST, 2001)
CARACTERÍSTICAS
Independente do cálcio para ativação
Dependente de baixa tenção O2 para ativação
Massa molar 38.000 Kd
Ponto isoelétrico (pl) = 8,9
331 aminoácidos em uma única cadeia peptídica
1 resíduo de cistina
proteína monométrica simples
FONTES
Purificação da enzima dos fluidos dos tecidos dos animais abatidos para consumo: bovinos, suínos e pescados
Vegetais
Produção microbiana iniciou em 1980
Streptoverticilium mobaraense sp, linhagem S-8112
LEGISLAÇÃO
ANVISA (2003), RDC no. 348 complementa a RDC no. 24 e aprova a aplicação da transglutaminase de origem microbiana em alimentos
A resolução RDC no. 278 dispensa de registro as enzimas e preparações enzimáticas
MAPA (1986): Regulamentos Técnicos de Identidade e Qualidade Portaria nº 146, de 07 de março de 1996 coadjuvante opcional de tecnologia/elaboração: Enzima transglutaminase quantum satis
LEGISLAÇÃO
USDA FSIS (2001)
aprova sua utilização juntamente com a gelatina suína para utilização como ligante de produtos de carne formados e em presuntos curados e embutidos cozidos
FDA
A transglutaminase foi Genericamente Reconhecida Como Segura (GRAS)
FISIOLOGIA
Fator de coagulação presente no plasma: XIIIa transglutaminase e XIIIb proteína carreadora
Dependende de Ca++ e trombina
Aumento da estabilidade do coágulo da fibrina pela formação de ligações covalentes entre os polímeros de fibrina
Estabilização do tecido de cicatrização pela formação de ligações cruzadas entre as moléculas de fibrina
Favorece a migração dos fibroblastos
(BAER et. all, 1980; TAKAHASHI et. All; 1986 FOLK, 1980; BRUHN et. all, 1981)
FISIOLOGIA
Função quimiotática
Formação do tecido de granulação através das ligações cruzadas das proteínas adesivas: fibronectina, vitronectina, actina, miosina e colágeno
Prolongamento da estabilidade das ligações cruzadas pelo aumento da resistência a fribrinólise (BARRY et. all, 1988)
FISIOLOGIA
Fator XIII da coagulação sanguinea nos mamíferos
Formação do citoesqueleto e parede celular das Plantas
Formação da membrana de células esporulares
DE JONG; KOPPELMAN, (2002)
INIBIDORES
Metais pesados se ligam ao único grupo tiol do resíduo de cisteína: sítio ativo da MTG
Cu++ Zn++ Pb2+ Li+
Substâncias organicas específicas: Indício de um grupo SH participando da reação
Inibidor natural no soro do leite crú ainda não indentificado presume-se que se liga ao resíduo de cistéina
Presente em leite aquecido a temperatura até 62 a 65 °C por 30 minutos
Peso molecular 200 Da, não é um íon metálico livre
(DE JONG, BOUMANS & WIJNGAARDS, 2009)
AÇÃO
Catalização das reações das ligações cruzadas entre proteínas
Incorporação de uma amina livre
Hidrólise do resíduo glutamina
(GERRARD et al., 2001)
Propriedades de Textura e Análise do Perfil de
Textura (PTA) Curva típica do texturômetro GF (adaptada de BOURNE, 1982).
VANTAGENS Melhoria do Perfil de Textura:
Dureza
Coesividade
Elasticidade
Fraturabilidade (redução)
Melhoria da fatiabilidade
da viscosidade
Redução da sinérese
Melhoria do rendimento:
Maior agregação das globulinas ao coalho
Aumento da retenção de líquido
ATIVIDADE
Atividade ótima a 50°C por 10 minutos no em pH=6
Mantém a atividade por 10 minutos a 40°C
Perde a atividade a 70°C em poucos minutos
É ativada a 10°C e retém alguma atividade próximo do ponto de congelamento
ATIVIDADE
Temperatura (°C) Tempo (min)
5 240
15 105
20 70
30 35
40 20
FONTE: Adaptado de ANDO et al, 1989.
Relação entre a temperatura e o tempo de reação.
ATIVIDADE
FONTE: Adaptado de ANDO et al, 1989.
