Uma enzima comum conhecida como papaína é obtida do mamão verde (pawpaw). Enzimas são proteínas que podem aumentar a taxa de mudanças biológicas, como o amadurecimento da fruta. No final de uma reação catalisada por enzima, a enzima em si não é alterada e é capaz de reagir novamente.
Conteúdo
Introdução
Enzimas podem ser geralmente reconhecidas pela terminação -ase. Isso indica a natureza da substância afetada pela enzima (por exemplo, a carboidrase atua no material de carboidrato e as proteases atuam nas proteínas) ou para indicar a natureza da reação, por exemplo, as transferases catalisam a transferência de átomos ou grupos de átomos dentro de uma substância.
As enzimas ocorrem naturalmente em alimentos e muitas tecnologias tradicionais de processamento de alimentos envolvem o uso de enzimas. Hoje, com conhecimento mais avançado da ciência dos alimentos, essas enzimas podem ser extraídas, concentradas e adicionadas aos alimentos durante o processamento (por exemplo, amaciadores de carne). A Tabela 1 descreve algumas das tecnologias tradicionais e as enzimas envolvidas. Vale a pena notar que apenas recentemente uma compreensão detalhada das reações catalisadas por enzimas envolvidas nessas tecnologias de processamento de alimentos se tornou conhecida.
| Tecnologias tradicionais de processamento de alimentos | Enzimas utilizadas | Para catalisar a reação | Razão |
|---|---|---|---|
| Panificação | Amalase na farinha, Maltase no fermento, Zymase no fermento | Amido-maltose, maltose-glicose, glicose-dióxido de carbono e etanol | Produz açúcares para a ação do fermento e dióxido de carbono para arejar o pão |
| Produção de queijo | Renina em coalho | Coagulação da proteína do leite | Para ajudar a formar a coalhada |
| Bebida alcoólica | Amilases, maltases e zimase em matérias-primas | Amido-maltose, maltose-glicose, glicose-dióxido de carbono e etanol | Produz açúcares para ação da levedura e CO² para 'textura' |
| Chá e café | Oxidases em folhas e feijões | Polimerização de compostos fenólicos incolores em compostos de cor marrom | Dê cor e sabor desejáveis às infusões de chá |
Tabela 1: Processamento tradicional de alimentos usando enzimas
Um grupo importante de enzimas é chamado de proteases. Essas são enzimas que catalisam a quebra de proteínas. A proteção contra o frio da cerveja, veja a Tabela 1, o amaciamento da carne e a produção de massa para pizzas e massas para waffles e wafers são aplicações de proteases na indústria de processamento de alimentos. A mais comum dessas proteases é a papaína.
Uma palavra de cautela - há uma série de dificuldades especiais em estabelecer uma produção de papaína em pequena escala e uma pesquisa muito completa é necessária antes de tentar iniciar tal programa. Especificamente, estas são as seguintes:
- A papaína é potencialmente perigosa - o contato prolongado pode danificar a pele das mãos dos trabalhadores e, em alguns casos, pode causar reações alérgicas.
- O mercado de papaína na Europa está diminuindo à medida que alternativas são encontradas e ela pode ser banida de alguns alimentos (por exemplo, cervejas) em um futuro próximo.
- Papaína de baixa qualidade (seca ao sol) tem um mercado muito menor do que papaína seca por pulverização de qualidade superior (veja abaixo). Portanto, uma pesquisa de mercado completa deve ser feita para garantir que o produto possa ser vendido.
- As plantações de mamoeiros são necessárias para a produção econômica; a coleta de algumas árvores em jardins domésticos não é uma atividade viável.
Papaína: fonte e usos
A papaína está no látex seco obtido do fruto do mamão (Carica papaya L). É a protease mais comumente usada para as aplicações de processamento de alimentos mencionadas acima. No entanto, outras proteases que são importantes são a ficina, obtida de figos, e a bromelina, obtida do abacaxi.
A papaína é usada na indústria farmacêutica, na medicina, bem como na indústria de processamento de alimentos (por exemplo, na preparação de vacinas e para o tratamento de pele dura). Ela também tem aplicações veterinárias, como vermifugação de gado. A papaína também é usada no curtimento de couro e tem aplicações nas indústrias de papel e adesivos, bem como no descarte de esgoto. A pesquisa médica inclui cirurgia plástica em fendas palatinas usando papaína.
Métodos de coleta e extração
A papaína é obtida cortando a casca do mamão verde, mas quase maduro, e então coletando e secando o látex que flui dos cortes. A extração da fruta deve começar cedo pela manhã e terminar no meio do final da manhã (ou seja, durante períodos de alta umidade). Em baixa umidade, o fluxo de látex é baixo.
