Enzimas Endógenas En Los Alimentos

“AÑO De la integración nacional y reconocimiento de nuestra diversidad”

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA

FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL

ESCUELA PROFESIONAL DE AGROINDUSTRIAS

E INDUSTRIAS ALIMENTARIAS

TEMA DEL INFORME:

Enzimas endógenas en los alimentos

CURSO:

Composición de los alimentos

DOCENTE:

ING.MANUEL QUISPE

ALUMNO:

AQUINO VILLEGAS LIDIA

Escuela:

Ing. agroindustrial

TEMA 11: ENZIMAS ENDOGENOS DE LOS ALIMENTOS

INTRODUCCIÓN.

García, Quintero, López-Munguía (2004) explica que: Hoy en día la tecnología enzimática ocupa un lugar importante dentro de la biotecnología específicamente dentro del sector alimentario. Alrededor de un 65% de las enzimas queso producen industrialmente están de una u otra manera relacionadas con la industria alimentaria, aunque es conveniente señalar que solo las proteasas alcalinas empleadas en detergentes ocupan 25% del total de esta distribución, el 10% restante corresponde aplicaciones en las áreas farmacéutica y analítica. Desde un enfoque histórico podemos retroceder hasta 1883, cuando Payen y Persozobservaron que un precipitado al alcohol de extracto de malta podía, una vez redisuelto, transformar al almidón en azúcar. Más tarde, en 1878, Kuhne adopto el término "enzima”, del griego "en la levadura". Luís Pasteur distinguió dos tipos de actividades, "fermentos organizados" y "no organizados", que se referían a las enzimas asociadas a las células y alas extracelulares, respectivamente. Dentro de este periodo destacan los trabajos de Fischer sobre la complementariedad entre enzima y sustrato (1890) y de Víctor Henri y Leonor Michaelis (1900-1920) sobre cinética enzimática. Entre 1930 y 1940, Kunitz y Northrop confirmaron la naturaleza proteica de las enzimas, cristalizando las proteasas del sistema digestivo (afortunadamente sin requerimiento de cofactores o metales, lo que hubiese retardado aun más el desarrollo).Badui, (2006) expone: Una enzima es una proteína que actúa como catalizador biológico, llevando a cabo reacciones bioquímicas a muy altas velocidades.

 Objetivos de las enzimas

• Aplicar los conocimientos vistos en las asignaturas previas a química de alimentos, como química, bioquímica, microbiología, para tener una mejor comprensión de los cambios químicos sufridos por un alimento.

• Identificar los cambios químicos sufridos por un alimento.

 Enzimas endógenas

La maduración de la carne es atribuida a la acción de enzimas endógenas de tipo de

Endopeptidasas, dentro de las que se incluyen 2 sistemas enzimáticos: las catepsinas y las

calpainas (Koohmaraie, 1992, 1996; Taylor y Goll., 1995; Jaarsveld y col., 1997).

Existen controversias sobre la acción precisa de estos dos sistemas proteolíticos, ya que

algunos autores han propuesto que la maduración de la carne se le atribuye al sistema dependiente de calcio, mientras que otros autores lo atribuyen al sistema lisosoma. A la vez

otros autores han sugerido la acción cooperativa de estos dos sistemas proteolíticos.las captesinas y las calpainas

Los efectos de las enzimas sobre los diferentes componentes de los alimentos son múltiples, muchos de ellos son de tipo degradativo, lo cual puede enmascararlos efectos beneficiosos que han desarrollado otras enzimas. La industria de alimentos en sus etapas iniciales dedico gran parte de sus esfuerzos al conocimiento de las enzimas endógenas de los diversos alimentos y a los factores que podrían utilizarse para controlar su actividad, con lo cual se buscaba disminuir los efectos de degradación y aumentar la vida útil de los productos perecederos. La mayoría de las enzimas endógenas pertenecen al grupo de las oxidorreductasas y al de las hidrolasas. Las enzimas endógenas pueden producir diversos cambios en los alimentos que podemos agrupar en tres clases: a. Efectos altamente deseables, b. Efectos degradanticos y c. Disminución en el Valor nutricional:

 Sistemas proteolíticos:

