Download estabilidad de la enzima

Tecnología
Enzimática

INDICE
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Introducción
Producción de Enzimas
Extracción de Enzimas
Purificación de Enzimas
Optimización
Aplicaciones de los Enzimas
1. Aplicaciones en la Industria Alimentaria
2. Aplicaciones en la Industria no Alimentaria
7.
8.
Problemas de la Tecnología Enzimática
El Futuro de la Tecnología Enzimática
1.- INTRODUCCIÓN
1.1 CONCEPTO DE ENZIMA
1.2 CONCEPTO DE CATALIZADOR
1.3 NOMENCLATURA
1.4 CLASIFICACIÓN DE ENZIMAS
1.1 COCEPTO DE ENZIMA
Los enzimas son proteínas que catalizan
reacciones químicas en los seres vivos . Como
catalizadores, los enzimas actúan en pequeña
cantidad y se recuperan indefinidamente.
No llevan a cabo reacciones que sean energéticamente desfavorables, no modifican el sentido
de los equilibrios químicos, sino que aceleran su
consecución.
1.2 CATALIZADOR
Un catalizador es una sustancia que
acelera una reacción química, hasta hacerla
instantánea o casi instantánea. Un catalizador
acelera la reacción al disminuir la energía de
activación.
ASPECTOS GENERALES
SOBRE LOS ENZIMAS
Los enzimas son catalizadores específicos.
En una reacción catalizada por un enzima:
1.La sustancia sobre la que actúa el enzima se
llama sustrato
2. El sustrato se une a una región concreta del
enzima, llamada centro activo
3. Se forman los productos y el enzima ya
puede comenzar un nuevo ciclo de reacción
REACCIÓN CATALIZADA
1.- El enzima 2.- Unión al 3.- Formación
y su sustrato centro activo de productos
1.3 NOMENCLATURA
Hay varias formas mediante las cuales
se asigna un nombre a un enzima:
•nombres particulares
•nombre sistemático
•código de la comisión enzimática (enzyme
comission)
1.4 CLASIFICACIÓN DE LOS
ENZIMAS
En función de su acción catalítica específica,
dintiguimos 6 grandes grupos o clases:
•Clase 1: OXIDORREDUCTASAS
•Clase 2: TRANSFERASAS
•Clase 3: HIDROLASAS
•Clase 4: LIASAS
•Clase 5: ISOMERASAS
• Clase 6: LIGASAS
Clase 1: OXIDORREDUCTASAS
Catalizan reacciones de oxidorreducción, es decir,
transferencia de hidrógeno (H) o electrones (e-)
de un sustrato a otro, según la reacción general:
AH2 + B
Ared + Box
A + BH2
Aox + Bred
Ejemplos son la succinato deshidrogenasa o la
citocromo c oxidasa.
Esquema de oxidorreductasas
Clase 2: TRANSFERASAS
Catalizan la transferencia de un grupo
químico (distinto del hidrógeno) de un sustrato
a otro, según la reacción:
A-B + C
A + C-B
Un ejemplo es la glucoquinasa, que
cataliza la reacción siguiente:
glucosa + ATP
ADP + glucosa-6-fosfato
Ejemplo de la glucoquinasa
Clase 3: HIDROLASAS
Catalizan las reacciones de hidrólisis:
A-B + H2O
AH + B-OH
Un ejemplo es la lactasa, que cataliza la
reacción:
lactosa + agua
glucosa + galactosa
Clase 4: LIASAS
Catalizan reacciones de ruptura o
soldadura de sustratos:
A-B
A+B
Un ejemplo es la acetacetato
descarboxilasa, que cataliza la reacción:
ácido acetacético
CO2 + acetona
Clase 5: ISOMERASAS
Catalizan la interconversión de isómeros:
A
B
Un ejemplo, la fosfotriosa isomerasa que
cataliza las reacción representada:
gliceraldehído-3-fosfato
dihidroxiacetona-fosfato
Representación
Clase 6: LIGASAS
Catalizan la unión de dos sustratos con
hidrólisis simultánea de un nucleótido
trifosfato (ATP, GTP, etc.):
A + B + XTP
A-B + XDP + Pi
Un ejemplo es la piruvato carboxilasa
2.- PRODUCCIÓN DE ENZIMAS
2.0 Uso de enzimas
2.1 Características de la acción
enzimática
2.2 Factores que influyen en las
reacciones enzimáticas
2.0 USO DE ENZIMAS
La aplicación de la catálisis enzimática es un
negocio de grandes proporciones.
Los enzimas se utilizan en cuatro campos
bien diferenciados:
como agentes terapéuticos,
como herramienta para la manipulación de
materiales biológicos,
como reactivos analíticos
y como catalizadores industriales.
2.1 CARACTERÍSTICAS DE LA
ACCIÓN ENZIMÁTICA
La acción enzimática se caracteriza por la
formación de un complejo que representa el
estado de transición del sustrato al producto.
E + S
ES
E + P
El sustrato se une al enzima a través de
numerosas interacciones débiles como son:
puentes de hidrógeno, electrostáticas, hidrófobas,
etc, en un lugar específico , el centro activo.
Animación sobre la acción
enzimática
Continuación...
Algunas enzimas actúan con la ayuda
de estructuras no proteícas. En función de su
naturaleza se denominan:
1.Cofactor. Cuando se trata de iones o
moléculas inorgánicas.
