PROYECTO BIOINGENIERIA -PRIMER PARCIAL

Fecha de entrega: lunes, 30 de noviembre de 2015Termino II 2015-2016

INTEGRANTES:Jaqueline Benites

Edgar IntriagoSabrina Urriola

Naomi Vera

INDICE DE CONTENIDO

1. INTRODUCCION...............................................................................................................1

2. ENZIMAS QUE SE UTILIZAN EN EL PROCESAMIENTO DE CARNICOS............3

2.1. ENZIMAS ENDOGENAS.........................................................................................3

2.2. ENZIMAS EXÓGENAS VEGETALES....................................................................4

2.3. ENZIMAS EXÓGENAS MICROBIANAS:............................................................10

3. PROCESO EN EL QUE SE UTILIZAN........................................................................11

4. DISCUSIÓN......................................................................................................................16

5. CONCLUSIÓN.................................................................................................................17

6. BIBLIOGRAFIA...............................................................................................................18

INDICE DE ILUSTRACIONES

Ilustración 1 Piña "Ananas Comosus”.................................................................3Ilustración 2 Enzima Bromelina comercial...........................................................3Ilustración 3 Higuera "Ficus carica".....................................................................4Ilustración 4 Enzima ficina comercial..................................................................5Ilustración 5 Papaya "Carica Papaya".................................................................5Ilustración 6 Estructura de la enzima papaína....................................................6Ilustración 7 Enzima Papaína comercial.............................................................6Ilustración 8 kiwi "Actinidia deliciosa"..................................................................7Ilustración 9 Ablandamiento de carnes...............................................................8Ilustración 10 Método de acción de la papaína...................................................9Ilustración 11 Uso de ficina en cervezas...........................................................10Ilustración 12 Uso de actinidina en quesos.......................................................10

1. INTRODUCCION

El presente trabajo tiene como objetivo dar una breve introducción a los conceptos básicos sobre e mecanismo de acción de las enzimas sobre los diferentes tipos de músculos cárnicos, abordando los procesos bioquímicos por los atraviesa el musculo y describiendo las enzimas que se utilizan en el procesamiento de carnes en la industria.

Pues bien, como ya es del conocimiento general, las enzimas son moléculas de origen proteico que actúan como biocatalizadores en diferentes organismos o compuestos, lo que las convierte en una pieza fundamental para el funcionamiento de estos organismos. Las enzimas necesitan de un sustrato para poder llevar a cabo su acción catalítica, en esta ocasión el sustrato de estudio es la carne. La carne es uno de las principales fuentes de proteína para los humanos y tiene una alta aceptabilidad por parte de ellos. Es por esta razón que la industria de la carne busca combatir uno de los principales problemas en la obtención de carne de buena calidad, la dureza.

La carne se endurece debido a procesos químicos y metabólicos por los que pasa luego que el animal ha sido sacrificado. Al no haber respiración se establece un ambiente de anaerobiosis en donde se va agotando el ATP, lo cual provocara un descenso del pH. 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. Este proceso se conoce como rigidez cadavérica o rigor mortis, y es donde se alcanza la dureza máxima de la carne.

Sin embargo, la carne puede recuperar algo de su textura original por medio de la maduración. El ablandamiento Postmortem se logra cuando se rompen los enlaces de algunas proteínas estructurales, lo cual puede conseguirse por medio de métodos físicos o gracias a la acción enzimática. En el proceso de maduración enzimática podemos clasificar las enzimas en endógenas y exógenas. La mayoría de las enzimas utilizadas para el ablandamiento son proteasas, las cuales son enzimas que están presentes en una amplia variedad de fuentes incluyendo plantas, microbios y animales. Ellas catalizan la ruptura hidrolítica de los enlaces peptídicos presentes en proteínas y péptidos. Aunque otras enzimas como lipasas, glutaminasas y transglutaminasas tienen también aplicaciones en la industria cárnica para formación de sabores o estructuras, las proteasas constituyen el grupo más importante de enzimas industriales que se utilizan actualmente.