.1 Catepsinas

Antes de los años 70 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. Por lo tanto fue el primer sistema proteolítico intracelular que se relacionó con la actividad lisosoma y con la degradación de la célula, posteriormente se encontraron otras vías proteolíticas extralisosomales. Las enzimas de los lisosomas intervienen en la degradación de Proteínas, polisacáridos y lípidos, además de otros compuestos ya que los lisosomas están relacionados con la digestión intracelular (Curtis, 1985). Los lisosomas son organelos citoplasmáticos, contenedores de enzimas con actividad proteolítica ácida (Novikoff y Holtzman 1978). Las enzimas se localizan en el interior de los lisosomas y se liberan cuando desciende el pH Después del sacrificio durante la etapa post mortem debido a que las membranas lipoproteícas de los lisosomas se rompen al existir diferencias en presión ejercida por los iones hidronio en el ambiente celular. Cuando los lisosomas se rompen se destruye la célula, debido a que las enzimas contenidas son capaces de degradar los componentes principales de ésta (Novikoff y Holtzman 1978); así, el tejido muscular sufre una lesión grave donde las enzimas proteolíticas Empiezan su acción (Lawrie, 1985).

Los estudios histoquímicas han reportado la localización de las catepsinas, y explicado su

participación en el ablandamiento de la carne. Se ha encontrado que al cuarto día del proceso de maduración las catepsinas están más difundidas en la fibra muscular, lo que permite deducir que una vez degradada la membrana de los lisosomas durante el descenso de pH post mortem la acción de las enzimas se incrementa con el tiempo de almacenamiento (Chambers y col., 1994).Algunos autores reportan que a temperaturas altas de almacenamiento de 37ºC aumenta el rompimiento de las membranas lisosomales (Sancho y col., 1997) debido a que el músculo está en estado post mortem. En esta situación las enzimas proteolíticas tienden a ser más activas a una temperatura óptima, causando una degradación extensiva de las proteínas mío fibrilares. Sancho y col., (1997) encontraron que las catepsinas degradan a la misiona a37°C pero no a temperaturas menores mientras que la actina es degradada en pequeñas cantidades.

Las catepsinas tienen un pH óptimo ácido (Lawrie, 1985). De las 13 enzimas lisosomales

Reportadas solo 8 se han demostrado existentes en los lisosomas de la célula del músculo: A,B, C, D, H, L y J, siendo las catepsinas B, D, H y L las mejor caracterizadas (Koohmaraie y col., 1990; Kastelic y col., 1996; Hughes y col., 2000). Se han realizado estudios sobre el efecto de estas enzimas en el almacenamiento de carne tratada a altas presiones, encontrándose cambios en su actividad (Jung y col., 2000). En la Tabla 3 se muestran las principales características de las catepsinas.

.2 Calpainas

El primer reporte documentando de la existencia de calpainas fue el realizado por Guroff

(1964) quien demostró la existencia de proteinasas dependientes del calcio en estudios

realizados en cerebro de rata. El sistema proteolítico de las calpainas ha sido nombrado de muchas maneras, tales como factor activado por calcio (CAF), proteasas neutras activadas por calcio (CANP), proteasas sulfihidril dependientes de calcio (CDSP), y proteasas dependientes de calcio (CDP). Hoy en día es aceptado el nombre de calpainas por la International Union of Biochemistry y están clasificadas como EC 3.4.22.17. El sistema proteolítico de las calpainas Consta de dos tipos: de acuerdo a la concentración de calcio que necesitan para activarse, la mcalpaina (1-5 mM) y m-calpaina (80-120 mM), también han sido llamadas Calpaina I y II (Koohmaraie y col., 1988). Las calpainas del músculo esquelético (m-calpaina y m-calpaina) Tienen un peso molecular alrededor de 110 kDa, y constan de dos fracciones encontradas por electroforesis desnaturalizante, de 80 y 30 kDa. Una de las características importantes de las calpainas es que el calcio las activa pero en presencia excesiva de calcio se autorizan. Como resultado de la auto proteólisis las 2 subunidades de 80 y 30 kDa son degradadas a polipéptidos de pesos moleculares entre 78 y 18 KDa. Morgan y col., (1991) encontraron que 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, a-actinina,

Titina, y nebulina (Koohmaraie, 1992; Zeece y col., 1992) y por su parte la desmina es

Extremadamente susceptible a la acción de las enzimas proteolíticas (Dayton y col., 1975). 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 (Whipple y Koohmaraie, 1991; Greaser y Fritz, 1995).Las condiciones óptimas para la activación de las calpainas es a 25ºC y pH 7.5, sin embargo el

Requerimiento mínimo de calcio para la activación de calpainas parece ser independiente de la Temperatura (Cottin y col., 1991).

