Tema 8: Enzimas en las Industrias del Almidón y Azúcar PDF

TEMA 8: ENZIMAS EN LAS INDUSTRIAS DEL ALMIDÓN Y AZÚCAR 1. INTRODUCCIÓN - Lo que tienen en común el maíz y la Coca Cola es el azúcar. - La producción mundial de jarabes fructosados ha ido aumentando con los años en todo el mundo. - A partir de 1985 ha habido un incremento en...

TEMA 8: ENZIMAS EN LAS INDUSTRIAS DEL ALMIDÓN Y AZÚCAR 1. INTRODUCCIÓN - Lo que tienen en común el maíz y la Coca Cola es el azúcar. - La producción mundial de jarabes fructosados ha ido aumentando con los años en todo el mundo. - A partir de 1985 ha habido un incremento en aquellos jarabes fructosados elaborados con azúcar de maíz y los no calóricos. En cuanto a los fabricados con sacarosa, debido al descubrimiento de otros azúcares, han disminuido. - Las enzimas que más se utilizan en la producción de estos jarabes son las siguientes: - Muchos de los productos que se consumen actualmente, si nos fijamos en el etiquetado se puede observar que están hechos con agua carbonatada y una alta cantidad de fructosa procedente de maíz o con jarabes de glucosa y fructosa. El consumo de estos alimentos tiene relación con el incremento de la obesidad. A lo largo del tiempo hay un alto contenido de azúcar, y esto supone una caída cuando se empieza a sintetizar el jarabe de glucosa y fructosa a partir del almidón. Las diferencias entre el jarabe de glucosa y fructosa está en el poder edulcorante que tienen cda una de ellas. 2. APLICACIONES DEL ALMIDÓN Como alimento No alimento ○ Cubiertas de comprimidos ○ Adhesivos ○ Desarrollo de polímeros ○ Ingrediente ○ Siropes Maltodextrinas Glucosa (edulcorante, fermentación) Maltosa Fructosa Sorbitol (reducción glucosa) Maltitol (hidrogenación maltosa)  3. ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN DEL ALMIDÓN El almidón es el principal polisacárido de reserva de la mayoría de los vegetales, y la principal fuente de calorías de la mayoría de la humanidad. Es importante como constituyente de los alimentos en los que está presente, tanto desde el punto de vista nutricional como tecnológico. El almidón aislado es un material importante en diversas industrias, entre ellas, la alimentaria. Es el más barato de los materiales gelificantes. Fuentes de almidón: maíz, trigo, patata. También se obtiene de la cebada, avena, guisante… El almidón es una mezcla de dos polisacáridos, la amilosa y la amilopectina. Ambos están formados por unidades de glucosa, en el caso de la amilosa unidas entre ellas por enlaces alfa 1-4 que da lugar a una cadena lineal. En el caso de la amilopectina, aparecen ramificaciones debidas a enlaces alfa 1-6. La amilosa es una cadena teóricamente lineal, pero en la práctica existen algunas sustituciones iguales a la amilopectina, une cada varios centenares de moléculas que no modifican sus propiedades. En la amilopectina, se encuentran dos tipos de enlace entre las unidades de glucosa, los alfa 1-4 como la amilosa y los alfa 1-6 que da lugar a sus ramificaciones características. En la amilopectina, las ramificaciones aparecen cada 20 o 30 glucosas. Las ramificaciones se ramifican a su vez, parece ser que las ramificaciones no sean al azar, sino formando una estructura fractal, alrededor de una cadena central, que es la única con un extremo reductor. El resultado son moléculas de gran peso molecular. Algunos almidones tienen ésteres fostato. AMILOSA VS AMILOPECTINA 3.1. ESTRUCTURA TRIDIMENSIONAL Las cadenas de almidón se asocian mediante puentes de hidrógeno, formando una hélice doble. La asociación se produce a lo largo de las cadenas de amilosa y entre las ramificaciones de las cadenas de amilopectina. 