2.Coenzima. Cuando es una molécula
orgánica. Se puede señalar, que muchas
vitaminas funcionan como coenzimas.
COFACTOR
COENZIMA
2.2 FACTORES QUE INFLUYEN
EN REACCIONES ENZIMATICAS
2.2.1 Cambios en el pH
2.2.2 Cambios en la temperatura
2.2.3 Presencia de cofactores
2.2.4 Las concentraciones del sustrato y de los
productos finales
Continuación....
2.2.5 Activación / Presencia de
Inhibidores
2.2.1 EFECTO DEL pH SOBRE LA
ACTIVIDAD ENZIMÁTICA
Los enzimas poseen grupos químicos
ionizables (carboxilos -COOH; amino -NH2; tiol SH; imidazol, etc.) en las cadenas laterales de
sus aminoácidos. Según el pH del medio, estos
grupos pueden tener carga eléctrica positiva,
negativa o neutra. Como la conformación de las
proteínas depende, en parte, de sus cargas
eléctricas, habrá un pH en el cual la
conformación será la más adecuada para la
actividad catalítica. Este es el llamado pH
óptimo.
Representación del efecto del
pH
Continuación...
La mayoría de los enzimas son muy
sensibles a los cambios de pH. Desviaciones de
pocas décimas por encima o por debajo del pH
óptimo pueden afectar drásticamente su
actividad. Así, la pepsina gástrica tiene un pH
óptimo de 2, la ureasa lo tiene a pH 7 y la
arginasa lo tiene a pH 10.
Ligeros cambios del pH pueden provocar
la desnaturalización de la proteína, los seres
vivos han desarrollado sistemas más o menos
complejos para mantener estable el pH
intracelular: Los amortiguadores fisiológicos
Grafica del pH con la actividad
enzimática
2.2.2 EFECTO DE LA
TEMPERATURA SOBRE LA
ACTIVIDAD ENZIMÁTICA
Los aumentos de temperatura por lo
general aceleran las reacciones químicas. Las
reacciones catalizadas por enzimas siguen
esta ley, solo que al ser proteínas a partir de
cierta temperatura se empiezan a
desnaturalizar.
La temperatura óptima de una enzima
es aquella en la que la velocidad enzimática
es máxima.
Representación gráfica de la
temperatura frente a la actividad
enzimática
2.2.3 EFECTO DE LOS
COFACTORES SOBRE LA
ACTIVIDAD ENZIMÁTICA
Los cofactores son sustancias no proteícas
que colaboran en la catálisis con la enzima para
realizar su función.
Los cofactores pueden ser:
Iones inorgánicos: Fe++, Mg++, Mn++, Zn++ ,etc...
Las coenzimas son compuestos organicos
que se sintetizan a partir de vitaminas.
Cuando los cofactores y las coenzimas se
encuentran unidos covalentemente al enzima
se llaman grupos prostéticos.
2.2.4 EFECTO DE LAS
CONCENTRACIONES SOBRE
LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA
La velocidad de una reacción enzimática
depende de la concentración de sustrato.
En la siguiente figura observamos la
velocidad de una reacción enzimática a 6
concentraciones distintas de sustrato.
Representación concentración-tiempo
Continuación...
Además, la presencia de los productos
finales puede hacer que la reacción sea más lenta,
o incluso invertir su sentido.
2.2.5 EFECTO DE LOS
INHIBIDORES SOBRE LA
ACTIVIDAD ENZIMÁTICA
Ciertas moléculas pueden inhibir la acción
catalítica de un enzima: estos son los
inhibidores. Estos inhibidores bien pueden
ocupar temporalmente el centro activo por
semejanza estructural con el sustrato original
(inhibidor competitivo) o bien alteran la
conformación espacial del enzima, impidiendo su
unión al sustrato (inhibidor no competitivo)
Inhibidor
competitivo
Inhibidor no
competitivo
La consideración dominante en el
contexto del procesado industrial es la del
cost0.
De poco sirve dar con un enzima que es
teóricamente mejor, si su costo es prohibitivo.
Hay que tener en cuenta el costo tanto por
unidad de conversión como en porcentaje
respecto al costo total del procesado.
DISPONIBILIDAD
La abundante disponibilidad del enzima
y, por lo tanto, de su fuente, es de
importancia fundamental.
No sólo debe el enzima ser fácilmente
disponible, sino que tanto él como su fuente
han de ser aceptables desde el punto de vista
de la inocuidad. Esto es de vital importancia
cuando se vayan a destinar al procesado de
alimentos o puedan entrar en contacto con las
personas.
Etc...
Especificidad: Si el enzima que se desea ha
de ser usado en un proceso en el q el se
requiera alto grado de especificidad, esto
puede ya inmediatamente determinar la
elección de la fuente.
Estabilidad
...
3. EXTRACCIÓN DE ENZIMAS
3. EXTRACCIÓN DE
ENZIMAS.
3.1. ETAPAS EN LA OBTENCIÓN DE
ENZIMAS.
 3.2. TIPOS DE ENZIMAS.
 3.3. MÉTODOS DE ROTURA.
 3.4. ELECCIÓN DEL MÉTODO DE
ROTURA.