2. ENZIMAS QUE SE UTILIZAN EN EL PROCESAMIENTO DE CARNICOS

2.1.ENZIMAS ENDOGENAS

Existen dos sistemas proteolíticos presentes en el músculo que han sido asociados como los posibles encargados de la proteólisis post mortem y por ende con el desarrollo de la terneza de la carne, las catepsinas lisosomales y el sistema de las proteasas dependientes del calcio o calpainas.

Enzimas citosólicas: CALPAINAS

El sistema de las proteasas dependientes del Ca+2, se han caracterizado once isoformas de las calpainas, de las cuales sólo estas tres se han asociadas con el proceso de ablandamiento de la carne. Las calpainas presentes en los tejidos de los vertebrados se han denominado según la cantidad de Ca+2 que necesitan para su máxima actividad en Calpaina I (3-50 μM), Calpaina II (40-800 μM). La clasificación de las calpainas por la International Union of Biochemistry es EC 3.4.22.17.

Una de las características importantes de las calpainas es que el calcio las activa pero en presencia excesiva de calcio se autolizan. Como resultado de la autoproteólisis, las dos subunidades son degradadas a polipéptidos de pesos moleculares menores. Las concentraciones de calcio intracelular son suficientes para activar a la calpaina II pero no a la I.

En estudios sobre la degradación de las proteínas reguladoras se ha observado que las calpainas producen proteólisis sobre la troponina T, troponina I, tropomiosina, alfa-actinina, titina y nebulina y, por su parte, la desmina es extremadamente susceptible a la acción de las enzimas proteolíticas. Se ha observado, además, que la nebulina es degradada por las calpainas. No se ha reportado degradación de miosina y actina por acción de las calpainas.

Las condiciones óptimas para la activación de las calpainas es a 25º C y pH 7.5, sin embargo el requerimiento mínimo de calcio para la activación de calpainas parece ser independiente de la temperatura.

El ablandamiento del músculo esquelético de animales ha sido ligado a la actividad posmortem del sistema proteolítico de las calpainas.

Enzimas lisosomales: CATEPSINAS

Las catepsinas fueron las primeras enzimas lisosomales consideradas en los estudios del mecanismo de ablandamiento de la carne. Ellas poseen mayor actividad en el pH postrigor que oscila entre 5.4-5.8. Estas enzimas se encargan de la degradación de la miosina y la actina, proteínas que no muestran una apreciable degradación durante el almacenamiento en refrigeración de la carne puesto que su máxima actividad es a temperaturas

cercanas a 20ºC, por lo que en teoría no habrán de ser un factor de peso durante la maduración de la carne en refrigeración.

El término de catepsina proviene del griego “digerir” y fue utilizado por primera vez por Willstätter y Bamann (1929), para describir una proteasa intracelular activa a pH ácidos. Antes de 1970 se sabía que los lisosomas poseían diversas enzimas capaces de degradar un número considerable de biomoléculas, y por tanto participaban en los procesos fisiológicos de la célula, encontrándose así el primer sistema proteolítico intracelular que se relacionó con la actividad lisosomal y con la degradación de la célula; posteriormente se encontraron otras vías de degradación proteolítica extralisosomales. Las enzimas de los lisosomas intervienen en la degradación de proteínas, polisacáridos y lípidos, y otros compuestos ya que los lisosomas están relacionados con la digestión intracelular

Después de la muerte del animal, las membranas lipoproteícas de los lisosomas se rompen al existir diferencias en la presión ejercida por los iones hidronios en el ambiente celular, por consiguiente las enzimas se liberan cuando desciende el pH; en este momento son capaces de degradar los componentes principales de la carne, dando como consecuencia la pérdida de uniformidad e integridad de la fibra muscular (Lawrie, 1998; Melendo y col., 2001).

Las catepsinas forman parte de la familia de las cisteinproteasas, aunque a este grupo se han incluido las catepsinas D y E, que son aspartilproteasas , la catepsina III que es una metaloproteasa y las catepsinas y G, que son serinproteasas. La inclusión de estas enzimas al grupo de las catepsinas se debe a que tienen actividad a pH ácidos. Muchos autores han relacionado a las catepsinas con la proteólisis encontrada en la carne, desde la obtención de la carne, almacenamiento, y proceso de producción de productos cárnicos.