3.2. GRÁNULOS DE ALMIDÓN En los cereales y tubérculos que lo contienen, el almidón se encuentra en las células formando gránulos de almidón. La forma suele ser redondeada aunque los hay de forma alargada o más o menos irregular. En los gránulos de almidón, que no están rodeados por ninguna envoltura, las moléculas de amilosa y de amilopectina se disponen en forma radial, formando una serie de capas concéntricas. Estas capas tienen alternativamente una estructura amorfa y una estructura parcialmente cristalina, en las que las cadenas están asociadas en forma de hélices, que a su vez están situadas de forma ordenada. El contenido de amilosa, amilopectina, proteínas, lípidos y ceniza puede variar en diferentes materias primas. Los polisacáridos no amiláceos como el β-d-glucano y pentosanos también varían según el tipo de cereal. El eliminado de estos compuestos se realiza por procesos físicos, químicos o enzimáticos. Poder edulcorante: fructosa > glucosa Valor calórico: fructosa < glucosa 4. HIDRÓLISIS ENZIMÁTICA DEL ALMIDÓN Existen diferentes enzimas que hidrolizan el almidón, depende de la que actúe se formarán y del procedimiento por el cual lleven a cabo su acción se formarán distintos productos. Las más importantes y en las que nos vamos a centrar son las siguientes: La Alfa-amilasa (termoestable) da lugar a dextrinas, que pueden ser ramificadas o lineales. A partir de estas pueden actuar: Alfa-amilasa fúngica para formar maltosa (maltotriosa) Amiloglucosidasa o pululanasa para formar glucosa (siropes de glucosa). Sobre esta si actúa la glucosa isomerasa se obtiene fructosa (siropes de glucosa). ∙ Pululanasa o  beta-amilasa: da lugar a maltosa (siropes de maltosa). 4.1. ALFA-AMILASA (ASPERGILLUS ORYZAE O BACILLUS LICHENIFORMIS) Es clasificada como una endoenzima debido a que hidroliza enlaces glucosídicos alfa 1- 4 al azar. El proceso de conversión de almidón a dextrinas con esta enzima se le conoce como licuefacción (reducción en viscosidad). Produce jarabes con 15-25% ED. La mayoría de las alfa-amilasas trabajan óptimamente a pH 5.5-7. La mayoría son termoestables. 4.2. BETA-AMILASA Es una exoenzima. Ataca preferiblemente a las dextrinas por el lado no reductor liberando principalmente moléculas de maltosa. Es complementaria de la alfa amilasa. La beta-amilasa para su actividad cuando se encuentra con un enlace glucosídico alfa 1-6. Tabajan a pH 5-5.5 y 55ºC aproximadamente. 4.3. AMILOGLUCOSIDASA Clasificada como una exoenzima (sacarificante). Hidroliza tanto enlaces alfa 1-4 como alfa 1-6. Por lo tanto, convierte a las dextrinas en prácticamente 100% glucosa o dextrosa. Trabaja a pH 4-4.5 y temperatura 55-60ºC. Típicamente las amiloglucosidasas son producidas por cepas genéticamente modificadas de Aspergillus. Pululanasa Su nombre deriva de enzima brincadora o desramificadora ya que hidroliza a los enlaces glicosídicos alfa 1-6. Son utilizadas para alcanzar mejores conversiones en producción de jarabes maltosados y glucosados. Hay pululanasas regulares y termoestables obtenidas de Klebsiella aerogens o Bacillus acidopullylyticus o del hongo Trichoderma. Su pH óptimo es 4-7.5 y temperatura 50-65ºC. Las termorressitentes derivan de Clostridium thermohydrosulfuricum o Bacillus sp. Glucosa isomerasa Cataliza la conversión de glucosa a fructosa y por lo tanto son fundamentales para producir jarabes fructosados. Es producida intracelularmente por ciertas especies de microorganismos (Actinoplanes y Streptomyces). La glucosa-isomerasa es usada inmovilizada en celulosa DEAE o albúmina. Trabaja óptimamente a 60ºC y un rango pH 7.5-8.5. El magnesio es utilizado para atrapar al calcio residual que baja la actividad catalítica de la enzima. También el aire u oxígeno es removido para minimizar la pérdida de actividad enzimática. 