El ablandamiento del músculo esquelético de animales ha sido ligado a la actividad post

mortem del sistema proteolítico de las calpainas (Parr y col., 1999). Cuando la carne se trata con cloruro de calcio, ocurre cierto grado de proteólisis reduciendo así el tiempo necesario Para la maduración post mortem (Cottin y col., 1991; Lee y col., 2000), sin embargo algunas Propiedades sensoriales tales como el olor y el sabor podrían ser alteradas por este tratamiento (Lansdell y col., 1995). Los estudios en carne tratada con iones de Ca2+ ya sea inyectada o

Marinada, han determinado que se genera un sabor residual amargo en carne de caballo y conejo (Pérez y col., 1998; Canga y col., 2000). Relación de Calpainas/Catepsinas

Las catepsinas lisosomales y las calpainas tienen una acción conjunta durante el Almacenamiento post mortem 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 (Masayuki y col., 1987, Etherington y col., 1987). Pese al calcio almacenado en el músculo, y que activa a la calpaina II, éste no estimula el efecto de las Proteinasas lisosoma les, aunque se ha observado que a concentraciones de 10 mM se puede inhibir la catepsina D en un 39% (Barrett, 1973).

 Clases de cambios

.a. Efectos altamente deseables

: relacionados con los factores organolépticos que el consumidor espera al ingerir determinado producto, no solo en alimentos frescos como frutas y verduras, sino también en productos elaborados como el pan. En este grupo encontramos los cambios catalizados enzimáticamente durante: maduración de las frutas, cambios posmorten de la carne, desarrollo de sabores, panificación

.b. Efectos degradativos:

Que conducen al deterioro de los alimentos, entre ellos el enrancia miento de los lípidos debido a la acción de las lipasas y la degradación de los vegetales debido a la acción de las peroxidasas.

.c. Disminución en el Valor nutricional:

Algunas enzimas producen la destrucción de nutrientes específicos, tales como: las tiaminazas, la ácido ascórbico oxidasa. A continuación se presenta ejemplos de los cambios anteriormente descritos:

Maduración de las frutas:

Por reacciones catalizadas enzimáticamente.

Tabla. Cambios enzimáticos

• Cambios posmorten de la carne

: Los cambios que sufren después de la matanza, pueden ser divididos en dos etapas secuénciales. Los cambios bioquímicos se relacionan en la tabla:

.a. Reacciones enzimáticos que llevan al desarrollo del rigor mortis del músculo

.b. Maduración de la carne.

• tabla

Desarrollo de Sabores Los compuestos que confieren el sabor, en especial a las frutas y hortalizas, se desarrollan por conversión enzimática de precursores, la formación de estos compuestos se realiza por diferentes mecanismos.

Esquema

Desarrollo de los sabores

 Utilización de las enzimas endógenas en la industria de alimentos

Las aplicaciones industriales se refieren a la producción de una transformación útil por alguna enzima, bien sea natural o añadida intencionalmente. Los principales procesos industriales donde tienen su aplicación son:

• Fermentación.

La fermentación alcohólica es un ejemplo conocido de los procedimientos en que se efectúan alteraciones enzimáticas, cuando se agrega o se añade algún microorganismo vivo (levadura). Primero se calienta el grano amiláceo para gelatinizar el almidón, y luego se añade malta que contiene enzimas diastáticas, para convertir el almidón en azúcar fermentable (maltosa). Si el producto que se desea obtener es alcohol, se agrega levadura .El empleo de amilasa en forma de malta es indudablemente la mayor aplicación industrial que tiene las enzimas. La elaboración de vinagre con alcoholes es un proceso enzimático producido por elacetobacter aceti. El alcohol es oxidado y convertido en ácido acético por enzimas liberadas por este microorganismo y llevada a cabo en presencia del oxigeno de la atmósfera

. • Industria Láctea

.En la fabricación de queso la operación más importante es la coagulación de la caseína de la leche. Se puede coagular la caseína mediante la adición de ácido o de enzimas como la renina, esta tiene una acción proteolítica muy débil. La renina produce un coagulo elástico del que se exprime fácilmente el suero. No es la única proteinaza que se usa en la elaboración de queso, pues también reempleamezclas de renina con pepsina. Asimismo se ha usado la papaina, y en este caso al parecer se asegura la proteólisis durante el añejamiento del queso. Las diferentes enzimas coagulantes hacen variar notablemente la naturaleza del queso. Actualmente empieza a ser importante la lactasa la cual hidroliza la lactosa, que es el azúcar de la leche. Muchas personas no pueden digerir este azúcar por lo que la leche les causa trastornos intestinales.