2.2.ENZIMAS EXÓGENAS VEGETALES

Las enzimas intervienen en prácticamente todas las áreas involucradas en la tecnología de alimentos, por tal motivo es importante aprender a caracterizar y aplicar enzimas exógenas, es decir de forma voluntaria, dependiendo del alimento que las requiera.

Las enzimas utilizadas para procesar carnes, tienen una función parecida a la pepsina, una enzima de nuestros jugos gástricos que posee un amplio espectro para la ruptura de las moléculas proteicas de la carne, ablandándola y ayudando así a la asimilación de los aminoácidos que la componen.

Entre las más utilizadas tenemos: bromelina, papaína, ficina y actinidina.

BROMELINA

La bromelina (Enzyme commission number: E.C. 3.4.22.32), es un complejo enzimático que se destaca por su actividad proteolítica, es decir que apoya los mecanismos digestivos del cuerpo reduciendo moléculas complejas de proteína, para poder formar unidades péptidas más pequeñas o aminoácidos individuales, contiene grupos sulhídricos, el grado de hidrólisis de esta enzima es solubilizar, en distinto grado las diversas fracciones de las proteínas cárnicas. Además cataliza la dismutación del peróxido de hidrógeno y ayuda a digerir las grasas. Se extrae del tallo y de la fruta de la planta de piña, conocida como “Ananas comosus” (Elena Piñeiro, 2015)

La bromelina se prepara con la cepa o la raíz de la piña, extrayendo el jugo que contiene la enzima, luego se procede a precipitar la enzima para una mayor purificación.

Ilustración 1 Piña "Ananas Comosus”

Es una glicoproteína del grupo de las cisteíno proteasas, su acción se centra preferencialmente sobre los aminoácidos básicos y aromáticos de las proteínas. Su pH óptimo se encuentra en el rango de 5 a 8 y además tiene baja tolerancia térmica. Esta enzima es inactivada o inhibida mediante iones metálicos oxidantes y por agentes que reaccionan a los tioles como el ácido ascórbico (Bessy Cutiño; Carlos Fernández; Emir Salas, 2014).

Sus aplicaciones dentro de la biotecnología son diversas e innovadoras, ya que se usan en la industria alimentaria, principalmente como componente primario para formular ablandadores de carnes, ya que tiene buena actividad sobre los tendones y el tejido conectivo rico en elastina (rompen el tejido conectivo y las fibras musculares presentes en las carnes),también se usa para la fabricación de diversos quesos y cervezas (Carmina Quinde; Viviana Sanchéz; Priscila Castillo, 2013).

Es usado también como medicamento auxiliar digestivo y antiinflamatorio. En E.E.U.U un poco más del 95% de las enzimas usadas para suavizar las carnes provienen de las proteasas de la bromelina.

Ilustración 2 Enzima Bromelina comercial

FICINA

La ficina es una enzima de tipo proteolítica que proviene del látex de Ficus carica (higuera), su actividad proteolítica se manifiesta al momento de desnaturalizar sus proteínas (sustrato) mediante la ruptura de los enlaces disulfuro generados por aminoácidos sulfurados. Hidroliza péptidos, amidas y ésteres, por lo cual es denominada también como “pepsina vegetal” (M.G. Bertoluzzo, S. M. R. Bertoluzzo, 2008).

Pertenece al grupo de las tiol proteasas, ya que en el sitio activo se encuentra un grupo sulfhidrilo (SH). En el centro activo de la enzima, existe una participación de un residuo de histidina en el mecanismo proteolítico.

La actividad de la enzima está denotada por la edad de la planta, así como también la época del año, en la que se realice la extracción.

Ilustración 3 Higuera "Ficus carica"

La ficina es una proteasa sulfhidrilo-dependiente, además se trata de una proteína básica y se ha comprobado que la estabilidad de esta enzima en relación con el pH, va a depender en gran manera de la presencia de cisteína en el medio de reacción. Tanto la papaína como la ficina tienen el mismo mecanismo de acción, ya que su intermediario catalítico sería un compuesto acil-enzima en el que el grupo sulfhidrilo esencial estaría acilado (Laura M.I. LOPEZ 1, C.L. NATALUCCI 2 & CAFFINI, 1994).