3.1. ETAPAS EN LA OBTENCIÓN
DE ENZIMAS INDUSTRIALES






Selección de la fuente de enzimas.
Rotura celular (enzimas intracelulares)
Eliminación de los restos celulares
(enzimas intracelulares)
Concentración y enriquecimiento
Purificación con alta resolución
(dependiendo de su uso final)
Concentración y terminado
3.2.TIPOS DE ENZIMAS.


ENZIMAS INTRACELULARES:
• Glucosa isomerasa, glucosa oxidasa, penicilin acetilasa,
asparraginasa
ENZIMAS EXTRACELULARES:
• Dado que la molécula es segregada fuera de la célula,
no se requieren técnicas de ruptura celular
• El número de proteínas que se segregan es limitado y
por eso es relativamente fácil aislar una enzima concreta
a partir de una mezcla
• Estructura más compacta y menos susceptibles a la
desnaturalización que las correspondientes
intracelulares.
3.3 MÉTODOS DE ROTURA


1. Métodos químicos de lisis celular:
• Álcalis
• Lisozima y EDTA
• Detergentes
• Disolventes orgánicos
• Choque osmótico
• Choque por enfriamiento
2. Métodos físicos de lisis celular:
• Sonicación
• Cizalla líquida
• Cizalla sólida
• Congelación y descongelación
3.3 MÉTODOS DE ROTURA
1. Métodos químicos de lisis celular:
 ALCALIS:
• La mayoría de las células se
desintegran a un ph entre 11.5 y
12.5.
• El método más sencillo, barato y fácil
de aplicar a gran escala. (sólo para
aislar al asparaginasa).
• INCONVENIENTE:
 El enzima deseado debe ser estable
a ph elevado durante 20-30 min.
3.3 MÉTODOS DE ROTURA