0
20
40
60
80
100
30 35 40 45 50 55 60 65 70 75
Ati
vid
ade
(%)
Temperatura (oC)
ATIVIDADE
FONTE: Adaptado de ANDO et al, 1989.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
30 35 40 45 50 55 60 65 70 75
Ati
vid
ade
(%)
Temperatura (oC)
REATIVIDADE FOOD PROTEIN REACTIVITY
Milk Casein +++
Sodium caseinate +++
A-Lactoglobulin +
B- Lactoglobulin +
Egg Egg white protein (egg albumin) +
egg yolk protein ++
Meat Myoglobin +
Collagen ++
Gelatin +++
Myofibril: Myosin +++
Myofibril: Actin X X
Soybean 11S Globulin +++
7S globulin +++
Wheat Gliadin ++
Glutenin ++
+++ reacts very well, ++reacts well, + reacts depending of conditions, X in general do not react. (SAKAMOTO et al., 2006)
Reactivity of microbial transglutaminase for several proteins
APLICAÇÕES E DOSAGEM APLICAÇÃO PREPARAÇÃO CONCENTRAÇÃO U/g DOSAGEM g/Kg
Carnes e peixes TG BIONOV 100 100 8-10
Presunto cru TG BIONOV 100 100 10
Salames, presuntos TG BIONOV 100 100 1,5-2
Surumi, derivados peixe
TG BIONOV 100 100 1-3
Presuntos, salsichas TG BIONOV 100 100 3
Linguiças frescas, salsichas, presuntos,
mortadelas TG BIONOV 100 100 1
Queijos mussarela antes de pasteurizar
TG BIONOV 70 70 5
Iogurte e queijo fresco
TG BIONOV 70 70 0,3
Queijos mussarela TG BIONOV 70 70 0,5
Queijo duro amarelo TG BIONOV 70 70 0,3-1
Leite fluido crú TG BIONOV 70 70 0,4
BIOQÚIMICA
Efeito das ligações cruzadas mais pronunciado na κ-caseína
A maior reatividad das κ-caseínas deve-se a sua localização na superfície da micela
Os macropeptídios das κ-caseínas são muito acessíveis ao ataque da transglutaminase
(KRUIF et al., 2002; RODRIGUEZ-NOGALES, 2005)
BIOQÚIMICA
Dentre as proteínas do leite destacam-se as caseínas
Bons substratos para a transglutaminase
A incubação de soluções de β- e κ- caseínas com transglutaminase leva a formação de ligações intramoleculares nas micelas de caseína
(COZZOLINO et al., 2003; O´CONNELL e KRUIF, 2003)
BIOQÚIMICA
A polimerização das formas monoméricas das proteínas aumenta após o tratamento térmico do leite a 85°C por 15 minutos, sendo menos intensa para a αs-caseína
O pré-aquecimento do leite causa a desnaturação das proteínas do soro e sua interação com as micelas de caseína, aumentando a susceptibilidade das proteínas à reação com a transglutaminase
(SHARMA, LORENZEN e QVIST, 2001)
BIOQÚIMICA
Em geral, o aumento progressivo da temperatura desorganiza o sistema proteína-água quebrando as ligações de hidrogênio que estabilizam a estrutura protéica
Isso causa o desdobramento e provoca a interação proteína-proteína, aproximando as proteínas do sítio ativo da transglutaminase e levando à subseqüente formação dos polímeros
(NIEUWENHUIZEN et al., 2003)
BIOQÚIMICA
A incorporação de ligações intra ou intermoleculares em alimentos protéicos parece viável
para o melhoramento das propriedades físicas e de textura de muitos produtos. Existem procedimentos químicos e enzimáticos para introduzir ligações cruzadas covalentes em proteínas
BIOQÚIMICA
Essas reações causam alterações nas propriedades funcionais de proteínas vegetais e animais, possibilitando a formação de produtos com melhores propriedades reológicas e sensoriais
(NIELSEN, PETERSEN e MOLER, 1995).
BIOQÚIMICA A incorporação de ligações intra ou
intermoleculares em alimentos protéicos parece viável para o melhoramento das propriedades físicas e de textura de muitos produtos
Devido à origem natural da enzima e sua alta especificidade pelo substrato, o procedimento enzimático tornou-se mais aceito por autoridades regulatórias e pelo consumidor (NONAKA et al., 1989).
BIOQÚIMICA
O aspecto da segurança na ingestão da molécula ε-(γ-glutamina)lisina formada pela reação catalisada pela transglutaminase está relacionado com a ingestão dessa molécula em alimentos cozidos, já que a transglutaminase está presente na maioria dos tecidos e órgãos de vegetais e animais.
BIOQÚIMICA
Durante o cozimento ou processamento dos alimentos, o aumento da temperatura é freqüentemente lento e as transglutaminases endógenas podem exercer sua atividade enzimática por algum tempo
(MOTOKI e SEGURO, 1998).
IOGURTE NATURAL
Fonte BONISCH et al, 2006. Iogurte consistente com adição de caseinato de sódio: 6 semanas de estocagem sob refrigeração a
4°C Sem TG (a), (c) e (e) com TG (b), (d) e (f).
Redução da sinérese durante a vida útil de iogurte natural sem estabilizantes
PROCESSO IOGURTE
Resfriamento
43 º C
Adição
Transglutaminase
0,06%
Adição
sólidos
Incubação
6 h
Inoculação
Cultivo
Aquecimento
45 - 50 º C
Pasteurizacão
85 °C / 15 min
Estocagem
5 º C
Embalagem
Resfriamento
20 º C
Resfriamento
15 º C
Adição do sabor
Rompimento do gel
pH = 6,4
Pasteurizacão
75 °C / 15 a 20 s
Adição coalho
quimosina
Incubação
30 min
Adição
Transglutaminase
0,045%
Adição bactérias láticas
Adição CaCl2
20 g / 100 L
Estiramento
75 - 80 ºC
Fermentação pH= 5 - 5,2 / 2 h
Prensagem e
sinérese parciais
Agitação 30 - 45 min
Aquecimento 44 ºC
Corte e agitação 15 min
Coagulação
30 - 40 min
Estocagem 2 - 4 ºC
Embalagem
Secagem
10 ºC / 70% UR
24 - 48 h
Salga salmoura
20º Baumé
Resfriamento água
10 ºC / 30 min
Moldagem 0,5 - 4 kg
Resfriamento
34 - 37 ºC
PROCESSO MUSSARELA
Adição
Transglutaminase
0,03%
Coagulação
30 - 40 min
Adição coalho
quimosina
Incubação
30 min
Adição CaCl2
20 g / 100 L
Refrigeracão
36 - 38 º C
Pasteurizacão
75 °C / 15 a 20 s
Expedição
Embalagem
Resfriamento
7 º C / 12 h
Salga a sêco
2 horas
Moldagem
0,250 kg - 3,0 kg
Sinérese parcial
Corte e Agitação
30 min
PROCESSO FRESCAIS
CONTATO
Ronaldo Montezuma
Méd-vet. Me. Eng. Alimentos
+55 (011) 3099-9517 +55 (11) 99598-1750
Pesquisa, Desenvolvimento & Inovação
mailto:[email protected]
www.bionov.com.br
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