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Unidade 4 – PRODUÇÃO DE ALIMENTOS E SUSTENTABILIDADE. Unidade 4 – PRODUÇÃO DE ALIMENTOS E SUSTENTABILIDADE. Queijo. Cerveja. Os microrganismos são essenciais na produção de alimentos. Vinho. Vinagre. Pão. Iogurte. Unidade 4 – PRODUÇÃO DE ALIMENTOS E SUSTENTABILIDADE.
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Queijo Cerveja Os microrganismos são essenciais na produção de alimentos Vinho Vinagre Pão Iogurte Unidade 4 – PRODUÇÃO DE ALIMENTOS E SUSTENTABILIDADE Qual a importância dos microrganismos na indústria alimentar?
Considera-se que a produção de queijo (produzido a partir do leite de cabra coalhado) foi iniciada pelos árabes. As referências ao vinho remontam há 3000 anos, tornando-se um importante produto comercial desde a Antiguidade. A produção de compotas e picles permite conservar os alimentos por longos períodos de tempo, pois os elevados teores de açúcar e ácidos inibem o crescimento da maioria dos microrganismos contaminantes. A salga e a seca permitem desidratar os alimentos e inibir o crescimento de microrganismos. Desde a Antiguidade que o Homem recorre aos microrganismos. Unidade 4 – PRODUÇÃO DE ALIMENTOS E SUSTENTABILIDADE Qual a importância dos microrganismos na indústria alimentar?
Algumas bactérias podem degradar o álcool em ácido acético, diminuindo o pH dos alimentos. É essencial na formação do vinagre. O ácido pirúvico pode ser degradado em álcool etílico, com a libertação de CO2. É essencial na produção de bebidas alcoólicas e pão, sendo realizado por leveduras. A conversão do ácido pirúvico em ácido láctico é essencial na produção dos derivados do leite, como os iogurtes, por exemplo. Unidade 4 – PRODUÇÃO DE ALIMENTOS E SUSTENTABILIDADE Quais são os processos metabólicos que tornam os microrganismos úteis na indústria alimentar?
Unidade 4 – PRODUÇÃO DE ALIMENTOS E SUSTENTABILIDADE Que relação existe entre a actividade enzimática e a velocidade das reacções? As enzimas diminuem a energia de activação das reacções, sem afectar a quantidade de energia livre (ΔG). As enzimas permitem aumentar a velocidade de reacção, sendo essenciais no metabolismo de todos os seres vivos. No entanto, mesmo na presença de enzimas, a velocidade atinge um valor máximo, a partir do qual se mantém constante.
Ocorre uma diminuição da concentração dos substratos (reagentes), que são degradados. Pelo contrário, ocorre a síntese de produtos a partir dos substratos. As enzimas formam um complexo com os substratos, que deixa de existir no final, quando a concentração de substratos é reduzida. A concentração da enzima livre diminui, mas retoma aos valores iniciais no final da reacção. Unidade 4 – PRODUÇÃO DE ALIMENTOS E SUSTENTABILIDADE Como actuam as enzimas nas reacções? As enzimas catalizam as reacções químicas, aumentando a velocidade de conversão dos substratos em produtos, sem se consumirem nas reacções.
O centro activo da enzima apenas reconhece os reagentes (substratos) específicos. Ocorrem interacções entre os reagentes e o centro activo da enzima. Estas interacções permitem um correcto posicionamento dos reagentes que reagem, originando os produtos. Após a reacção, os produtos libertam-se e a enzima fica livre para reagir com mais reagentes, não se gastando neste processo. Unidade 4 – PRODUÇÃO DE ALIMENTOS E SUSTENTABILIDADE Como actuam as enzimas nas reacções?
Unidade 4 – PRODUÇÃO DE ALIMENTOS E SUSTENTABILIDADE Como actuam as enzimas nas reacções? As enzimas podem favorecer o estabelecimento de ligações químicas ou a sua ruptura. É a estrutura molecular do centro activo que define a afinidade das enzimas para determinados substratos. Este modelo de actuação enzimático designa--se por modelo de chave-fechadura.
