Bioquimica 1
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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.