. • Panificación.

Aun se discute el papel que desempeñan en la fabricación del pan las enzimas de la harina. La harina cruda contiene cantidad relativamente pequeña de muchas enzimas incluso una proteína del tipo de la papaina. La harina de trigo contiene pequeñas porcentajes de amilasas alfa y beta hidroliza parte del almidón y lo convierte en maltosa, con lo cual suministra más azúcar para que fermente la levadura y genere mayor cantidad de dióxido de carbono .En esta actividad industrial se utiliza la lipoxidasa, simultáneamente como blanqueante de la harina y para mejorar su comportamiento en el amasado. La forma en la que se añade es usualmente como harina de soja o de otras leguminosas a veces se utilizan proteasas para romper la estructura del gluten y mejorar la plasticidad de la masa.

• Cervecería.

A principios de este siglo se patento la utilización de la papaína para fragmentarlas proteínas presentes en la cerveza y evitar que esta se enturbie durante el almacenamiento o la refrigeración, y este modo todavía se sigue utilizando Un proceso fundamental en la fabricación de la cerveza es la ruptura del almidón para formar azucares sencillos que luego serán fermentados por levaduras, este proceso lo realizan las amilasas presentes en la malta, que pueden añadirseprocedentes de fuentes externas, aunque lo usual es lo contrario, que la actividad propia de la malta permita transformar aun mas almidón del que contiene. Cuando esto es así, las industrias cerveceras añaden almidón de arroz para aprovechar al máximo la actividad enzimática. •

• Fabricación de zumos.

A veces la pulpa de la fruta hace que los zumos sean turbios y demasiado viscosos, produciéndose ocasionalmente problemas de extracción y en su eventual concentración. Esto se debe a la presencia de pectinas que pueden destruirse por la acción de enzimas presentes en el propio zumo o bien por enzimas añadidas obtenidas de fuentes externas. Esta destrucción requiere la actuación de varias enzimas distintas, una de los cuales produce metanol, que es toxico, aunque la cantidad producida no llega a ser preocupante para la salud. •

• Fabricación de glucosa y fructuosa a partir del maíz.

Una industria en franca expansión es la obtención de jarabes de glucosa o fructuosa a partir de almidón de maíz. Estos jarabes se utilizan en la elaboración de bebidas refrescantes, conservas de frutas, repostería, etc. En lugar del azúcar de caña o remolacha. La forma antigua de obtener estos jarabes, por hidrólisis del almidón con hidrólisis ácida, ha sido prácticamente desplazada por la hidrólisis enzimática, que permite tener un jarabe de glucosa de mucha mayor calidad y aun costo muy competitivo. Las enzimas utilizadas son las alfa-amilasas y las amiloglucosidasas. La glucosa formada puede transformarse luego en fructuosa, otro azúcar más dulce, utilizando la enzima glucosa-isómeras, usualmente inmovilizada en un soporte sólido.

• Refinado del azúcar.

La extracción de la sacarosa, a partir de la melaza de la remolacha azucarera puede complicarse por la presencia de farinosa, un trisacárido que previene la cristalización. Para incrementar la recuperación del azúcar y mejorar el proceso, arabinosa puede degradarse enzimáticamente. El resultado de esta degradaciones doble; por un lado favorece la cristalización y, además produce sacarosa como uno de los productos de la hidrólisis. La enzima galactosidasa de origenfúngico es la enzima utilizada. La reacción hidrolitica se efectúa a pH superior a5.0 para la inversión de la sacarosa catalizada por el medio ácido

• Otras aplicaciones

Las enzimas se utilizan en la industria alimentaría de muchas otras formas, aplicaciones menos importantes que las citadas anteriormente. Por ejemplo, en la fabricación de productos derivados de huevos, las trazas de glucosa presentes, que podrían oscurecerlos, se eliminan se eliminaron la acción combinada de dos enzimas, la glucosa oxidasa y la catalasa. Por otra parte, la papaína y labro melino, enzimas que rompen las proteínas, se pueden utilizar, fundamentalmente durante el cocinado domestico, para ablandar la carne. Además de lo anterior las enzimas se emplean también para: •