Concentração do substrato Temperatura pH Cofactores Unidade 4 – PRODUÇÃO DE ALIMENTOS E SUSTENTABILIDADE Qual a importância de conhecer os factores que afectam a actividade enzimática? Diversos Factores que afectam a actividade enzimática Concentração enzimática
O aumento do teor de enzimas permite aumentar a velocidade de conversão dos substratos em produtos. Para concentrações elevadas, todos os centro activos ficam saturados, com estabilização da velocidade máxima da reacção. Com o aumento da concentração de substrato aumenta a velocidade da reacção. Unidade 4 – PRODUÇÃO DE ALIMENTOS E SUSTENTABILIDADE
O pH influencia a carga dos aminoácidos que compõem a enzima. A maioria das enzimas, nomeadamente as humanas, actuam para valores óptimos de temperaturas próximos de 37 ºC. Unidade 4 – PRODUÇÃO DE ALIMENTOS E SUSTENTABILIDADE Como a carga é importante na estrutura tridimensional dos centros activos, influenciará a actividade das enzimas. Para temperaturas elevadas ocorre a desnaturação definitiva das enzimas.
Inorgânicos Orgânicos Unidade 4 – PRODUÇÃO DE ALIMENTOS E SUSTENTABILIDADE Muitas enzimas necessitam de outros compostos (cofactores) para actuarem Cofactores Apoenzima
Indutores Artificiais Inibidores Naturais Como é que as células, nomeadamente os microrganismos, regulam a actividade das enzimas? Unidade 4 – PRODUÇÃO DE ALIMENTOS E SUSTENTABILIDADE Existem compostos que se ligam à enzima, afectando a sua funcionalidade: Inibição competitiva Inibição não competitiva Indução O inibidor liga-se ao centro activo, competindo com o substrato, e diminuindo a actividade da enzima. O inibidor liga-se numa região distinta do centro activo – a região alostérica, diminuindo a actividade da enzima. A ligação do indutor provoca modificações no centro activo, permitindo a actuação enzimática.
Como regular a actividade de enzimas organizadas em vias metabólicas? Unidade 4 – PRODUÇÃO DE ALIMENTOS E SUSTENTABILIDADE O produto final liga-se à primeira enzima, inibindo--a e diminuindo a actividade de toda a via. O produto de uma reacção enzimática é o substrato da reacção seguinte. A elevada actividade da via metabólica provoca o aumento da concentração do produto final. Numa via metabólica, uma série de enzimas participam na conversão de um substrato a um produto final.
Como resolver os problemas de alimentação ao nível da produção, melhoramento e conservação de alimentos? Unidade 4 – PRODUÇÃO DE ALIMENTOS E SUSTENTABILIDADE Actualmente, é usual a introdução de aditivos na maioria dos alimentos Desde a Antiguidade que o Homem dispõe de técnicas de conservação de alimentos: Os aditivos visam melhorar a textura, a consistência, estabilizar os alimentos, conservá-los por mais tempo ou realçar o seu sabor. • salga; • soluções de açúcar; • tratamento térmico; • desidratação (secagem); • acidificação (produção de picles); • fumagem.
Unidade 4 – PRODUÇÃO DE ALIMENTOS E SUSTENTABILIDADE Para além dos aditivos, pode-se optar: Criação de atmosferas modificadas Congelamento Liofilização Irradiação Vácuo Baixas pressões Elevadas concentrações de gases
Pasteurização O leite não sofre alterações significativas no seu sabor e composição nutricional. O leite é aquecido a 62,8 ºC durante 30 minutos. Os organismos patogénicos são destruídos. Unidade 4 – PRODUÇÃO DE ALIMENTOS E SUSTENTABILIDADE O tratamento térmico permite destruir os microrganismos e respectivas estruturas reprodutoras (esporos, por exemplo). O aquecimento a 72,8 ºC durante 15 segundos permite destruir as estruturas reprodutoras mais resistentes, como os esporos.