LISOZIMA Y EDTA:
LISOZIMA
•Clara de huevo.
•Destruye pared bacteriana
EDTA
•Lisar menbranas
•(Efecto quelante de iones Ca)
Rompemos las
células
• Método delicado y específico .
• Sólo a pequeña escala. (Alto precio).
• Lisozima sólo eficaz par bacterias gram
positivas.
3.3 MÉTODOS DE ROTURA

DETERGENTES:
• La mayor parte de las células pueden ser
rotas por un detergente a un ph, fuerza
iónica y temperatura.
• Tipos:
• Iónicos.
• No iónicos
• INCONVENIENTES:
• Desnaturalización de las proteínas.
• Complicado diseño y control de los
procesos.(Efectos medioambientales).
• Uso poco frecuente (para extracción de
enzimas ligadas a membranas)
3.3.MÉTODOS DE ROTURA

DISOLVENTES ORGÁNICOS:
• Método tradicional de ataque (
tolueno).
• No se usan a gran escala.
• INCONVENIENTES:
Precio
 Toxicidad
 Desnaturalización de proteínas
 Inflamabilidad

3.3.MÉTODOS DE ROTURA

CHOQUE OSMÓTICO:
• Suspender las células en agua
destilada para liberar las proteínas
deseadas.
• No a gran escala.
• INCONVENIENTES:
Muchos organismos resistentes al
choque osmótico.( Sólo para organismos
gram negativos)
 Grandes volúmenes.( 400 l por 10Kg de
pasta de células)
 Alto número de pasos de centrifugación.

3.3 MÉTODOS DE ROTURA
2. Métodos físicos de lisis celular:

SONICACIÓN:
• Ultrasonidos para librar enzimas
intracelulares.
• Poco usada a gran escala.
• INCONVENIENTES:



Elevado requerimiento de energía.
Dificultad para la transmisión de energía en
grandes volúmenes.
Problema de disipación de calor.
3.3.MÉTODOS DE ROTURA

ABRASIVOS:
• Uno de los métodos más usuales.
• Dispositivos:
 Laboratorio: batidora con bolas de
vidrio.
 Escala mayor: dispositivos en
continuo.(Dynomill)
Dispositivo Dynomill
3.3 MÉTODOS DE ROTURA

CIZALLA LÍQUIDA:
• Hacer pasar suspensiones de células a alta
presión a través de un pequeño orificio que
comunica con una cámara a presión
atmosférica.
• Aumento la escala
Disminuye la
diferencia de presión
Menor grado de
ruptura .
• Buen método para aplicar a microorganismos
menos robustos ( bacterias gram negativas)
3.3 MÉTODOS DE ROTURA

CIZALLA SÓLIDA:
• Congelar una pasta de células ( por
debajo de -20ºC)
Se hace pasar
a alta presión a través de un pequeño
orifico.
• A pequeña escala y por tandas.
• Equipo para el tratamiento en continuo:
difícil manejo, costoso , para aislas
enzimas sensibles al calor.
3.3 MÉTODOS DE ROTURA

CONGELACIÓN Y
DESCONGELACIÓN:
• Efectos similares a los obtenidos por
choque por enfriamiento y osmótico.
• Efectos.
Enfriamiento rápido y concentración del
soluto intra y extracelular.
 Formación de cristales de hielo intra y
extracelulares que producen daños en la s
células.
 Pérdida de la actividad enzimática.

3.4 ELECCIÓN DEL MÉTODO
DE ROTURA

Naturaleza de la fuente de la enzima.

Escala de la operación.

Velocidad del método de extracción.

Estabilidad del enzima.

Pureza que se necesite.

COSTE del proceso
4. PURIFICACIÓN DE
ENZIMAS.
4. PURIFICACIÓN DE ENZIMAS
4.1. PROCESOS.
 4.2.ELIMINACIÓN DE ÁCIDOS
NUCLÉICOS.
 4.3.ELIMINACIÓN DE PARTÍCULAS
SÓLIDAS.
 4.4.PURIFICACIÓN Y
CONCENTRACIÓN.
 4.5.CONCENTRACIÓN Y ENVASADOS.

4.1 PROCESOS
ELIMINACIÓN DE ÁCIDOS NUCLEICOS
ELIMINACIÓN DE RESTOS CELULARES
PURIFICACIÓN PRELIMINAR
CONCENTRACIÓN
PURIFICACIÓN FINAL
CONCENTRACIÓN Y ENVASADO
4.2 ELIMINACIÓN DE ÁCIDOS
NUCLÉICOS
• Los métodos de extracción rompen la
célula, liberando al medio los ácidos
nucleicos.
• Los ácidos nucléicos aumentan la
viscosidad de la solución.
• SOLUCIÓN:
Adición de policationes de alto peso molecular
(caros, poco frecuente).
Precipitación
de los ácidos.
 Nucleasas (acorta los ácidos nucléicos)
Digestión enzimática.

4.3 ELIMINACIÓN DE
PARTÍCULAS SÓLIDAS
• Restos: ácidos nucleicos precipitados,
paredes celulares, fragmentos de
membranas, células parcialmente rotas...
• Métodos:
Centrifugación.(Eliminar material viscoso o
gelatinoso)
 Filtración.( Grandes volúmenes de precipitados
floculados)

• Elección del método:
Escala de uso
 Naturaleza de los sólidos presentes.

4.3 ELIMINACIÓN DE PARTÍCULAS
SÓLIDAS
TIPOS DE CENTRÍFUGAS:
• Centrífugas discontinuas
• Centrífugas continuas
De cestillo
 De taza
 Cilíndrica
 Sharples Super

Centrífuga Continua de Cestillo
Centrífuga Continua de Taza
Centrífuga Continua Cilíndrica
Centrífuga Continua
“Sharples Super”
4.4 PURIFICACIÓN Y
CONCENTRACIÓN
• Eliminación de los contaminantes no
deseados, moléculas pequeñas ,
orgánicas e inorgánicas, otras
proteínas y la mayor parte del agua,
si no toda.
• Métodos:
Precipitación.
 Adsorción.
 Separación en dos fases líquidas.
 Cromatrografía en columna

4.4 PURIFICACIÓN Y
CONCENTRACIÓN

1. Precipitación.
Para la purificación inicial.
 Tipos:

• Negativo (precipito la impureza).
• Positiva( precipito el enzima, también concentro).
Muy usado ( simple y barato, consigo altos
grados de purificación y concentración).
 Inconvenientes: Realizarlos por tandas,
difícil de integrar en procesos continuos.
 Sustancias:

• Sulfato amónico, sulfato sódico, disolventes
orgánicos.
4.4 PURIFICACIÓN Y
CONCENTRACIÓN

2. Adsorción.
• Muy usada la adsorción sobre
materiales insolubles, por tandas.
Se añaden al extracto los adsorbentes , se
remueve.
 Se sedimenta en una centrífuga basculante
 Se resuspende el
adsorbente.
 Se centrifuga de nuevo.

• Tres tipos de materiales: resinas,
dextranos sustituidos o agarosa y
celulosas sustituidas.
4.4 PURIFICACIÓN Y
CONCENTRACIÓN

3. Separación en dos fases líquidas.
• Método actual.
• Proteína + dos polímeros inmiscibles =
Fases distintas
• Ventajas :
Separación de proteínas por un lado y
paredes celulares y residuos semisolubles por
otro
 Posibilidad de funcionar en continuo

4.4 PURIFICACIÓN Y
CONCENTRACIÓN

4. Cromatografía en columna:
• Para las fases finales del procesado (
poco volumen a tratar).
• Tipos:
Filtración en geles.
 Intercambio iónico.
 Cromatografía de afinidad.

Cromatografía
Característica
molecular
aprovechada
Tipo de
cromatografía
Tamaño

Carga


Filtración
en gel
Intercambio
iónico

Cromatoenfoqu

Polaridad

Afinidad
biológica

Interacción
hidrofóbica

Afinidad

CARACTERÍSTICAS
Resolución moderada para el
fraccionamiento y buena para
tampones intercambiadores.
Capacidad limitada por el volumen
de la muestra

La resolución puede ser alta.
Capacidad alta no limitada por el
volumen de la muestra.
La velocidad puede ser muy elevada
dependiendo de la matriz.

La resolución puede ser alta. La
capacidad puede ser alta. La
velocidad puede ser alta

Resolución buena
Capacidad muy alta y no limitada
por el volumen de muestra.
Velocidad alta

La resolución puede ser elevada.
Capacidad puede ser alta o baja,
dependiendo del ligando y no
limitada por el volumen de la
muestra. Velocidad alta.

APLICACIÓN
El fraccionamiento es mejor en
las últimas etapas de la
purificación.
En cualquier momento se
pueden usar tampones
intercambiadores y podrá existir
una limitación respecto al

Es más efectiva
en las primeras
volumen
de muestra
fases del fraccionamiento
cuando se van a manipular
grandes volúmenes.

Es mejor usarla en una
purificación posterior, ya que las
matrices son caras.

Puede ser utilizada en cualquier
fase, pero es mejor aplicarla
cuando la fuerza iónica es alta
tras la precipitación con sales o
después de un inter-cambio
iónico
Puede emplearse en cualquier
etapa, aunque normalmente no
es recomendable en las primeras
fases

4.4 PURIFICACIÓN Y
CONCENTRACIÓN

5.Electroforesis en continuo.
• Aplicación de un potencial eléctrico a
través de un caudal continuo de
solución de proteínas.
• Técnica en desarrollo (caros).
• En la actualidad para el fraccionamiento
de las proteínas de sangre.
4.4 PURIFICACIÓN Y
CONCENTRACIÓN
4.4 PURIFICACIÓN Y
CONCENTRACIÓN

6. Ultrafiltración y diálisis.
• Aplicación de membranas
semipermeables.
• Para las últimas fases del proceso :
Eliminación de sales y concentración.
 Separación por tamaños.

• Filtros: ultrafiltros de fibra hueca o de
lecho plano.( bajo coste y facilidad para
mantener la esterilidad)
4.5 CONCENTRACIÓN Y
ENVASADO
• Grado de concentración final
• Características
• Presentación de un enzima
• Transporte de enzimas a grandes
distancias.
5. OPTIMIZACIÓN
5. OPTIMIZACIÓN

Tenemos el enzima aislado y
purificado
Aplicaciones prácticas.

Optimización de la acción
catalítica:
Selección. (material de partida más
idóneo)
 Medio de reacción.
 Modificación química.

INMOVILIZACIÓN



Proceso en el que se confina o localiza a la enzima
en una región definida del espacio, para dar lugar a
formas insolubles que retienen su actividad
catalítica y que pueden ser reutilizadas
repetidamente .
El material que inmoviliza la enzima(matriz de
polímero):geles de celulosa,nylon, vidrio,limaduras
de hierro
Uniones entre catalizador y matriz de
polímero:
INMOVILIZACIÓN

VENTAJAS:
• 1. El aumento de la estabilidad de la
enzima;
• 2. La posible reutilización del derivado,
por lo que disminuyen los costes del
proceso.
• 3. La posibilidad de diseñar un reactor
enzimático de fácil manejo y control,
adaptado a la aplicación de la enzima
inmovilizada.
INMOVILIZACIÓN

INCONVENIENTES:
• 1. La alteración de la conformación de la
enzima.
• 2. La gran heterogeneidad del sistema
enzima-soporte .
• 3. Pérdida de actividad de la enzima
durante la movilización.
• 4. El biocatalizador es más caro que la
enzima nativa.
INMOVILIZACIÓN
INMOVILIZACIÓN
6.1 Aplicaciones en la
Industria Alimentaria
Enzimas en la Industria
Alimentaria



Son muy antiguas sus aplicaciones
Se usaron enzimas de un modo
inconsciente hasta finales del siglo XIX en
que se descubrieron los artífices de las
reacciones
Es un gran activo económico, y la
investigación va encaminada a la
purificación y la obtención de enzimas
concretos para funciones concretas
Industrias Lácteas
Fabricación del Queso



Es una de las mas antiguas aplicaciones
enzimáticas en la industria alimentaria
Para la producción de queso se usaban
cuajos, estómagos enteros de vacas y
otros rumiantes
En otras culturas, el queso se conseguía
con vegetales como la papaya, que
contienen otra clase de enzimas
Industrias Lácteas
Fabricación del Queso




La operación mas importante es la
coagulación de la caseina
Para ello utilizamos una serie de enzimas
que podemos encontrar en vegetales o
animales
La pepsina y la quimosina son las enzimas
mas importantes en esto
Se encuentran en el cuajo de varios
animales, entre ellos los rumiantes
Industrias Lácteas
Fabricación del Queso
Otras enzimas como papaina o
rennina
 Estos producen coágulos elásticos
 La utilización de unas u otras
enzimas repercute activamente en el
sabor y en la naturaleza del queso

Industrias Lácteas



La lactasa es el
enzima que consigue
romper la lactosa, que
es el azúcar que
contiene la leche
Mucha gente es
intolerante a la lactosa
Existen en el mercado
leches que vienen con
lactasa
Industria Panadera
La mas comúnmente utilizada es la
lipoxidasa, que conjuntamente con el
blanqueante, le da a la masa un
carácter mas manejable
 Esta contenida en la harina de soja y
de otras leguminosas

Industria Panadera
Para aumentar la acción de la
levadura se añade amilasa, en forma
de harina de malta
 Se usan para ello también algunos
mohos que contienen la enzima
 La harina de malta, tiene un
inconveniente, y es que cambia el
color del pan

Industria Panadera
La proteasa rompe el gluten, una
proteína contenida en algunos
cereales
 La rotura del gluten conlleva una
mayor plasticidad de la masa
 Es un aditivo importante en la
fabricación de bizcochos

Industria Cervecera
La papaina se usa para romper
algunas proteínas de la cerveza para
evitar que se enturbie cuando se
almacena o se refrigera
 Se pueden conseguir estos enzimas y
otros parecidos, de similares
funciones de algunas frutas
tropicales como la piña

Industria Cervecera




El proceso fundamental es la rotura del
almidón
Los azucares simples formados son
fermentados por las levaduras
Esto se lleva a cabo con las amilasas,
provenientes de la malta
A veces se añaden otros almidones como
de arroz o patata para aprovechar al
máximo la actividad de las enzimas
Fabricación de Zumo
Las peptinas provocan que los zumos
sean demasiado viscosos y turbios.
 Esto se elimina con enzimas,
amilasas, contenidos en el propio
zumo o que se pueden añadir
 En el proceso, como subproducto
tenemos metanol, que aparece en
muy baja concentración

Obtención de Glucosa y Fructosa a
a partir de Maíz



Con la harina del maíz, ayudados por las
enzimas alfa-amilasas y amiloglucosidasas
conseguiremos jarabes de gran calidad
Antes se conseguía por la hidrólisis del
almidón por parte de un ácido
Posteriormente, la glucosa se puede
transformar a fructosa (mas dulce) por la
acción de la glucosa-somerasa
Obtención de Glucosa y Fructosa a
a partir de Maíz
Estos jarabes se usan como
edulcorantes en bebidas refrescantes
 Se han conseguido producir a un
precio muy competitivo
 La UE ha pasado a proteger a la
industria azucarera convencional
(remolacha y caña) para evitar su
hundimiento por esta nueva forma
de conseguir azucares

Refinado de Azúcar
La rafinosa puede complicar la
extracción de la sacarosa
 El enzima raffinosutilizer, producido
por el hongo morteirella vinaceae se
encarga de degradar la rafinosa,
facilitando la cristalización y
produciendo además sacarosa

Más Aplicaciones Alimentarias



En productos derivados del huevo, se
añade glucosa-oxidasa y catalasa para
evitar que se oscurezcan
Bromelaína y papaína se usan para
ablandar la carne, ya que rompen
proteínas
La lactoperóxidasa ayuda a conservar
productos lácteos
6.2 Otras
Aplicaciones no
Alimentarias
Otras Aplicaciones
No Alimentarias:
Detergentes
Estos llevan enzimas que ayudan a
limpiar
 Las proteasas facilitan la eliminación
de manchas de origen proteico
 Las lipasas eliminan las manchas de
grasa y otros compuestos orgánicos
 Estos detergentes que llevan
enzimas se denominan detergentes

Otras Aplicaciones
No Alimentarias:
Tratamiento de Residuos I
El principal objetivo es reducir
materiales poliméricos que puedan
suponer un peligro medioambiental o
un estorbo en determinados
procesos industriales
 Existen enzimas que hidrolizan
materiales poliméricos para su
posterior degradación microbiológica

Otras Aplicaciones
No Alimentarias:
Tratamiento de Residuos II
Las proteinasas y amilasas son
degradantes de polímeros grasos
muy complejos
 Limpian tuberías de plantas
dedicadas a diferentes procesos
 Forman parte de los detergentes
comerciales

Otras Aplicaciones
No Alimentarias:
Tratamiento de Residuos III
Existen enzimas capaces de degradar
elementos altamente tóxicos
 Por ejemplo, se usa la peroxidasa
para degradar productos como
fenoles o aminas aromáticas
 Son de un gran interés
medioambiental en el tratamiento de
aguas residuales

Otras Aplicaciones
No Alimentarias:
Curtición
Se lleva a cabo una acción
enzimática para que se produzca la
“hinchazón” de las pieles
 La enzima protealitinasa es la
encargada de llevar a cabo esta
función
 Esta actividad representa la segunda
industria en uso de enzimas después
de la alimentaria

Otras Aplicaciones
No Alimentarias:
Medicina y Farmacia
El uso de enzimas en el sector
médico y farmacéutico es
potencialmente inmensa
 A pesar de ello, su utilización es
mínima
 Se usan en puntos en los que se
tiene una seguridad absoluta de su
aprovechamiento y de su eficacia

Otras Aplicaciones
No Alimentarias:
Medicina y Farmacia II

Podemos dividir esa utilización en
tres campos
• Terapia enzimática
• Uso analítico
• Productos farmacéuticos

Para cada una de estas áreas
necesitamos enzimas muy
purificadas, para que no se
produzcan efectos secundarios
7. Problemas en la
Tecnología
Enzimática
Problemas de la Tecnología
Enzimática



A pesar de ser muy útiles, los enzimas
que requieren coenzimas se usan muy
poco porque son poco rentables
La reutilización de estos coenzimas o su
reciclaje, sería una solución que abarataría
costes
Son importantes por la importancia de las
reacciones que catalizan
Problemas de la Tecnología
Enzimática




La utilización de enzimas en medios
acuosos no siempre es muy efectiva
La solubilidad toma un papel importante a
la hora de producirse la reacción
La reacción en medios orgánicos, mas
solubles, puede verse adulterada o
modificada en su naturaleza
Se investiga con buenos resultados, la
utilización de solventes orgánicos
8. El Futuro de la
Tecnología
Enzimática
Perspectivas de Futuro
La tarea mas importante es la
caracterización de todos lo enzimas
 La catalogación de todas las
reacciones que un enzima puede
catalizar es un reto de futuro
 La prolongación de un enzima
conocido a otra reacción es mas
viable que la búsqueda de otro
enzima

Perspectivas de Futuro



La tecnología enzimática se ha orientado
hacia la producción de energía.
Se investiga en poner a punto productores
de hidrógeno que actúan como células de
combustible
Es difícil que a corto o medio plazo estos
métodos se hagan económicamente
factibles
Perspectivas de Futuro
Se buscan enzimas que catalicen
reacciones que se encuentran en
medios poco apropiados para otros
enzimas
 La investigación de enzimas que
hagan su función en solventes
orgánicos es vital para conseguir a
gran escala operaciones con
sustratos poco solubles en agua

Perspectivas de Futuro




Hay grupos de enzimas que son objeto de
exhaustivos estudios
Son las oxigenasas y las oxidasas
Catalizan reacciones novedosas como la
epoxidación de alquenos
El desarrollo de esta tecnología podría
tener un impacto importantísimo en la
industria química