• Indicadores de los procesos térmicos

Los procesos térmicos a los cuales se someten algunos alimentos fueron diseñados para disminuir los riesgos al consumidor, ciertos productos ampliamente utilizados como la leche, pueden ser portadores de microorganismos patógenos tan peligrosos como el que produce la tuberculosis, salmonelosis, brucelosis, etc. El agente causante de la tuberculosis, puede ser destruido mediante la pasterización. La relación que existe entre las enzimas y los microorganismos patógenos es nula. Las enzimas son inactivadas al someterlas a determinadas temperaturas y los microorganismos patógenos de paso son destruidos a esas temperaturas. Al analizar las temperaturas y tiempos necesarios para destruir las bacterias dela tuberculosis se observa que al pasteurizar a 59ºC es necesario un tratamiento por 30 minutos, mientras que si se efectúa la alta a 70ºC el tiempo requerido es solo 15 segundos. Entre las diversas enzimas presentes en la leche: lipasa, fosfatasa ácida, per oxidasa, catalasa y fosfatasa alcalina, las mas termo sensibles son la lipasa y fosfatasa alcalina. Cuando la leche se somete a un tratamiento térmico de 71ºCdurante 15 segundos, a 61ºC por 30 minutos la fosfatasa alcalina es totalmente inactivada.

Teniendo en cuenta las condiciones necesarias en los tratamientos térmicos para destruir la bacteria de las tuberculosis y las condiciones necesarias para inactivarla fosfatasa alcalina, es fácil concluir que si sometemos la leche a las condiciones requeridas para inactivar la fosfato alcalina estaremos seguros de que la leche estará libre de bacterias patógenas. En este caso, el que la leche pasteurizada no presente actividad de fosfatasa alcalina, indica que el tratamiento térmico asido adecuado. Se debe tener en cuenta que el objeto de la pasterización no es inactivar las enzimas presentes en la leche, sino el de destruir los microorganismos.

• Análisis de amilasas

En algunas partes se comercializa los huevos en forma líquida. El mayor problema de esta clase de productos es la contaminación con salmonella, por lo cual se debe pasteurizarlos. En los huevos líquidos la eficiencia de la pasteurización señaliza mediante la evaluación de la actividad de la amilasa en el producto. Esta enzima se inactiva en tratamientos térmicos realizados a 4-6 ºC durante dos y medio minuto, condiciones suficientes para que los microorganismos de la salmonella sean destruidos.

• Análisis de la per oxidasa

El escaldado que se realiza a vegetales tiene como objeto inactivar enzimas como lipasas, fenol asas, lipoxigenasas, clorofílicas, per oxidasa y ácido ascórbico oxidasa, que son las responsables del deterioro durante el almacenamiento. Enaste caso lo que se busca con el tratamiento térmico es inactivar el sistema enzimático por lo tanto la eficiencia se evalúa analizando la enzima mastermorresistente (la peroxidasa).

• Recuperación de subproductos de matadero

Entre los mataderos quedan como subproductos entre otras cosas la sangre de los animales y la carne que queda adherida al hueso. La utilización de las proteasas ácidas para la obtención de concentrados proteicos ha sido relevantelos últimos años. Las proteasas ácidas actúan cuando en el proceso se ajusta el pH entre 4.4 y 5.0 a una temperatura de 45ºC

. • Producción de saborizante

La utilización de enzimas en las industrias dedicadas a la preparación desaborizantes tiene diferentes objetivos, entre los más comunes está el de incrementar la producción y el de permitir la obtención de saborizantes nuevos.

• Aceites comestibles

El porcentaje de aceite comestible obtenido de fuentes como el pescado o la soya, donde los lípidos se encuentran asociados con proteínas, se incrementa con el uso de proteasas. Se utilizan papaína o bromelina en niveles de 0.1 a 0.5%en relación con el peso del pescado macerado, el tratamiento se efectúa a una temperatura de 60ºC por un periodo que oscila entre 30 – 60 minutos. Las proteínas y las enzimas se coagulan térmicamente, lo cual facilita la recuperación del aceite.

 UTILIZACION DE LAS ENZIMAS EN LA INDUSTRIA DE ALIMENTOS

La importancia de las enzimas en la industria de alimentos radica en las siguientes propiedades:

• Son indicadores de la eficiencia de los procesos térmicos utilizado en la elaboración de un producto.