5. PROCESO DE HIDRÓLISIS: FACTORES DE LOS QUE DEPENDEN 5.1. PROPIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS DEL ALMIDÓN - Proporción amilosa/amilopectina - Contenido en hemicelulosas, lípidos y proteínas - Temperatura de gelatinización: No todos los almidones gelatinizan a la misma temperatura. En las primeras fases, las enzimas solubles se pueden desactivar con la temperatura. Esto son procesos de bajo coste. 5.2. CARACTERÍSTICAS DE LAS ENZIMAS - pH - Temperatura - Necesidad de activadores (Ca 2+, Mg 2+): El Ca 2+ es un factor que estabiliza la enzima frente a la temperatura. - Especificidad de la reacción - Actividades colaterales 5.3 ADECUACIÓN DE VARIABLES DEL PROCESO Modificación del pH: desplazamiento a los óptimos de actuación. Es importante tanto la temperatura óptima como la cantidad de Ca 2+. Calentamiento/enfriamiento Concentración/dilución del sustrato Eliminación/adición de activadores, inhibidores, cofactores 5.4 CARACTERÍSTICAS DEL PROCESO Tiempo de reacción % de sólidos Operaciones de filtración, purificación… Si al almidón se le añade agua, se hinchan y aumentan la viscosidad. Si a este además se le añaden dextrinas hasta llegar a glucosa, se puede conseguir leche edulcorada de forma natural. Resumen desde que partimos de almidón hasta que obtenemos jarabe de glucosa: En la primera etapa, tenemos que llevar el ph del medio a ph 6 y elevar la temperatura hasta 95 grados. También hay que añadir calcio dependiendo de la enzima que estemos utilizando. El producto que hayamos obtenido en esta etapa es el sustrato de la siguiente reacción, en la que tendremos que volver a cambiar las condiciones de ph y temperatura para que trabaje la siguiente enzima; en concreto, añadimos ácido clorhídrico para disminuir el ph. Este paso es para obtener jarabe de glucosa. En la siguiente etapa tenemos que trabajar a 55 grados, añadir magnesio y quitar el calcio de antes y añadir NaOH para aumentar de nuevo el pH para que pueda trabajar la siguiente enzima. **para el examen no hay que saber los valores de ph y temperatura pero sí saber que estos parámetros van variando en función de la etapa y la enzima que se utiliza en cada una de ellas. 6. PROCESADO DEL ALMIDÓN A partir del almidón se produce la licuefacción gracias a la alfa-amilasa para dar lugar a dextrinas o maltosa. Con estos productos tiene lugar la sacarificación por la glucoamilasa para formar glucosa o maltosa. Con esta lo que se lleva a cabo son procesos de filtración, purificación con carbón activo, evaporación… tal y como aparece indicado en la figura. Tras el proceso de isomerización por la glucosa isomerasa, se puede obtener glucosa y fructosa. Licuefacción/Dextrinización: alfa-amilasas bacterianas Sacarificación: se pueden mantener sólidos secos (concentrándolos pueden aparecer problemas). Las condiciones varían si se quiere obtener maltosa en vez de glucosa. Isomerización: la temperatura varía según el equilibrio entre el proceso y la estabilidad de la enzima.  7. HIDRÓLISIS DEL ALMIDÓN: GELATINIZACIÓN Para realizar la gelatinización se realiza una suspensión de almidón (20-40% s.s) en agua fría. Esta suspensión se calienta a temperaturas superiores a 60º dependiendo del tipo de almidón. Una vez el almidón está gelatinizado tiene mucha viscosidad. Los objetivos de este proceso son: Hinchamiento y ruptura de los gránulos de almidón, de tal manera que las amilopectinas van a ser atacadas por las enzimas que utilicemos. Accesibilidad de las enzimas a amilosa y amilopectina, esta es la función principal. Coagulación de proteínas, lípidos y hemicelulosas unidas a la amilopectina Precipitación de complejos lípidos-amilosa Según el tipo de almidón, la temperatura de gelatinización del mismo es diferente. Durante este proceso, a temperaturas entre 20-50ºC se produce la absorción de agua y a partir de 50 hasta 100 tiene lugar la gelatinización.  