El código numérico que la identifica es (EC 3.4.22.32). La molécula de ficina, de naturaleza básica y de alrededor de 26 kDa, contiene una parte glucídica y su composición aminoacídica recuerda a la de papaína y de bromeliria, al menos en la estructura correspondiente a su centro activo (Laura M.I. LOPEZ 1, C.L. NATALUCCI 2 & CAFFINI, 1994).

Ilustración 4 Enzima ficina comercial

PAPAINA

La papaína es una enzima de tipo proteasa obtenida del látex coagulado de la fruta del árbol de la papaya , este látex se recolecta del cuello de la fruta antes de su maduración, después será necesario un proceso de purificación para remover sustancias contaminantes, es decir, hacerla soluble y extraer la enzima activa de la papaína. Comercialmente esta enzima se encuentra disponible en polvo o en líquido.

Ilustración 5 Papaya "Carica Papaya"

Es una enzima de baja especificidad que hidroliza tanto las proteínas como los péptidos de pequeño tamaño, amidas y ésteres. Su ecuación es (EC 3.4.22.2). Al ser una enzima proteolítica, va a tener la capacidad de digerir las proteínas de los alimentos. Como ya se mencionó esta enzima ataca a las sustancias proteicas y no a los polipéptidos (Villavicencio Marcial María Cristina, 2011).

La papaína puede resistir 50⁰C durante 30 minutos, sin que haya una pérdida significativa de su actividad, pero por encima de los 75⁰C se da lugar a la inactivación. Su temperatura óptima es de 30⁰C con un rango de pH de 5 a 7, si los valores de pH sobrepasan los 7, la actividad enzimática es lenta, mientras que debajo de pH 3 la enzima es rápidamente inactivada.

Entre sus características físicas está que es poco soluble en agua y en la mayoría de los solventes orgánicos, pero sí es soluble en alcohol etílico y metílico, es ligeramente higroscópico.

Ilustración 6 Estructura de la enzima papaína

Es inactivada por agentes oxidantes, como el oxígeno atmosférico, su mayor ventaja sobre la enzima pepsina, es que puede actuar en medio alcalino o neutro y hasta ligeramente ácido. Para poder activar esta enzima, es necesario que sus activadores tengan la capacidad de reducir los enlaces disulfuro.

Esta enzima tiene una marcada actividad sobre el tejido conectivo de la carne, por lo cual es ampliamente usado para la fabricación de ablandadores de carne.

Entre otra de sus aplicaciones más importantes está para prevenir el enturbiamiento de la cerveza fría y otras bebidas, además puede ser usado como medicamente auxiliar digestivo (Bessy Cutiño; Carlos Fernández; Emir Salas, 2014).

Ilustración 7 Enzima Papaína comercial

ACTINIDINA

La actinidina descompone las proteínas y al entrar en contacto con la carne, ésta la va a ablandar. Es extraído del kiwi o de las bayas de Actinidia Chinensis (grosellas chinas).La actinidina es una tiol proteasa, la especificidad de la enzima hacia los sustratos e inhibidores es similar al de la papaína y la ficina (Boland & Hardman, 1972).

Ilustración 8 kiwi "Actinidia deliciosa"

Además la actinidina presenta un inconveniente, esta enzima descompone las proteínas de la gelatina y los productos lácteos, es por esta razón que no es

conveniente usar kiwis crudos con lácteos o gelatina, pero para solucionar este problema basta con escaldar los kiwis y d está manera inhibimos la enzima.

La actinidina representa la mitad del contenido de proteínas solubles del kiwi. En algunos casos, la actinidina puede ser un alérgeno por lo que se lo relaciona con una reacción de hipersensibilidad poco tiempo después de comer kiwi.

El zumo de fruta de kiwi se utiliza a veces como un ablandador de carne, debido en parte a la actividad proteolítica de la actinidina.