• Porque mejoran propiedades sensoriales

• Mejoran y aumentan la calidad de un producto en cuanto su valor nutritivo

• Sirven como estabilizadores

• Son simuladores de sabor y color

• Se utilizan para aprovechar subproductos agroindustriales.

En forma más genérica se utilizan como indicadores las enzimas en la industria de alimentos se utilizan como:

• Indicadores en los procesos térmicos, un ejemplo claro es en la leche, debido a su sensibilidad el calor permite el control del calentamiento de la leche en la zona de las temperaturas de pasterización (fosfatasa alcalina, peroxidasa, acetilestearasa).

• Coayudantes en la trasformación de los procesos térmicos.

Enzimas más utilizadas en la Industria de Alimentos

• A amilasas

• celulasas

• Hemicelulasas: son utilizadas para el descascarado del café, actúa sobre los enlaces b 1,4

• Epimerasas (gelificación)

• b galactosidasas: se utilizan para eliminar coloides

• Invertasas: en los edulcorantes

• Glucosa oxidasa: eliminan O2

• Proteasas neutras

• bromelina

• Ficina

• Papaína

• Pepsina

• Renina

• Lipasas

• Lipoxigenasas: mejoran el pan

• Fenol asas

• estearasas: son aromatizantes

• Naranginasa

• Glicosidasas: decolorantes

• Lactasa

• Maltasa

• emulsina: actúa sobre la celobiosa

 Métodos para disminuir la actividad enzimática endógena de los alimentos

La reducción o inhibición de la actividad enzimática endógena de los alimentos generalmente es el resultado de someter el alimento a algunos de los siguientes efectos

 Propiedades de las enzimas endógenas

Las enzimas endógenas, son aquellas que tienen que ver con unos sinnúmeros de cambios a nivel fisicoquímico de los vegetales y de los frutos. Dichas enzimas tienen efectos deseables y no deseables.

Entre los deseables tenemos que tienen efecto sobre las propiedades organolépticas del vegetal o fruto, tanto frescos como procesados, por ejemplo en la maduración de los frutos, en las reacciones postmostem, el pan Entre los desagradables tenemos enranciamientos de los productos con alto contenido graso, por el efecto de las lipasas y en los vegetales por la acción de las peroxidasas.

Las enzimas endógenas también afectan el valor nutricional de los productos, ya que, destruyen nutrientes especialmente vitaminas como la tiamina y el ácido acórbico, este efecto no se da sobre el alimento.

En la maduración de las frutas están implicados por menos tres sistemas enzimáticos diferentes, dicho efectos se dan sobre la textura, sabor y color; respecto a la textura actúan las enzimas pectolíticas que formarán los componentes pécticos, estos son componentes insolubles en solubles tanto el uno como el otro de bajo peso molecular.

Disminución de la actividad enzimática endógena:

Temperaturas altas

Temperaturas bajas

PH

Aw

Temperaturas altas: se disminuye la activada enzimática por la desnaturalización de la enzima.

La gran mayoría de las enzimas endógenas trabajan en un rango de temperatura óptimo entre 30-40oC, por lo que presentan facidad para ser desartivada, se empiezan a desnaturalizarse a los 50oC.

Existen ciertos métodos para inactivar enzimas como son: el escaldado, pasterización, túneles de enfriamiento, entre otros; se aplican con fin de disminuir las pérdidas de las propiedades sensoriales del alimento.

Temperaturas bajas: algunas enzimas se desnaturalizan a temperaturas de subcongelación. Un descenso de temperatura por debajo de 0oC hasta -10oC pueden producir un descenso o aumento en la actividad enzimática.

Si la actividad enzimática se aumenta cuando se congela por debajo de 0oC, este aumento se debe principalmente a la concentración de solutos en el agua no congelada, variando también el pH, este cambio está condicionado a la velocidad de congelamiento, porque habrá presencia de solutos en la proción no congelada; si el congelamiento se da rápido la pérdida de actividad enzimática será lenta y visceversa.

La refrigeración de productos perecederos prolonga la vida útil, por la inactivación de enzimas que controlan la respiración.

pH: a diferencia de los tratamientos térmicos en donde se disminuye temperatura, la adición de ácidos o bases, tienen una gran limitante y es la de cambiar el pH del producto por lo que poco se usa.