8. CONDICIONES DEL PROCESADO DE ALMIDÓN Después de este proceso en el que se producen dextrinas, tiene lugar la sacarificación y por último la isomerización. Las condiciones de licuefacción/Dextrinización son las siguientes: pH 6.0 Concentración: 30-35% sólidos secos Temperatura: 95-105ºC Tiempo: 90 min Enzima: Alfa-amilasa (B.licheniformis) Tipo de enzima: líquida Reactor: Tanque agitado, proceso discontinuo Por otro lado, las condiciones del proceso de Sacarificación son: pH 4.5 Concentración: 30-32% sólidos secos Temperatura: 60-62ºC Tiempo: 12-96 min Enzima: Glucoamilasa (A.niger), pululanasa (B.deramificans) Tipo de enzima: líquida Reactor: Tanque agitado en serie, proceso continuo Por último, las condiciones durante el proceso de Isomerización: pH 7.0-8.5 Concentración: 45% sólidos secos Tiempo: xxx min Enzima: glucosa isomerasa (Streptomyces, Actinoplanes missourensis) Tipo de enzima: inmovilizada Reactor: columna 9. LICUEFACCIÓN El objetivo es convertir la pasta concentrada de almidón gelatinizado en una solución de dextrinas solubles de cadena corta. La amilosa y amilopectina, que están aumentando la viscosidad del medio en el que se encuentran, se rompen dando lugar a unidades de dextrina. Hay tres tipos: 1) Física 2) Química (ácidos + temperatura) → primeros utilizados 3) Enzimática: mediante la alfa-amilasa termotolerante y la termoestable 9.1. LICUEFACCIÓN FÍSICA La cocción industrial de almidón con jet cooker es un proceso importante para moler de forma húmeda el almidón, la producción de granos de etanol y otras aplicaciones industriales del procesamiento del almidón. Este proceso de inyección de vapor, está diseñado para mejorar el rendimiento sobre los intercambiadores de calor tradicionales, los rociadores de vapor, etc. Las válvulas mezcladoras de vapor y el burbujeo cuando se realizan incorrectamente pueden provocar un golpe de ariete, una cocción deficiente del almidón y una temperatura también deficiente. Está diseñado para la cocción de almidón, la producción de etanol y la producción de fructosa y alcohol. La inyección directa de vapor utiliza la modulación interna a través de un neumático integral y un tapón de posición variable. Esto permite medir con precisión el flujo másico de vapor en condiciones de flujo estrangulado. El flujo obstruido es el fenómeno de acelerar un vapor a velocidad máxima creando un diferencial de presión a través de una abertura diseñada. Al inyectar el vapor a alta velocidad, aseguramos una mezcla completa y consistente del almidón. El resultado del almidón gelatinizado es parcialmente licuado. Hidroximetilfurfural El hidroximetilfurfural (o 5-hidroxi-metilfurfuraldehído) (HMF) es un producto de la descomposición de azúcares (monosacáridos) existentes en la miel, especialmente fructosa, en presencia de ácido. Tal descomposición puede comenzar durante la maduración del néctar de la colmena cuando las concentraciones de fructosa y ácido son adecuadas. La temperatura incrementa la velocidad de reacción, por lo tanto, se suele utilizar este parámetro como un indicador de mieles que han sido sobrecalentadas(Sánchez, 1999). El HMF es un aldehído cíclico que se origina espontáneamente a partir de la fructosa en medio ácido (pH cercano a 3,9) en un proceso de reacción lento, pero que puede ser acelerado por efecto de la temperatura. El HMF no es una sustancia tóxica ni altera la miel a no ser que se encuentre en cantidad excesiva, lo que generalmente provoca el oscurecimiento de la misma por interacciones con aminoácidos y azúcares, sufriendo polimerización y reordenación, tanto en presencia como ausencia de oxígeno (Sanz y Sanz, 1994). 