Enzimas en la Industria de los Alimentos
Enzimas Casi todas las reacciones en c茅lulas vivas son catalizadas y controladas por enzimas. 3.000 descritas 10.000 en la naturaleza Catalizadores biol贸gicos.
Estructura de los enzimas?
CLASIFICACION DE LOS ENZIMAS En función de su acción catalítica específica, se clasifican en y
grandes grupos: 1. Oxidoreductasas 2. Transferasas 3. Hidrolasas 4. Liasas 5. Ligasas 6. Isomerasas
Animales, plantas y microorganismos como fuentes de enzimas Descubrimiento de digestivas siglo XIX.
enzimas
Métodos para obtención de enzimas de matanza de animales. Pepsina del forro de estómago de cerdos y ganado, del cuajo del estómago de becerros. Cócteles de enzimas con tripsina, quimiotripsina, lipasas y amilasas del páncreas de cerdo.
Animales, plantas y microorganismos como fuentes de enzimas Plantas fuentes potenciales de enzimas a escala industrial. Germinaci贸n de la cebada.
Siglo XIX, m茅todos simples para obtenci贸n de grandes cantidades de proteasas de la savia de plantas tropicales.
Animales, plantas y microorganismos como fuentes de enzimas
Papaina y quimiopapaina del ĂĄrbol de la papaya. Ficina de higueras. Bromelaina del tallo de la planta de la piĂąa. Ablandadores de carne, digestiĂłn y limpieza de lentes de contacto.
X
Desventajas
X
Es difĂcil obtener enzimas de plantas.
Suministro y concentraciĂłn de las enzimas varĂa con las estaciones del aĂąo. Requerimiento de grandes cantidades de plantas como material. Procesamiento de grandes cantidades de plantas es un trabajo muy duro.
Microorganismos como fuentes de enzimas Grandes cantidades a bajo costo No afectada por las estaciones del aĂąo Alto rendimiento Uso de mutantes Enzimas hechas a medida Estabilidad genĂŠtica
Microorganismos como fuentes de enzimas Enzimas extracelulares
Enzimas hidrolíticas: proteasas, amilasas, pectinasas Degradan polímeros naturales como proteínas, almidones o pectina Poco específicas Fácil extracción Bajo coste
Enzimas Microbianas y sus aplicaciones Enzima
Fuente
Aplicación industrial
Industria
Amilasa
Hongos
Pan
Panadera
Bacterias
Revestimientos amiláceos
Papelera
Hongos
Fabricación de jarabe y glucosa
Alimentaria
Bacterias
Almidonado en frío de la ropa
Almidón
Hongos
Ayuda digestiva
Farmacéutica
Bacterias
Eliminación de revestimientos
Textil
Bacterias
Eliminación de manchas; detergentes
Lavandería
Hongos
Pan
Panadera
Bacterias
Eliminación de manchas
Limpieza en seco
Bacterias
Ablandador de la carne
Cárnica
Bacterias
Limpieza de las heridas
Medicina
Bacterias
Eliminación de revestimientos
Textil
Bacterias
Detergente doméstico
Lavandería
Invertasa
Levadura
Relleno de caramelos
Confitería
Glucosa Oxidasa
Hongos
Eliminación de glucosa y oxígeno,
Alimentaria
papeles para pruebas de la diabetes
Farmacéutica
Proteasa
Amilasas Degradación del Almidón. Almidón Compuesto de almacenamiento de energía en plantas (maíz, arroz, patata, trigo). Han reemplazado la hidrólisis ácida. alfa-amilasa de Bacillus y glucoamilasa de Aspergillus.
Estructura del almid贸n
Degradaci贸n del almid贸n
Dextrinas insaboras Pero agregan viscosidad
Del 17% de s.s. hasta 75%
Amilasas Producción de Cerveza Reemplazo de malta por granos sin germinar de maíz o arroz, prácticamente no contienen enzimas. Se añaden enzimas, amilasas, glucanasas y proteasas, de hongos y bacterias. Almidón a azúcares que sufren fermentación alcohólica por levaduras.