Los valores de pH en donde se presenta una actividad enzimática mayor es entre 4.5-8.0; un ejemplo clásico de esta situación se da en la industria de los jugos ácidos, ya que, se presenta la oxidación de los grupos fenoles por la acción de las fenolasas, produciendo oscurecimiento en el producto. Esto se puede evitar adicionando ácido cítrico, málico o fosfórico con el fin de disminuir el pH hasta 3.0

Aw: solo se pueden inactivar aquellas enzimas que utilicen el agua como medio de transporte, pero aquellas que no lo hacen incrementan su acitivada a valores de Aw < 0.3, por ejemplo las lipasas.

Maduración de los frutas: en este proceso están implicados tres sistemas enzimáticos diferentes, que conllevan a cambio favorables en:

• Textura: sobre esta propiedad participan enzimas pectoníticas o pécticas, están actúan sobre los componentes pépticos que transforman compuestos insolubles en compuestos solubles, como también compuestos de bajo pesos molecular en compuestos solubles. Estos compuestos pépticos son la pectinmetilestearasa y poligalacturonasa.

• Sabor: la actividad enzimática la ejercen las amilasas que trasforman el almidón en azúcar, es decir que su acción la ejercen directamente sobre los componentes del sabor dulce, en otros términos se conocen los azúcares como los mayores aportantes de sólidos solubles en las frutas.

• Color: la enzima responsable del desarrollo del color en las frutas, es la clorofilasa, cuya misión es la de descomponer la clorofila para que aparezcan los diferentes colores en las frutas, bien sean rojos o amarillos, que le dan a las mismas las características de frutos maduros.

Enzimas de origen vegetal y animal utilizados en la industria de alimentos como ablandadores de la carne.

Bromelina (piña): se activa en un rango de Ph entre 4-9 y a una temperatura dentro 20-65oC

Papaina (papaya): es estable a 20-75oC, y se activa a un Ph entre 6-8

ficina (higos)

En los cereales encontramos:

• las amilasas a (se produce cuando se incia la germinación por la acción de las giberelinas) y b (sse encuentra en el endospermo del grano de cebada)

En los vegetales:

• La mirosinasa, se encuentra en los rábanos y la mostaza, su acción es la de convertir los tioglucósididos en isotiocianatos y carbohidratos, cuando el producto sufre daños físicos en su tejido, los tioglucósidos actúan siendo los responsables del aroma, se recomienda que para mantener el aroma se deben cosechar y consumir.

• La aliinasa: se encuentra en la cebolla y en el ajo, es la encargada de desarrollar sabores y olores característicos cuando el tejido se daño mecánicamente.

• Pectinmetilestearasa: hidrolizan los enlaces éster metílico, liberan metanol y producen pectinas de bajo metoxilo y ácido galaturónico.

• Poligalacturonasas: rompen enlaces glucosídicos a (1,4), si lo hace endógenamente, hay una disminución en la viscosidad, o si lo hace exógenamente en los extremos a partir del Ca, he dicho rompimiento genera ácido galacturónico libre que no afecta la viscosidad.

• Pectinliasas: forman doble enlaces entre C4 - C5 del ácido galacturónico, en frutas, es muy escaso, en mayor cantidad se producen los hongos cuando presentan un ataque microbiano.

• Pectatoliasas: actúa sobre los ácidos galacturónicos o en los pectinas de bajo metoxilo, solo la producen las bacterias, no se encuentra en los vegetales.

• B fructofuranosidasa: invertasa

Enzimas de origen animal

Lipasas pancreáticas (porcinos)

Catalasas (hígado de res)

Pepsina-renina (estómago de res)

tripsina-quimo (páncreas de bovinos)

 Principales enzimas endogenas

 ENZIMAS ENDÓGENAS DE LOS ALIMENTOS

El control de calidad de ciertos alimentos se puede llevar a cabo rutinariamente de manera indirecta a través del análisis de la actividad de ciertas enzimas; la presencia o la ausencia de algunas enzimas en particular se relaciona con una determinada condición microbiológica o química de un producto.

El ejemplo más común es el de la fosfatasa alcalina que se usa para verificar la efectividad de la pasteurización de la leche; la finalidad de este tratamiento térmico, que se lleva a cabo a 71 °C durante 15 segundos, es destruir el bacilo de la tuberculosis, así como la Coxiella burnetti causante de la fiebre Q. Este calentamiento también es suficiente para inactivar la fosfatasa alcalina. Después de la pasteurización se determina la actividad residual de esta enzima mediante un análisis colorimétrico del fenol que la fosfatasa libera del fenilfosfato di sódico; esta prueba, que es muy rutinaria en la industria de lácteos, se lleva a cabo en unos cuantos minutos.