La actinidina también es usada como medicamento auxiliar digestivo, ya que actúa como un catalizador para la digestión de proteínas.

2.3.ENZIMAS EXÓGENAS MICROBIANAS:

Las enzimas exógenas microbianas se pueden obtener por medio de cultivos ya sea de tipo fúngica o bacterianas entre estas podemos identificar algunas de ellas en las cuales se han hechos estudios y se están aplicando para la industrialización de algunos alimentos como carne. Entre estas podemos mencionar:

Proteasas

Entre las proteasas podemos como (Proteinasas, Peptidasas o enzimas Proteolíticas) son enzimas encargadas de romper los enlaces péptidos entre los aminoácidos de las proteínas. Este proceso es denominado corte proteolítico, mecanismo de activación y desactivación común de enzimas involucradas en la digestión.

Lipasas

Enzimas que pueden ser de origen animal, vegetal microbiano y fúngico. Estas encimas son claves para la degradación o digestión de grasas. Las lipasas son esterasas que se encargan de convertir los triacilgliceroles y dimoacilgliceroles que son ácidos grasos insolubles a ácidos grasos más solubles.

La actividad de las lipasas microbianas se da a un intervalo de temperatura de 30-40◦C y para lipasas termófilas aislado tanto de hongos filamentosos (Aspergillus niger, Thermomyces lanuginosus) y algunas bacterias (Pseudomonas y Bacillus sp.) a Temperaturas desde 50 – 65°C. Con un rango de pH de 5.6 a 8.5 y la máxima estabilidad en el intervalo de pH neutral.(Whitehurst & Wiley, 2010)

Transglutaminasas

Enzima totalmente extensa en la naturaleza (hígado, músculos de mamíferos y algunos tejidos vegetales) la cual ha revolucionado la industria de los alimentos.

Esta enzima está compuesta por una cadena polipectidica de 331 aminoácidos, el centro activo (aa cisteína) se haya en la posición 64. El grupo tiol de la enzima es la que actúa en la reacción de la TG.

Al comienzo se extraía de órganos y tejidos pero en escasa cantidad, por lo cual no se podía aplicar en alimentos. Pero por los años 1970 se descubrió en Japón una cepa Streptoverticillium St. (mobaraense) de donde se podía obtener esta enzima todo surgió a raíz de una muestra de tierra. Esta cepa se la obtuvo por mutagénesis y en los últimos años se han hecho investigaciones

La enzima conserva plena actividad a 40◦C durante 10 minutos, pero es totalmente inactiva dentro de unos pocos minutos a 70◦C. y su pH óptimo es de 5 -8. (Whitehurst & Wiley, 2010)

3. PROCESO EN EL QUE SE UTILIZAN

Proteasas

Entre las funciones de las proteasas están:

Ablandamiento de la piel

Modificación de ingredientes para alimentos

Lipasas

Las lipasas procedentes de los microorganismos son utilizados en la industria de las salchichas para intensificar su sabor.(Whitehurst & Wiley, 2010)

Transglutinasas

Estas enzimas ayudan a mejorar productos y crear nuevos gracias a su funcionabilidad innovadora como:

Carnes

Carnes reconstituidas

Pescados

Todo esto gracias a su capacidad para retención de agua, elasticidad, viscosidad, estabilidad de la emulsión, termo estabilidad e incluso la transglutinasas ayudan a incorporar o introducir aminoácidos a proteínas que carecen de ciertos de ellos adaptándole una composición ideal.

Algunos procesos específicos en los que se utilizan estas enzimas son:

CALPAINA

Las calpainas intervienen en el proceso de maduración de la carne se inician

como respuesta a la liberación de iones Ca 2+ del retículo sarcoplasmico ya

que estos las activan. La degradación de las proteínas reguladoras se observó

que las calpainas producen proteólisis sobre la troponina T, troponina I,

tropomiosina, alfa-actinina, titina y nebulina y, por su parte, la desmina es

extremadamente susceptible a la acción de las enzimas proteolíticas. No se ha

reportado degradación de miosina y actina por acción de las calpainas. Las

condiciones óptimas para la activación de las calpainas es a 25º C y pH 7.5, sin

embargo el requerimiento mínimo de calcio para la activación de calpainas

parece ser independiente de la temperatura.