9.2 LICUEFACCIÓN ÁCIDA En el fermentador se añade el almidón y se ajusta el pH a 1.5-2 con CIH. Posteriormente se realiza un proceso de licuefacción física con jet cooker a 140-150ºC. Lo siguiente que hay que realizar es un proceso de mantenimiento de células durante 5-8 min a una temperatura de 140-150 ºC. Después se deja enfriar en un flash y se neutraliza con NaOH. Por último, se purifica la glucosa. El color del caramelo líquido se lo aporta el hidroximetilfurfural encontrado en el jarabe de glucosa, este proceso se puede utilizar en productos donde necesitemos un jarabe de glucosa con dicho color característico de “ceniza”, como puede ser la cocacola o el caramelo. Pero debido a que hay productos donde no necesitamos ese color, por ejemplo la fanta de limón, se han necesitado nuevas técnicas de obtención de jarabe. 9.3. EQUIVALENTE DEXTROSA (ED): examen Es el número de grupos reductores terminales presentes en un hidrolizado de almidón. Cada grupo terminal de un oligosacárido es equivalente a un residuo sencillo de dextrosa 9.4. CONTROL DEL PROCESO DE LICUEFACCIÓN/ DEXTRINIZACIÓN Jet Cooker (Temperatura). ○ Si la temperatura es menor a 105ºC se produce una gelatinización incompleta, dando lugar a problemas en la filtración. ○ Si la temperatura es mayor a 105ºC se da una inactivación enzimática, sin que tenga lugar el descenso de la viscosidad de la mezcla. pH (5.8-6.2): ○ Si el pH es menor a 5.8 se da una inactivación incompleta. ○ Si el pH es mayor a 6.2 se produce una coloración anómala, dando lugar a la formación de subproductos (maltulosa), generando el descenso del rendimiento. % de Sólido Seco [ss] (30-40%): Altos porcentajes de ss producen la estabilización de la enzima. La gelatinización incompleta genera problemas de filtración. Iones calcio (Ca2+): Los iones calcio confieren estabilidad a AA termoestables a temperaturas elevadas. Diferentes requerimientos de calcio por enzimas. Dosis de enzima: ○ Cuando la dosis es menor de la óptima, tiene lugar la licuefacción incompleta (mayor contenido en almidón tras la dextrinización). ○ Cuando la dosis es mayor a la óptima, existe un aumento de los gastos, ya que se da la elevación de los valores DE, superior a los deseados. 9.5 OBTENCIÓN DE JARABES. DEXTRINIZACIÓN La reacción se finalizará mediante un calentamiento a 120 ºC y con una disminución del pH entre 3’8-4’5. 9.6 DEXTRINAS APLICACIONES Alimentos dietéticos Alimentos infantiles Conservas 9.7. ENZIMAS IMPLICADAS EN LA LICUEFACCIÓN 9.7.1. α-amilasa bacteriana (E.C.3.2.1.1) Hidroliza enlaces glucosídicos alfa 1-4. El origen puede ser de B. subtilis var. Amyloliquefaciens (termotolerante), B.licheniformis (termoestable), B. sterarothermophlus (termoestable). Si observamos el efecto del pH y la temperatura sobre esta enzima podemos ver que la actividad relativa, medida en porcentaje de la enzima de origen B.licheniformis aumenta su actividad conforme aumenta la temperatura, mientras que la enzima de origen B. amyloliquefaciens aumenta su actividad hasta que a partir de 70º disminuye. En cuanto al pH, la B.licheniformis tiene un pH óptimo de 5 y la B. amyloliquefaciens de 6, a partir de ahí, esta última baja muy bruscamente. 