UNIVERSIDAD CATOLICA DE SANTA MARIA

PROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE INDUSTRIA ALIMENTARIA

BIOQUIMICA DE LOS ALIMENTOS I

FUNCION BIOQUIMICA DE LAS ENZIMAS A LOS PROCESOS ALIMENTARIOS

ENZIMAS EN PRODCUTOS CARNICOS

DOCENTE

ING. CARLOS MORI

ALUMNO

BERRIOS SALVA CARLOS

BERNAL RAMOS ROGER

AREQUIPA – PERU

2015

1. Objetivo

Se considera objetivo del trabajo práctico dar una breve introducción a conceptos básicos sobre las

Enzimas y el músculo carnico, para luego abordar el tema de enzimas en cárnicos, describiendo las principales utilizadas en la industria.

1. Introducción

Las enzimas son proteínas que se encuentran en todos los seres vivos y son piezas esenciales en su funcionamiento.

Actúan como biocatalizadores.

Actúan sobre un sustrato. Su acción catalítica se puede deber exclusivamente a su naturaleza

proteica o en otros casos a la naturaleza proteica sumada a una estructura no proteica y termoestable llamada cofactor (grupos prostéticos o coenzimas).

Las enzimas se caracterizan por su gran especificad y por su alta eficiencia siempre y cuando se encuentren dentro del rango condiciones adecuadas (pH, temperatura, humedad, etc.)

Debido a su alta especificad, las enzimas son muy utilizadas en los distintos tipos de industria.

2. Enzimas en industria de alimentos

La aplicación de enzimas en este campo es quizás uno de los que se ha desarrollado más rápidamente en los últimos años.

En la producción de alimentos pueden aplicarse las enzimas aisladas (sin los microorganismos productores)

Desde hace décadas se dispone de enzimas relativamente puras extraídas industrialmente de bacterias y hongos, y algunas de ellas de las plantas y los animales, con una variada utilidad en la elaboración de alimentos.

Los amplios estudios han puesto en evidencia la importancia de los procesos enzimáticos en la elaboración y conservación de los alimentos. Fenómenos tan importantes en la tecnología actual, como las reacciones de pardeamiento enzimático, de rancidez, de coloración, de textura son ejemplos muy conocidos de la intervención de enzimas.

La tecnología de los alimentos utiliza enzimas para una mejor preparación del alimento. Ej: enzimas proteolíticas para ablandamiento de carne

3. Obtención de preparados enzimáticos

A la hora de seleccionar la fuente de producción de la enzima se debe tener en cuenta la inocuidad del alimento que contiene la enzima, por lo que debe controlarse que los microorganismos de donde se extraen no sean patógenos, ni fabriquen compuestos tóxicos.

Los microorganismos ideales para la obtención de enzimas son aquellos que tienen una larga tradición de uso en los alimentos como Bacillus, Aspergillus y Sacharomyces.

4. La carne

Uno de los principales alimentos en cuanto su valor nutricional y alta aceptabilidad por los consumidores. Es un alimento completo que contiene 55 a 78% de agua, 15-22% de proteínas, 1-15% de lípidos y alrededor de 1% de sales minerales.

Problema

Uno de los problemas que se presentan en la obtención de carne de buena calidad es la dureza de la misma. Luego del sacrificio del animal, debido a procesos químicos y metabólicos la carne se endurece, logrando la denominada rigidez cadavérica o rigormortis.

a) Rigormortis

Inmediatamente después de la muerte del animal, los músculos aun contienen ATP y un de pH de 6,7-7,2. Luego de la matanza el músculo es aun extensible por un tiempo. Sin embargo, al no haber respiración se establece un ambiente de anaerobiosis y el ATP se va agotando. La perdida de ATP genera un descenso de pH debido a la transformación de glucógeno en lactato, llegando a valores de pH de 5,5. Cuando los niveles de ATP descienden mucho, los filamentos de miosina y actina se entrecruzan contrayéndose así el músculo y logrando la dureza máxima de la carne.

b) Maduración

El proceso en el cual la carne recupera algo de su textura original.

Los mecanismos por los cuales la carne puede ablandarse son de índole enzimática.