Amilasas Hornear pan El uso de enzimas en panadería se ha vuelto popular. Las amilasas aceleran la degradación del almidón, y así aumenta el contenido de azúcar en la masa, acelerando el proceso de fermentación. www.libertadigital.com
El volumen del pan preparado con enzimas aumenta.
Amilasas Jarabes de maíz Endulzante refinado
Hipertensión
Bebidas, galletas dulces, snacks
Sobrepeso
Económico
Obesidad
Refinamiento de almidón o fécula de maíz transgénico
Hiperactividad en niños
www.locomidoylobailado.cl www.vitadelia.com
Amilasas Desengomado consiste en eliminar las gomas o encolantes que se han aplicado en la engomadoras a los hilos de urdimbre en el proceso de tejeduría, con el fin de dejar el material más suave y apto para los procesos posteriores.
Bacillus subtilis Bacillus lichenformis, Enzimas resistentes a altas temperaturas para acelerar el proceso.
http://procesostextenindigo.blogspot.com /
Antes se hacía con amilasas obtenidas de malta o de páncreas de animales, pero hoy en día se obtienen de bacterias.
PROTEASAS Hidrolizan enlaces peptidicos
vinoconjamon.blogspot.com
APLICACIONES DE LAS PROTEASAS Enzima
Fuente
Aplicación industrial
Industria
Proteasa
Hongos
Pan
Panadera
Bacterias
Eliminación de manchas
Limpieza en seco
Bacterias
Ablandador de la carne
Cárnica
Bacterias
Limpieza de las heridas
Medicina
Bacterias
Eliminación de revestimientos
Textil
Bacterias
Detergente doméstico
Lavandería
Proteasas Ablandan la carne
La papaya contiene altas concentraciones de las proteasas papaina y quimiopapaina. Degradan el tejido conectivo de la carne, como el colĂĄgeno y la elastina, haciĂŠndola mĂĄs tierna.
Proteasas Ablandan la carne
Se usan toneladas de papaina en polvo cada año para ablandar la carne en muchos países. Se frota la carne y se deja a temperatura ambiente varias horas. Ficina del árbol de higos y bromelaina de la planta de piña.
Proteasas Hornear pan El gluten se degrada por proteasas obtenidas de hongos para hacer la masa mĂĄs fĂĄcil de manejar y aumenta su capacidad para retener burbujas de aire. El gluten se une parcialmente al agua y tiene consistencia de gel. Las proteasas degradan las proteĂnas pegajosas (gluten) en la masa.
Proteasas Suavizan el cuero Las proteasas de microorganismos son altamente efectivas en la producción de cuero. Después de remover el pelo y antes de curtir, el cuero debe ser suavizado por un proceso conocido como rendido o purga. Antiguamente se sumergía en agua y estiércol fermentado de perro o pájaro, que son un campo de cultivo para las bacterias que producen proteasas suavizantes de cuero.
Detergentes biológicos La aplicación más importante de las enzimas hidroliticas + Las manchas que contienen proteínas son difíciles de remover. Proteínas no se disuelven fácilmente en agua. + Polvo, hollín y materia orgánica como grasas, proteínas, carbohidratos y pigmentos. Las grasas y las proteínas actúan como pegamento.
+ Los detergentes sueltan la grasa de la tela, las proteínas permanecen en el material.
Detergentes biológicos La aplicación más importante de las enzimas hidrolíticas
Enzimas pancreáticas poco estables y muy caras. Producción a gran escala de detergentes biológicos 1960. Descubrimiento de la subtilisina de Bacillus lincheniformis. Activa bajo condiciones alcalinas.
Detergentes biológicos La aplicación más importante de las enzimas hidrolíticas
Actividad óptima necesita hervir.
50-60ºC.