CATEPSINAS

Después de la muerte del animal, las membranas lipoproteícas de los

lisosomas se rompen al existir diferencias en la presión ejercida por los iones

hidronios en el ambiente celular, por consiguiente las enzimas se liberan

cuando desciende el pH; en este momento son capaces de degradar los

componentes principales de la carne, dando como consecuencia la pérdida de

uniformidad e integridad de la fibra muscular.

Ellas poseen mayor actividad en el pH postrigor que oscila entre 5.4-5.8. Estas

enzimas se encargan de la degradación de la miosina y la actina, proteínas que

no muestran una apreciable degradación durante el almacenamiento en

refrigeración de la carne, puesto que su máxima actividad es a temperaturas

cercanas a 20ºC, por lo que en teoría no habrán de ser un factor de peso

durante la maduración de la carne en refrigeración.

BROMELINA

Debido a la actividad hidrolítica que ejerce sobre el tejido conectivo, esta enzima posee la capacidad de proporcionar un rápido y buen ablandamiento de la carne de vacuno adultos. Propiedades similares hacen que la bromelina pueda actuar eficientemente sobre levaduras, es por esta razón que es usado ampliamente en la industria panificadora.

Ilustración 9 Ablandamiento de carnes

También es usada en la industria cervecera, ya que tiene una acción aclaradora, la bromelina es aplicada sobre el producto en la parte final de su proceso, para que pueda hidrolizar algunos complejos proteicos que se formaron durante la fermentación de ésta; al ser hidrolizadas las proteínas dejan como residuos polipéptidos, los cuales le confieren sabor y la capacidad de generar espuma.

En cuanto al uso de la bromelina en la industria vinícola, se ha podido demostrar que esta enzima estabiliza proteínas que se encuentran en el vino blanco, impidiendo que éstos se precipiten durante su preparación, lo cual le confiere mayor claridad. En las industrias de aceites vegetales, se ha utilizado como parte del proceso para refinarlos, ya que degradan impurezas del producto(Carmina Quinde; Viviana Sanchéz; Priscila Castillo, 2013).

PAPAÍNA

Esta enzima se la emplea para ablandar carnes duras, por lo cual es comúnmente mezclada con la sal y demás sazonadores, también se la suele inyectar a los animales vivos antes de su sacrificio(Bessy Cutiño; Carlos Fernández; Emir Salas, 2014).

Ilustración 10 Método de acción de la papaína

También se usan enzimas proteolíticas en la manufactura de cueros, cuyo objetivo se basa en la preparación del cuero para el teñido, ya que remueve restos de pelos, glándulas, células epiteliales que no fueron separados por tratamientos previos.

Es usado en la lechería como agente de maduración de quesos, además esta enzima la encontramos en las pastas de dientes, detergentes y cosméticos debido a su poder desmanchador y cicatrizante (Villavicencio Marcial María Cristina, 2011).

FICINA

La ficina es utilizada en la industria alimentaria con la intención de hacer cambiar o modificar la estructura de las harinas y productos cárnicos.

Entre sus otras aplicaciones más comunes están la cerveza y quesos.

En la industria cervecera es aplicada cuando se está hirviendo la malta, impidiendo de esta manera que la cerveza pueda formar una bruma cuando esté en refrigeración(M.G. Bertoluzzo, S. M. R. Bertoluzzo, 2008).

Ilustración 11 Uso de ficina en cervezas

En la industria panificadora también se ha implementado el uso de esta proteasa para la reparación de sus productos, ya que puede reducir considerablemente el tiempo de amasado de grandes cantidades de harina con tan sólo una pequeña porción de esta enzima, aunque su desventaja son sus altos costos (Laura M.I. LOPEZ 1, C.L. NATALUCCI 2 & CAFFINI, 1994).

ACTINIDINA

Esta enzima nos permite medir y controlar las propiedades que nos garantizan la calidad de los productos hortofrutícolas y de esta manera poder estimar su vida útil.