El ablandamiento postmortem sólo puede lograrse al romper las uniones de algunas proteínas estructurales, ya sea por los métodos físicos (golpeado de la carne) o por acción enzimática.

En la maduración enzimática se puede distinguir entre la acción de enzimas endógenas y enzimas exógenas aplicadas voluntariamente a la carne.

c) Proteasas

Enzimas que rompen las uniones peptídicas: -CO NH de las proteínas, por calor u otros agentes se puede abrir la molécula proteica, de modo que entonces las uniones peptídicas pueden ser atacadas por estas enzimas.

5. ENZIMAS CARNICOS

6.1 Enzimas endógenas

6.1.1 Calpainas

Son proteasas cuya actividad depende principalmente del calcio.

En 1964 se demostró una actividad proteolitica dependiente de calcio en cerebro de ratas.

Una temperatura de 25ºC y un pH de 7,5 son las condiciones optimas para esta enzima. Y Se localizan en las miofibrillas en la región del disco Z.

Producen proteolisis de la troponina T, troponina I, tropomiosina, alfa-actinina, titina y nebulina (proteínas musculares), tiernizando la carne

El nombre de calpaína se escogió por contracción de los vocablos calcio y papaina.

6.1.2 Catepsinas

Son enzimas lisosomicas que intervienen en la degradación de las proteínas de las fibras musculares de la carne, generando una mayor terneza en la misma.

Se clasifican según la estructura aminoácido que define su centro activo.

Se localizan en el interior de los lisosomas y se liberan cuando desciende el pH después del sacrificio.

De las 13 enzimas lisosomales existentes sólo hay 8 presentes en los lisosomas de la célula del músculo.

pH óptimo ácido.

Su accion se debe a procesos autolíticos en la maduración de la carne.

El tejido vivo tiene un pH desfavorable para la acción de estas enzimas, pero a la muerte del animal baja el pH al acumularse ácido láctico por degradación del glucógeno. Al alcanzar un pH 5,5 se hace óptimo para la liberación y acción de la enzima, apareciendo los respectivos cambios en la textura y demás caracteres de la carne

Existen distintos tipos de catepsinas, pero en general actúan sobre la actina, miosina y troponinas.

6.2 Enzimas exógenas vegetales

6.2.1 Papaína

Es una proteasa que provoca la ruptura de múltiples enlaces en las proteínas animales, por tal motivo se usa para ablandar la carne destinada al consumo humano.

Se obtiene por purificación del zumo lechoso (látex) coagulado, proveniente de ligeras incisiones que se practican en la superficie de la papaya.

Los indígenas cubrían la carne en hojas de papaya para obtener un producto mas blando. La papaina es estable a 4ºC y a 6-7 unidades d pH.

6.2.2 Bromelina

Enzima con acción proteolítica (que rompe las moléculas proteicas) para una mejor asimilación de los aminoacidos que las componen.

En la industria de alimentos, su mayor aplicación es en el macerado o ablandado de la carne.

Se encuentra en el jugo de piña y en el tallo de la piña y su extracción es mas sencilla respecto a la de la papaína.

6.2.3 Ficina

Enzima cuya actividad proteolitica se manifiesta al desnaturalizar sus proteínas sutrato mediante la ruptura de los enlaces disulfuro generados por aminoácidos con azufre (cisteína), enterneciendo la carne.

Se obtiene del látex coagulado proveniente de cortes o incisiones practicados en los brotes de los tallos de la higuera. Rendimiento de unos 11-12 g de polvo a partir de 100 ml de látex

6.2.4 Actinidina

Enzima proteolítica poco conocida con actividad similar a la papaína.

Se encuentra en el kiwi, por eso el zumo de tal fruta a menudo se utiliza como ablandador de la carne.

6.3 Enzimas microbianas

Durante el proceso de maduración-putrefacción de la carne, cierto tipo de bacterias como Pseudomonas pueden actuar sobre las proteínas miofibrilares. Algunos estudios demostraron que una enzima parcialmente purificada de Pseudomona fragi fue capaz de degradar estas proteínas.

En el caso de colágeno, los microorganismos pertenecientes al género Clostridium son los más eficientes productores de colagenazas. Sin embargo, estos microorganismos no pueden crecer a las bajas temperaturas de las carnes frescas en refrigeración.