No
La eliminación enzimática de manchas: proteasas, lipasas y amilasas. Disuelven manchas vino tinto, pasto, fruta, café y te, y mezclas de manchas más comunes. Helado de fruta, el yogurt o la salsa de tomate no sólo contiene pigmento, también proteínas y grasas. Salsa, ketchup y comidas preparadas contienen pigmento, proteínas, grasas y almidón.
Pectinasas Producción de zumo de frutas Al prensar fruta y vegetales para la obtención de jugo, las pectinas de alto peso molecular reducen la producción. Pectinasas procedentes de cultivos sumergidos de Aspergillus niger y Rhizopus. Se pica la fruta y se añaden pectinasas para degradar las pectinas de larga cadena. Se reduce la viscosidad del zumo, facilitando la filtración y se obtiene más cantidad. Alimentación de bebés, las pectinasas maceran las fruta y los vegetales para hacerlos más suaves y fáciles de comer.
Mecanismo de acci贸n de las pectinasas.
Uso de pectinasas en la industria alimentaria
Extracciรณn de aceite de olivo. Clarificaciรณn de vinos. Fermentaciรณn del cacao. Extracciรณn y clarificaciรณn de jugos de frutas
LIPASAS Una “lipasa verdadera” (EC 3.1.1.3) se define como una carboxilesterasa capaz de catalizar la hidrólisis y la síntesis de acilgliceroles de cadena larga
Acilglicerolhidrolasas o triacilglicerolhidrolasas
LIPASAS
INVERTASA (β-D-Fructofuranosidasa)
“Azúcar invertido” pasa de dextrorrotario a levorrotario
LACTASA (Βeta glucosidasas) Usada para remover la lactosa de la leche y otros productos de
consumo diario Lactose + H2O
β− γαλαχτοσιδα σα
Glucosa + Galactosa
+
Intolerancia a la lactosa Algunas personas no pueden digerirla Permanece en el sistema digestivo y es fermentado por
bacterias Produce nauseas, gases, diarrea por 4 horas Tomar lactasa en tabletas con la comida Dieta libre de lactosa es necesaria
Productos libres de lactosa son una deliciosa opci贸n
Place SR Logo Here
Fuentes (β-galactosidase) is extraida del hongo Aspergillus oryzae http://biotech.nikkeibp.co.jp/MUSEUM/3.html
http://www.biologie.uni-regensburg.de/
METODOS CONVENCIONALES
Adici贸n de lactasa
Lactosa en la leche es hidrolizada
Pero el enzima no se puede volver a usar.!!!
INMOVILIZACION DE ENZIMAS Los enzimas son fijados a la superficie y mantenidas separadas de la mezcla de reacci贸n Pero siguen trabajando
Leche o suero
Bolitas de alginato con lactasa
Leche libre de lactosa O suero con glucosa y galactosa
INMOVILIZACION POR ADSORCION
Extremoenzimas A)Temperatura - Psicrófilos - Mesófilos - Termófilo - Hipertermófilos B) Acidez y alcalinidad Acidófilos Alcalófilos
C) Disponibilidad de agua - Sal: Halófilos y Halófilos extremos - Azúcar: Osmófilos - Secos: Xerófilos
Microorganismos term贸filos e hiperterm贸filos
Crecimiento de una cianobacteria term贸fila en un arroyo caliente en el parque nacional de Yellowstone
Microorganismos del mar de hielo antártico
Núcleo de agua de mar permanentemente congelada. La coloración densa es debida a microorganismos
Microfotografía de contraste d fases de microorganismos fototróficos de la muestra anterior. (Diatomeas o algas verdes)
Alga de la nieve
Chlamydomonas nivales
Microorganismos Acid贸filos y Alcal贸filos
Microorganismos y Actividad del Agua
Microorganismos y Actividad del Agua
Halófilos: crecen en altas concentraciones de sal Discretos: 1-6% NaCl Moderados: 6-15% NaCl Extremos: 15-30% NaCl
Osmófilos: crecen en altas concentraciones de azúcar
Xerófilos: crecen en ambientes muy secos