Si el resultado del análisis es negativo (no hay liberación de fenol y consecuentemente no se produce una coloración), quiere decir que la fosfatasa se inactivo, lo mismo que los microorganismos mencionados que son más termolábiles que la propia enzima. De no emplearse este sistema se tendría que recurrir a métodos microbiológicos que implican mucho más tiempo.

La prueba de la fosfatasa debe, pues, interpretarse con mucha precaución; un resultado puede deberse a varios factores

a) una pasteurización inadecuada

b) contaminación con leche cruda, sin pasteurizar

c) contaminación microbiana posterior a la pasteurización

d) reactivación de la fosfatasa.

De igual manera, la catalasa también se utiliza para medir la contaminación microbiana de diversos alimentos, así como la mastitis en la vacas. Dada su resistencia térmica, la peroxidasa se ha usado desde hace tiempo como un indicador del escaldado de algunos productos vegetales; sin embargo; en ciertos casos se ha sugerido medir en su lugar la lipoxigenasa, por considerarse un método más eficiente.

Con este mismo criterio se ha sugerido emplear otras enzimas para el control de la calidad de algunos alimentos, entre ellas:

a) invertasa para la pasteurización de la cerveza;

b) amilasa para determinar un calentamiento excesivo de mieles

c) esterasas para la contaminación con hongo

d) N-a cetil-a-D-glucoaminidasa para la destrucción de salmonella en huevos pasteurizados

e) deshidrogenasa para la contaminación microbiana en la leche.

El técnico debe conocer las principales actividades enzimáticas que se encuentran en un determinado producto para así poder controlar su acción. En ciertos casos las transformaciones efectuadas por estos catalizadores biológicos traen consigo deterioros muy graves que provocan, incluso, la pérdida total del alimento, pero en otros, se desea estos cambios pues traen beneficios, como el mejoramiento del color, el sabor, la textura, la calidad nutricional. etc.

 A continuación estudiamos algunas enzimas más relevantes que se encuentranen los alimentos

Todos los productos alimenticios contienen un gran número de enzimas, que en los tejidos animal y vegetal sólo actúan cuando el orden celular así lo requiere; sin embargo, si estos tejidos se rompen, las enzimas se liberan de los compartimientos en los que se encuentran y se ponen en contacto directo con el sustrato correspondiente lo que hace que la reacción se lleve a cabo más fácilmente.

Dentro de una célula existen diversos organelos que desempeñan funciones biológicas muy características, y cuyas enzimas se encuentran generalmente unidas a las membranas correspondientes; tal es el caso de la mitocondria, los lisosomas, etcétera. Por ejemplo, en los lisosomas del músculo se localizan muchas hidrolasas que actúan mejor en condiciones ácidas, entre las que destacan las catepsinas; los lisosomas liberan sus enzimas por rompimiento de las membranas celulares cuando se someten a temperaturas bajas, con la consecuente liberación de las enzimas.

En la leche hay muchas enzimas que se distribuyen en las fases lípida (vg. fosfatasa alcalina, xantina oxidasa), micelar proteínica (proteasas) y serosa (peroxidasa); por esta razón, cada derivado lácteo (mantequilla, queso, suero, etc.) presenta una determinada actividad catalítica.

Las enzimas endógenas afectan el valor nutricional de los productos, ya que, destruyen nutrientes especialmente vitaminas como la tiamina y el ácido acórbico, este efecto no se da sobre el alimento.

En la maduración de las frutas están implicados por menos tres sistemas enzimáticos diferentes, dicho efectos se dan sobre la textura, sabor y color; respecto a la textura actúan las enzimas pectolíticas que formarán los componentes pécticos, estos son componentes insolubles en solubles tanto el uno como el otro de bajo peso molecular.

Conclusiones

Existen un mundo de oportunidades para usar las enzimas endógenas en los hogares, aldeas, y a gran escala para aplicarlas en el procesamiento agroindustrial de países en desarrollo. Un número de estas enzimas y procesos de enzimas catalizadas necesitan sin embargo ser más exploradas y explotadas a la luz de los beneficios que se podrían derivar de su uso.

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