RECORDAR QUE SIEMPRE SE DEBE MANTENER LA INOCUIDAD.

Cepas seleccionadas del genero bacteriano Bacillus Subtilis y del fúngico Aspergillus oryzae son generadoras de proteasas que degradan las proteínas miofibrilares.

a) Modo de aplicación

Principal problema: Conseguir una distribución uniforme a través de todo el tejido. La misma se lleva a cabo por difusión y depende de:

• Temperatura• Tiempo• Concentración de sal • Concentración de la enzima

1 Pulverización en la superficie. Post-mortem

2 Inmersión en solución.

3 Inyección en vena yugular. Pre-mortem

En la pulverización se mezcla el preparado enzimática seco, con sale de mesa (como sustancia portadora), almidón, y otros condimentos como glutamato de sodio, y se añade luego del rigor mortis para acelerar artificialmente la maduración.

La inmersión o dispersión (spray) se realiza con soluciones acuosas o hidroalcohólicas de 2 a 5% de la enzima.

Una difusión no homogénea podría ocasionar que las capas superficiales sean excesivamente suavizadas, mientras que el centro se conserve duro.

Las proteasas pueden aplicarse también por inyección en la vena yugular hasta 30 minutos antes de la matanza, con el objetivo de aprovechar la distribución homogénea de la enzima por la circulación sanguínea.

Hemorragias o edemas en órganos internos y reacciones defensivas en el organismo del animal vivo que inactivan la enzima inyectada .

Bibliografía

• http://europa.eu/legislation_summaries/other/l21036_es.htm

Anexos

Las enzimas alimentarias

Archivos

La legislación europea va a regular todas las enzimas destinadas a usos alimentarios, que sólo

estaban reguladas anteriormente a nivel nacional, salvo ciertas excepciones. El objetivo es fijar

las condiciones de utilización de las enzimas alimentarias, crear una lista de enzimas

autorizadas y definir sus normas de etiquetado.

PROPUESTA

1) Propuesta de Reglamento del Parlamento Europeo y del Consejo, de 28 de julio

de 2006, sobre enzimas alimentarias, por el que se modifican la

Directiva 83/417/CEE del Consejo, el Reglamento (CE) nº 1493/1999 del Consejo,

la Directiva 2000/13/CE y la Directiva 2001/112/CE del Consejo.

SÍNTESIS

Una enzima alimentaria es un producto extraído de plantas o animales u obtenido mediante un

proceso de fermentación por microorganismos y que se añade a los alimentos para

desempeñar una función tecnológica en la fabricación, transformación, preparación,

tratamiento, envase, transporte o almacenamiento de los mismos; se incluyen también las

enzimas que se utilizan como auxiliares tecnológicos *.

El futuro Reglamento implica la creación de una lista que va a armonizar a nivel europeo todas

las enzimas alimentarias, incluidas las que están actualmente autorizadas como aditivos

alimentarios: la invertasa (E 1103) y la lisozima (E 1105); véase más adelante el apartado

«Contexto». De momento, sólo unos cuantos Estados miembros disponen de normativa sobre

enzimas.

La armonización de las enzimas alimentarias en una lista positiva será beneficiosa para el

consumidor, ya que así se fijarán normas uniformes para la evaluación y la autorización de

esos productos.

La futura lista de enzimas deberá incluir:

el nombre de la enzima;

sus características (origen, criterios de pureza, etc.);

los alimentos a los cuales puede añadirse;

las condiciones en que puede emplearse;

las restricciones a la venta;

los requisitos específicos para el etiquetado.

A. Etiquetado

Las enzimas alimentarias no se indicarán en el etiquetado del alimento, excepto si desempeñan

una función tecnológica (aditivo, estabilizante, etc.) en el producto final.

Actualmente, sólo aparecen en el etiquetado dos enzimas que desempeñan una función

tecnológica en el producto final, la lisozima y la invertasa, utilizadas como aditivos. En el

etiquetado deberá indicarse información que es obligatoria, en general, para los alimentos y,

según la nueva propuesta, la función (por ejemplo: conservante) seguida del nombre específico

de la enzima (por ejemplo: lisozima).

El número de enzimas que aparecerán en el etiquetado será limitado, según la Comisión, ya

que la mayor parte de ellas se utilizan como auxiliares tecnológicos en la fabricación de

alimentos.

Además, esa información deberá escribirse en un idioma que comprendan fácilmente los

compradores.

Para mayor información, véase la ficha sobre el empleo de las lenguas para la información de

los consumidores.

B. Enzimas modificadas genéticamente

Este Reglamento hace referencia a todas las enzimas, incluidas las que sean organismos

modificados genéticamente (OMG). Las enzimas que ya están recogidas en el Reglamento

sobre productos alimenticios y alimentos para animales genéticamente modificados deberán

autorizarse en aplicación del mismo antes de serlo de conformidad con este Reglamento.

C. Solicitudes de autorización

La Comisión ha propuesto un procedimiento de autorización uniforme que se aplicará a las

enzimas, los aditivos y los aromas alimentarios, en virtud de un futuro Reglamento [COM

(2006) 423] que se inscribe en un conjunto de medidas legislativas puestas en marcha el 28 de

julio de 2006 (véase más adelante el apartado «Contexto»).

Esta armonización supondrá una simplificación de la legislación actual y permitirá que los

fabricantes de enzimas presenten directamente las solicitudes de autorización. Por otra parte,

se reducirá sustancialmente el tiempo transcurrido entre la presentación de la solicitud y la

concesión de la autorización de dichas sustancias.

La Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (AESA) se encargará de evaluar la seguridad

de las enzimas.

D. Lista comunitaria de enzimas

Este Reglamento contempla la creación de una lista de enzimas autorizadas que incluye todas

las enzimas, incluidas las autorizadas por otros Reglamentos.

E. Período transitorio

La Comisión dispondrá de un plazo de dos años para establecer, mediante un reglamento de

aplicación, las modalidades de ejecución de este Reglamento, que harán referencia

concretamente a los siguientes aspectos: contenido, elaboración y presentación de la solicitud,

modalidades de control de la validez de la solicitud y naturaleza de la información que debe

figurar en el dictamen de la Autoridad. La propuesta fija asimismo un período transitorio de dos

años a partir de la entrada en vigor del reglamento de aplicación, para que la industria presente

todas las solicitudes de autorización de enzimas.

F. Contexto

La nueva legislación sobre las enzimas persigue tres objetivos: asegurar la protección de la

salud humana, proteger los intereses de los consumidores y eliminar los obstáculos al mercado

único.

Se inscribe dentro de la reforma puesta en marcha por la Comisión Europea para simplificar la

legislación existente relativa a los aditivos alimentarios, los aromas y las enzimas gracias a tres

propuestas formuladas el 18 de julio de 2006:

enzimas alimentarias [COM (2006) 425 final];

aditivos [COM (2006) 428 final];

procedimiento de autorización uniforme para los aditivos, las enzimas y los aromas

alimentarios [COM (2006) 423 final].

La normativa europea actual sobre las enzimas se basa en cuatro actos legislativos:

la Directiva 89/107/CEE, que regula aditivos tales como la invertasa y la lisozima;

la Directiva 2001/112/CE, que regula los zumos de frutas y otros productos similares y

también las enzimas utilizadas en esas bebidas;

la Directiva 83/417/CEE, que regula las caseínas y los caseinatos;

el Reglamento (CE) nº 1493/1999 por el que se establece la organización común del

mercado vitivinícola, que define las condiciones de utilización de la lisozima, la ureasa y la

betaglucanasa que intervienen en la elaboración de vinos.

Las enzimas sólo se han regulado a nivel nacional, a excepción de los ejemplos anteriormente

mencionados. La Comisión considera que una regulación de las enzimas únicamente a escala

nacional genera problemas de libre circulación en el mercado interior y puede provocar

problemas de comprensión para los consumidores. La creación de una lista de enzimas

armonizada ha sido uno de los principales impulsos para la preparación del nuevo Reglamento.

Además, la futura legislación sobre enzimas y aditivos y el nuevo procedimiento de autorización

responde a las demandas de la Oficina Europea de Organizaciones de Consumidores (BEUC),

que había solicitado una lista europea de todas las enzimas autorizadas, debido a la creciente

utilización de las mismas en la industria alimentaria. La BEUC también recomendaba que se

informara a los consumidores sobre la utilización de las enzimas.