El proceso de cuajado de leche para elaboración de derivados y productos lácteos, se pueden obtener usando esta proteasa(Boland & Hardman, 1972).

Ilustración 12 Uso de actinidina en quesos

También se la ha utilizado como agente coagulante, combinado con una tecnología de altas presiones para controlar la proteólisis excesiva.

Ciertas investigaciones han demostrado que el uso de actinidina favorece el proceso de cuajado de la leche y mediante el uso de altas presiones para inhibir la actividad de esta enzima sobre el producto final, sin afectar la textura y propiedades sensoriales y han dado como resultado un producto lácteo muy similar al queso fresco.

4. DISCUSIÓN

Las catepsinas lisosomales y las calpainas tienen una acción conjunta durante el almacenamiento posmortem de la carne. Ambas ayudan al rompimiento de la miofibrilla por medio de la proteólisis de las proteínas miofibrilares, dando como resultado el ablandamiento de la fibra muscular. Pese al calcio almacenado en el músculo, y que activa a la calpaina II, éste no estimula el efecto de las proteinasas lisosomales ya que ellas solo se activan en relación al pH.

Debido a los cambios que sufre la carne después del sacrificio del animal (rigor mortis), es importante llevar a cabo un proceso de maduración, el cual se lo puede obtener de forma más rápida mediante el uso de las enzimas proteasas vegetales anteriormente mencionadas, ya que dan lugar a una serie de reacciones enzimáticas que hacen que el músculo convertido en carne, se vuelva más tierno, jugoso y con mejor sabor.

Estos cambios mencionados se producen a nivel de los compuestos nitrogenados, como resultado de esto se incrementa el contenido de acetaldehído, di acetilo, acetona, sulfuro de hidrógeno y amoniaco.

Papaína degrada miosina y actina a tasas similares, mientras que la bromelina degrada preferentemente o en mayor rango la miosina. Las proteasas de otras plantas comunes no hidrolizan el colágeno nativo, pero actúan en la gelatina, la forma de naturalizada del colágeno generada durante la cocción. El pH óptimo de la papaína varía con la naturaleza y concentración del substrato. Este rango va de 5 a 7.

Esta enzima es estable a un amplio rango de temperatura en comparación con otras proteasas. De 10 a 90 grados C. temperaturas por enzima de 90 rápidamente inactivan la enzima. El tratamiento con calor o frio pueden ser usadas para inactivar la enzima y prevenir sobre ablandamiento y defectos sensoriales.

Estas enzimas proteasas de origen vegetal son ampliamente usadas en la industria alimentaria, debido a sus altos beneficios y a que a diferencia de las enzimas de origen microbiano, son mucho más seguras, ya que su riesgo de contaminación es muy bajo, también sus precios son más moderados.

De acuerdo a las fuentes que se han visitado para el desarrollo de esta investigación pienso que utilizar enzimas de origen bacteriano y vegetales son mucho más rentables que las enzimas de origen animal ya que se obtienen por menor cantidad y tanto el tiempo como costos serían elevados. Más fácil y económico sería obtener enzimas que no sean origen animal. Hay que hacer hincapié en el uso de microorganismos y hongos para la producción de estas enzimas ya que se están haciendo muchas investigaciones para sacar provecho de ellos. También se debe recalcar que la efectividad de la enzima va a depender de la afinidad de la enzima y el sustrato, ya que se puede trabajar con una misma enzima de diferentes origen, pero siempre hay una que predomina ya sea de origen animal, vegetal, fúngico o bacteriano.

5. CONCLUSIÓN

La forma de aplicación de las enzimas ablandadoras en lo que se refiere a la industria cárnica dependerá en el objetivo o target que se desee alcanzar. Si el periodo de maduración de piezas de carne debe ser acortado, la acción principal de la hidrolisis proteica debiera ser en las proteínas miofibrilares. Pero si lo que se desea es obtener un mejor ablandamiento de cortes de carne de menor grado o carne de animales de edad avanzada, el target de la proteólisis debiera ser las proteínas de tejido conectivo, principalmente el colágeno.