Unidade 4 – PRODUÇÃO DE ALIMENTOS E SUSTENTABILIDADE Que modificações têm ocorrido no cultivo de plantas e na criação de animais? A modificação do cultivo de plantas permitiu aumentar a produção de alimentos Reprodução selectiva Revolução Verde “Revolução biotecnológica” Melhoramento tradicional, com selecção dos indivíduos reprodutores, cujo cruzamento permitirá obter descendentes com as características pretendidas. • Aumento da produção por processos de: • mecanização; • fertilizantes químicos; • pesticidas; • introdução de novas espécies. A cultura de células e tecidos vegetais in vitro permitirá revolucionar toda a produção vegetal. Produção de organismos transgénicos (resistentes a secas, solos salinos, com maiores rendimentos e capazes de resistir a doenças, etc.).
! Cuidados a ter Unidade 4 – PRODUÇÃO DE ALIMENTOS E SUSTENTABILIDADE Como se processa a cultura de células e tecidos vegetais in vitro? A cultura de células no laboratório permite obter um elevado número de descendentes, geneticamente iguais e a custos reduzidos. Micropropagação A escolha do material a utilizar nas culturas é fundamental no sucesso das experiências. Todo o material deve ser esterilizado, devendo trabalhar-se permanentemente em condições de assepsia para evitar as contaminações das culturas.
Unidade 4 – PRODUÇÃO DE ALIMENTOS E SUSTENTABILIDADE Quais são as principais modificações na criação de animais? Estão a ser criados animais geneticamente modificados para produzirem proteínas específicas no leite, com interesse farmacológico ou nutricional. Muitos animais encontram-se a ser geneticamente modificados para resistirem a agentes patogénicos. As taxas de crescimento e reprodução têm aumentado, com o (ab)uso de antibióticos e hormonas de crescimento.
Unidade 4 – PRODUÇÃO DE ALIMENTOS E SUSTENTABILIDADE Como tem variado a produção de organismos geneticamente modificados? A maioria dos OGM são organismos vegetais, essencialmente plantas com interesse económico.
Uso de pesticidas (biocidas) Controlo natural Unidade 4 – PRODUÇÃO DE ALIMENTOS E SUSTENTABILIDADE Qual é a importância do controlo de pragas no aumento da produção de alimentos? Muitos organismos constituem-se como pragas, alimentando-se de plantas e animais, diminuindo a disponibilidade de alimentos e agravando o problema da fome e subnutrição. O controlo de pragas pode processar-se:
Unidade 4 – PRODUÇÃO DE ALIMENTOS E SUSTENTABILIDADE Como implementar um programa de controlo biológico de pragas? A aplicação de programas de controlo obriga ao conhecimento dos ciclos de vida: • diminuir a população de pragas; • afectar o desenvolvimento de um dos estádios de vida; • diminuir os impactes económicos.
Nesta espécie, a aplicação do biocida apenas afecta o desenvolvimento da fase larvar (espectro de acção). Unidade 4 – PRODUÇÃO DE ALIMENTOS E SUSTENTABILIDADE
Intensidade de actuação Tempo de actuação Unidade 4 – PRODUÇÃO DE ALIMENTOS E SUSTENTABILIDADE A persistência dos diferentes biocidas depende da sua acção. A sua aplicação tem de ser em simultâneo com a fase larvar, durante os meses de Verão.
Unidade 4 – PRODUÇÃO DE ALIMENTOS E SUSTENTABILIDADE Em que consiste o controlo natural de pragas e quais as principais vantagens? Os métodos naturais baseiam-se: nas relações bióticas entre os organismos. na captura com o uso de feromonas. na esterilização de machos.
são inócuas para o Homem e para o ambiente; respeitam o equilíbrio ecológico, etc. As feromonas atraem os insectos de uma dada espécie, sendo colocadas em difusores associados a armadilhas, onde os insectos são aprisionados e acabam por morrer. Unidade 4 – PRODUÇÃO DE ALIMENTOS E SUSTENTABILIDADE Uso de Feromonas tem diversas vantagens:
