Proteólisis Enzimática y Proteasas Microbianas

Proteolisis Enzimática

• Proteasas son enzimas que hidrolizan enlaces peptídicos.
• Origen de estas enzimas: animal (ej. pepsina, tripsina, quimotripsina) o microbiano.
• Proteasas se clasifican como alcalinas o ácidas según su pH óptimo de funcionamiento.
• Aplicaciones industriales: Revalorización de subproductos animales, eliminación de péptidos amargos, obtención de péptidos bioactivos de alto valor.

Propiedades de Proteasas Microbianas

• Se muestran ciertas características de proteasas microbianas utilizadas en la industria.
• Propiedades como nombre genérico, marca comercial, tipo de acción, naturaleza del centro catalítico, temperatura óptima (T óptima), pH óptimo y actividad estándar.
• Se incluyen inhibidores de proteasas como: DFP, PMSF, EDTA, y fosfato, y un inhibidor específico de tripsina.

Condiciones de Trabajo para la Hidrólisis

• Las proteasas requieren ciertas condiciones para hidrólisis.
• Concentración proteica: 8-12% (p/p)
• Dosis de enzima por peso de proteína: 2-4% (E/S)
• pH: Depende del tipo de enzima (Alcalina: 7-10. Neutra: 7-8).
• Temperatura: 50-60°C.

Inactivación de Enzimas

• Métodos para detener la reacción enzimática:
  • Calentamiento a 95°C durante 15 segundos (cualquier pH)
  • Calentamiento a 80°C durante 2 minutos (cualquier pH)
  • Calentamiento a 50°C durante 30 minutos (pH<4)
• La inactivación implica la desnaturalización de la enzima.

Aplicación en la Industria Cárnica

• La sangre es un subproducto de la industria cárnica.
• Tratamiento con proteasas: La hidrólisis permite obtener compuestos de alto valor (ej. trombina, fibrinógeno, péptidos antimicrobianos).
• Otros subproductos: Pieles, huesos, colágeno, productos farmacéuticos.
• Obtención de compuestos como colágeno, productos farmacéuticos, enzimas, péptidos funcionales.

Decoloración de Hemoglobina

• Sangre: Problema de coloración y sabor astringente.
• Proceso de decoloración (Pasos)
  • Hemólisis de la célula.
  • Hidrólisis medianteproteasa alcalina en tanque agitado.
  • Inactivación de la enzima con ácido (HCl o cítrico) a alta temperatura.
  • Filtración, tratamiento con carbón activo y concentración/ secado.

Gelatinas

• La gelatina se obtiene de materias primas ricas en colágeno.
• Proceso involucra corte, lavado, tratamiento con proteasa (ej. Alcalase 0.6L), inactivación de la proteasa e extracción de gelatina a determinada temperatura.

Hidrolizados de Gelatina

• Objetivo: Reducir la viscosidad de soluciones de gelatina/colágeno.
• Proceso: Mezcla de gelatina con agua, ajuste del pH, adición de proteasa (Alcalase 1% y Neutrase 1%), reacción enzimática, inactivación mediante tratamiento térmico alto, filtración y secado.

Péptidos Amargos

• Uno de los problemas del proceso de hidrólisis es la formación de péptidos amargos.
• Péptidos de bajo peso molecular (3-15 aminoácidos) con aminoácidos hidrofóbicos (Ej Leu, Ile, Pro, Val, Tyr, Trp).
• El amargor es proporcional al número de aminoácidos hidrofóbicos y al tamaño del péptido.

Eliminación de los Péptidos Amargos

• Empleo de peptidasas (amino y carboxipeptidasas).
• Estas enzimas eliminan aminoácidos terminales de la cadena peptídica por hidrólisis
• La eliminación de los péptidos amargos no requiere una completa degradación a nivel de aminoácidos. Solo es necesario remover algunos aminoácidos clave del péptido.

Alimentos Funcionales

• Aplicación de proteasas: Los productos lácteos sometidos a hidrólisis generan péptidos bioactivos.
• Estos péptidos pueden tener distintas propiedades funcionales, entre otros se incluyen prebióticos y probióticos, así como la eliminación de posibles alergenos.
• Se puede mejorar la textura de los alimentos mediante la adición de gelatina.

Detergentes basados en Enzymas

• Enzimas en detergentes facilitan la degradación de las manchas a baja temperatura y pH moderado.
• Los surfactantes ayudan a remover la mancha del tejido una vez la enzima la degrada a moléculas más pequeñas.

Proteasas

• Las proteasas actúan sobre manchas con proteínas (ej. sangre, huevos, proteínas de leche) en forma de manchas o residuos.
• Se utilizan para la eliminación de manchas con alta eficiencia.
• Actúan a pH alcalino o neutro y a altas temperaturas, pero hay excepciones.

Lipasas

• Las lipasas actúan sobre manchas grasientas y grasas, degradándolas.
• Las lipasas aumentan la eficiencia en la eliminación de las manchas y actúan sobre residuos de grasa en el tejido incluso en la etapa final de secado.

Amilasas

• Las amilasas actúan sobre manchas de almidón.
• Las amilasas ayudan a la limpieza de los almidones, las frutas, el chocolate y otros alimentos.
• Se usan en condiciones de pH y temperatura altas y bajas.

Celulasas

• Las celulasas actúan sobre las manchas y componentes fibrosos de los tejidos de algodón.
• Las celulasas proporcionan colores vivos y suavidad a los tejidos. Limpieza profunda desde el primer lavado.
• Celulasas para suavizar telas, fibras dañadas por lavados o usos, manchas de tierra y polvo.

Poligalacturonasa (PG)

• Existen endo- y exo-PG que son depolimerasas.
• Funcionan sobre enlaces glicosídicos de ácido galacturónico, sobre pectinas de bajo metoxilo
• Permiten la reducción de viscosidad y la despolimerización de pectinas.

Pectin liasa (PL)

• PL cataliza la despolimerización de pectinas y ácido péctico.
• Sus sustratos son pectinas de alto y bajo metoxilo.
• El producto de la reacción es un conjunto de moléculas de ácido galacturónico.

Licuefacción (para extracción de jugo)

• La licuefacción es la degradación completa de paredes celulares.
• Se usa para procesar frutas tropicales y pulpas vegetales con las enzimas pectinasa, hemicelulasa y celulasa.
• Resulta en un alto rendimiento.