Dois ou três cortes verticais (exceto o primeiro corte, veja abaixo) de 1-2 mm de profundidade são feitos, encontrando-se na base da fruta. As incisões são feitas usando uma lâmina de barbear de aço inoxidável fixada em um pedaço de borracha preso a um longo bastão. A lâmina não deve se projetar mais do que cerca de 2 mm, pois cortes mais profundos do que 2 mm correm o risco de sucos e amido da polpa da fruta se misturarem com o látex, o que diminui a qualidade.
As frutas devem ser batidas em intervalos de cerca de 4-7 dias e para a primeira batida geralmente é suficiente fazer apenas um corte. Em batidas subsequentes, os dois ou três cortes são espaçados entre os anteriores (conforme explicado acima).
Após cerca de 4-6 minutos, o fluxo de látex cessa. Um prato é usado para coletar o látex e o látex é então raspado em uma caixa forrada de polietileno com uma tampa bem ajustada; tal caixa deve ser armazenada na sombra. O uso de uma tampa bem ajustada e manter a caixa na sombra são importantes porque reduzem as reações que causam a perda da atividade enzimática. Matérias estranhas, como sujeira e insetos no látex, devem ser evitadas. O látex aderido à fruta deve ser cuidadosamente raspado e transferido para a caixa de coleta. No entanto, o látex seco não deve ser misturado com látex fresco, pois isso diminui a qualidade.
Ao manusear látex fresco, deve-se tomar cuidado para garantir que ele não entre em contato com a pele, pois causará queimaduras. Nem deve entrar em contato com metais pesados, como ferro, cobre ou latão, pois isso causa descoloração e perda de atividade. Panelas, facas e colheres não devem ser usadas, a menos que sejam feitas de plástico ou aço inoxidável. O látex fresco não se conserva bem e deve ser seco para abaixo de 5% de umidade (quando terá uma textura seca e quebradiça) o mais rápido possível.
Depois de dois ou três meses, os frutos estão maduros e devem ser removidos da árvore. Os frutos maduros são comestíveis, mas têm muito pouco valor de venda por causa de sua aparência marcada. No entanto, a casca do mamão verde maduro contém cerca de 10% de pectina (peso seco) e os frutos podem ser processados para extraí-la.
Secagem do látex do mamão
O método de secagem é o principal fator que determina a qualidade final da papaína. Houve vários graus usados desde que a papaína se tornou uma mercadoria internacional. Até meados da década de 1950, quando a papaína do Sri Lanka dominava o mercado, três graus eram conhecidos: 1 - pó branco fino, 2 - migalhas brancas secas no forno e 3 - migalhas escuras secas ao sol. Até a década de 1970, havia dois graus: 1 - papaína seca no forno de primeira ou alta qualidade em pó ou migalhas, geralmente de cor branca cremosa, e 2 - papaína marrom seca ao sol de segunda ou baixa qualidade em migalhas. Desde 1970, como resultado de novas técnicas de processamento, a papaína foi reclassificada em três grupos: 1 - papaína bruta - variando de branca de primeira qualidade até marrom de segunda qualidade. 2 - papaína bruta em flocos ou pó - às vezes chamada de semirrefinada. 3 - papaína bruta seca por pulverização - em pó, chamada de papaína refinada.
Secagem ao sol
A secagem ao sol produz o produto de menor qualidade, pois há perda considerável de atividade enzimática e a papaína pode facilmente ficar marrom. No entanto, em muitos países, a secagem ao sol ainda é a técnica de processamento mais comum para a papaína. O látex é simplesmente espalhado em bandejas e deixado no sol para secar.
Secagem em forno
Os secadores de papaína podem ser de construção simples. No Sri Lanka, eles são geralmente fogões simples ao ar livre (cerca de um metro de altura) feitos de barro ou tijolos de argila. Os tempos de secagem variam, mas um guia aproximado é de 4 a 5 horas a uma temperatura de cerca de 35 a 40 °C. A secagem é concluída quando o látex está quebradiço e não pegajoso. Um produto de melhor qualidade é obtido se o látex for peneirado antes da secagem. O produto seco deve ser armazenado em recipientes herméticos e à prova de luz (por exemplo, potes de barro selados ou latas de metal) e mantidos em local fresco. Os recipientes de metal devem ser forrados com polietileno.
Secagem por pulverização
Isso não é possível em pequena escala. Um investimento considerável em equipamento (por exemplo, £ 10.000) é necessário. No entanto, a papaína seca por pulverização pode ser comprada para o processamento de alimentos em pequena escala.
A papaína seca por pulverização tem uma atividade enzimática maior do que outras papaínas e é totalmente solúvel em água. Deve-se ter extremo cuidado ao manusear esta forma de papaína porque ela pode causar alergias e enfisema se inalada. Por esta razão, a papaína seca por pulverização é frequentemente encapsulada em uma camada de gelatina.