En tejidos conectivos, el colágeno de las fibras se enlaza con puentes que son estables en condiciones fisiológicas y hace que las fibras sean inextensibles. Una vez separado el colágeno, fracciones de las fibras pueden ser degradas por un amplio rango de proteasas incluso en el nivel de péptido y aminoácidos. El colágeno desnaturalizado es más fácilmente degradado por proteasas. Sin embargo, la degradación de colágeno nativo es muy lenta. Sistemas proteolíticos endógenos de la carne son responsables del ablandamiento natural. Sin embargo, cuando el ablandamiento necesita ser acentuado o mejorado o se necesita ablandar piezas de carne muy duras, enzimas vegetales o microbianas pueden ser añadidas.

Proteasas son un grupo muy diverso en términos de acción, estructura y propiedades proteicas. Comúnmente se clasifican de acuerdo a su origen (microbiano, vegetal, animal), su modo de acción (endo o exopeptidasas) o la naturaleza de su sitio catalítico. La papaína de la papaya, bromelina de la piña y ficina del árbol de higo son los ablandadores más conocidos. Estas enzimas tienen una amplia especificidad de substrato y ellas hidrolizan tanto proteínas miofibrillas como tejido conectivo. Sin embargo, estas proteasas vegetales actúan más activamente en otras proteínas de la carne antes que en el colágeno. Lo que debe usarse para piezas ricas en colágeno (tejido conectivo) son enzimas con actividad afín al tejido conectivo en lugar de a las proteínas miofibrilares.

Los procedimientos de cocción usados en la industria cárnica afectan la actividad de las enzimas ablandadoras. Mientras el producto se mantenga bajo la temperatura optima de la enzima, ocurrirá una mayor hidrolisis de las

proteínas y por tanto un mayor ablandamiento. Las condiciones óptimas del proceso deben ser ajustadas no solo para que se lleve acabo la actividad enzimática, sino también para permitir la inactivación de las mismas.

El calor puede causar cambios dramáticos en los sistemas proteicos cárnicos. La proteína miofibrilla desnaturalizada se abre, por tanto pierde una gran proporción de su agua ligada. Adicionalmente, hay un incremento de enlaces entre filamentos, entonces los espacios entre ellos se reducen. Con el calor, el colágeno en el tejido conectivo también se desnaturaliza y contrae, creando una fuerza contráctil en la carne. El colágeno además se disuelve parcialmente debido al calentamiento, dependiendo del tipo de colágeno, la edad del animal y la combinación de temperatura, pH y tiempo en el procesamiento. Las enzimas proteolíticas endógenas también se van a desnaturalizar, pero el musculo proteico se vuelve más susceptible a enzimas proteolíticas exógenas. El calor y el pH acido vuelve al colágeno más susceptible a la proteólisis, el cual en su forma nativa es muy resistente a la proteólisis.

La Capacidad de retención de agua es la propiedad tecnológica más importante en la carne y productos cárnicos. Una buena retención de agua es generalmente obtenida cuando las proteínas miofibrillas tienen una carga neta alta, cuando existen lo menos posibles enlaces entre los elementos estructurales y cuando la membrana del tejido conectivo es delgada y las fibras de colágeno son maduras.

Algunos productos listos para el consumo como las salchichas se benefician del ablandamiento enzimático ya que las enzimas incrementan la solubilidad de las proteínas cárnicas. Además puede mejorar la capacidad de retención de agua, la estabilidad de la emulsión y otros factores de calidad de las salchichas si la carne es tratada en primer lugar con estas enzimas.

Lo ideal sería poder producir diferentes tipos de proteasas para cada necesidad en la industria cárnica. Un tipo de enzima que pueda acelerar el ablandamiento de carnes rojas de alta calidad y que actúen en las miofibrillas; y otro tipo de enzima que degrade los tejidos conectivos para que actué sobre carne de baja calidad proveniente de animales viejos la cual se utiliza como materia prima en la industria.

6. BIBLIOGRAFIA

Bessy Cutiño; Carlos Fernández; Emir Salas. (2014). Computer-aided design of bromelain and papain covalent immobilization. Rev. Colomb. Biotecnol., XVI. Retrieved from http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0123-34752014000100003&lang=es

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