Atividade enzimática
Se a papaína for explorada comercialmente para um mercado de exportação ou uso na indústria alimentícia local, é importante ser capaz de determinar a atividade enzimática. O método é conhecido como ensaio. O ensaio pode ser realizado, por exemplo, pelo National Standards Office.
A papaína é usada para hidrolisar (ou quebrar) proteínas. Portanto, os ensaios para medir a atividade da papaína são baseados na medição de um produto da hidrólise. Existem dois métodos principais de ensaio. O primeiro depende da capacidade da papaína de coagular o leite. É um método de baixo custo, mas demorado. Além disso, a falta de um método padrão para encontrar o ponto de coagulação e as variações no leite em pó usado podem introduzir erros.
Neste método, uma quantidade conhecida de amostra de papaína (feita pela dissolução de um peso conhecido de papaína em um volume conhecido de uma solução de ácido acético) é adicionada a uma quantidade fixa de leite (feito pela dissolução de um peso conhecido de leite em pó em um volume conhecido de água) que foi aquecido a 30 °C em banho-maria.
O conteúdo é completamente misturado e então observado até que os primeiros sinais de coagulação (formação de grumos) sejam detectados. O tempo levado para atingir esse estágio, a partir do momento em que a papaína foi adicionada ao leite, é registrado. O experimento é então repetido usando diferentes quantidades conhecidas de soluções de papaína. As diferentes quantidades de amostra de papaína usadas devem dar uma faixa de tempos de coagulação entre 60 e 300 segundos para resultados ótimos. A atividade da amostra de papaína é então calculada plotando um gráfico, encontrando o tempo levado para coagular o leite em uma concentração infinita de papaína e então usando esse valor em uma fórmula para calcular a atividade.
Para introduzir uma medida de padronização, a quantidade de leite pode ser fixada em uma certa concentração conhecida. Isso é feito reagindo uma concentração conhecida de papaína de alto grau com o leite. A concentração da solução de leite em pó pode então ser ajustada para obter o tempo de coagulação desejado sob condições de reação fixas. A 'atividade da papaína pura' nessa quantidade conhecida de leite pode então ser calculada. Testar a papaína da amostra sob as mesmas condições de reação e a mesma quantidade (conhecida) de leite dará então uma atividade relativa à papaína pura.
O segundo método é baseado na ciência da absorção de luz conhecida como absorciometria. Esta é a técnica analítica para medir a quantidade de radiação (ou 'cor' da luz) absorvida por uma solução química.
Sabe-se que, por exemplo, uma solução de cor amarela absorverá luz azul. (Azul é a 'cor complementar' do amarelo). Quanto maior a concentração de amarelo na solução, maior a absorção de luz azul. Esta é uma descoberta útil porque certos produtos de reações químicas são coloridos. Quanto mais intensa a cor, maior a concentração do produto. Portanto, ao brilhar a cor complementar relevante através do líquido da amostra, a quantidade de luz absorvida pode ser relacionada à concentração do produto.
Nem todas as 'cores' (ou radiações de luz) são visíveis ao olho humano. A técnica usada quando as 'cores' se estendem além do espectro visível é conhecida como espectrofotometria e o instrumento usado é chamado de espectrofotômetro.
No segundo método para determinar a atividade de uma amostra de papaína, uma quantidade conhecida de amostra de papaína é misturada com uma quantidade fixa de caseína (a proteína encontrada no leite). A reação é permitida a prosseguir por 60 minutos a 40°C. Após esse tempo, a reação é interrompida pela adição de um ácido forte.
O produto da reação é conhecido como tirosina, que é conhecida por absorver luz ultravioleta (invisível ao olho humano). As soluções contendo a tirosina são preparadas para análise usando o espectrofotômetro. A quantidade de luz ultravioleta absorvida pela solução pode ser relacionada ao número de unidades de tirosina produzidas pela amostra de papaína. Portanto, quanto maior esse número, maior a atividade da amostra de papaína.
Comércio mundial de papaína
Os principais produtores de papaína bruta são Zaire, Tanzânia, Uganda e Sri Lanka. A maior parte da papaína seca por pulverização vem do Zaire.
Os principais países importadores são os Estados Unidos, Japão, Reino Unido, Bélgica e França. Quase toda a papaína de melhor qualidade vai para os Estados Unidos.
A papaína bruta é usada, na Grã-Bretanha, na indústria cervejeira para proteger cervejas e lagers do frio. No entanto, a tendência crescente de cervejas sem aditivos iniciada por outros países europeus está surtindo efeito na Grã-Bretanha e, portanto, esse mercado de papaína está em declínio. Outro uso da papaína é na indústria de carnes para amaciamento de carne e produção de pós amaciantes de carne.