9.71.1. α-Amilasas termotolerante Es necesario realizar dos adiciones de la enzima porque llega un punto en el que se satura cuando la enzima que se usa es la que proviene de B. subtilis var. Amyloliquefaciens. Si las enzimas proceden de B. licheniformis o B. stearothermophilus, solo se requiere 1 adición. 9.7.1.2. Comparación de varias α-amilasa bacterianas. Condiciones de licuefacción/dextrinización La concentración de calcio incrementa la termoestabilidad de las enzimas termoestables que degradan el almidón. Las alfa-amilasas son enzimas de interés industrial que tienen una gran diversidad de aplicaciones biotecnológicas. La característica más valorada en las alfa-amilasas es su termoestabilidad, debido a que en la mayor parte de los procesos industriales se requiere de elevadas temperaturas, y de tiempos prolongados de reacción. 10. SACARIFICACIÓN El objetivo es la hidrólisis de dextrinas formadas en la etapa de dextrinización a residuos de glucosa o maltosa dependiendo de cual sea el producto final que queramos conseguir. Participan varias enzimas dependiendo del tipo de jarabe: 10.1 JARABES DE MALTOSA Las condiciones de este proceso son las siguientes: pH 4.7-5.6 → el medio requiere una acidificación Concentración: 30-32% sólidos secos → dilución (disminución de la concentración de sólidos secos). Temperatura: 54-60ºC Tiempo: 24-48h Enzima: Beta amilasa, alfa-amilasa fúngica (A. oryzae), y pululanasa (B. deramificans). Tipo de enzima: líquida, de bajo coste. Reactor: Tanque agitado flujo continuo en serie. ➔ Composición de los jarabes de maltosa (% respecto a los azúcares totales): ➔ Aplicaciones de los jarabes de maltosa ◆ Golosinas ◆ Panificación ◆ Elaboración de helados ◆ Industria de producción de bebidas alcohólicas fermentadas como la cerveza, sidra y el vino 10.1.1 β-amilasa de malta (E.C 3.2.1.2), α- amilasa fúngica (E.C.3.2.1.1), β - amilasa bacteriana (E.C.3.2.1.2) 1,4- α- D-glucan maltohirolasa Origen: - cebada, trigo, centeno, sorgo… (β-amilasa de malta) - A.oryzae (α-amilasa fúngica) - B. deramificans (β-amilasa bacteriana) 10.1.1.1 Efecto del pH y temperatura sobre la actividad de la beta-amilasa y alfa-amilasa fúngica 10.2 JARABES DE GLUCOSA: PROCESADO DE ALMIDÓN Las condiciones del proceso son: pH 4.5: para ajustar el pH al rango de acidez deberemos añadir HCl. Concentración: 30-32% de sólidos secos Tiempo: 12-96 horas. Dejará de actuar cuando ya haya un nivel de glucosa producido Enzimas: glucoamilasa (A. Niger), pululanasa (B. deramificans) Tipo de enzima: líquida Reactor: tanque agitado en serie, flujo continuo de un tanque a otro. Sus aplicaciones son las siguientes: - Golosinas - Alimentos enlatados - Panificación - Elaboración de mermeladas - Alimentos infantiles y dietéticos - Industria cervecera, sidra y vinificación 10.2.1 Glucoamilasa o amiloglucosidasasa (E.C.3.2.1.3) - Exo α -1,4 glucanohidrolasa - Hidrolisis enlaces glicosidicos α-1,4 y α1,6* - Origen: A.niger y A.awamori 10.2.1.1. Efecto del ph y temperatura sobre la actividad de la amiloglucosidasa o glucoamilasa Esta enzima es una exo alfa-1,4 glucanohidrolasa. Se encarga de hidrolizar los enlaces glicosídicos alfa-1,4 y alfa-1,6. Procede de organismos como A. niger y A. awamori. Temperatura óptima a en torno a los 60ºC y un pH a 6-7 10.3. CONDICIONES DE SACARIFICACIÓN Otras opciones: - α-amilasa ácida: sacarificación oligosacáridos alto peso molecular (DP4+) - α-1,4-glucosil transferasa: formación enlaces alfa-1,4 (sustratos isomaltosa e isomaltotriosa) 10.4. EFECTOS SOBRE LA CONCENTRACIÓN DE DEXTROSA 10.4.1 Efectos del tiempo de reacción sobre la [dextrosa] Si a las 25 horas medimos el contenido en glucosa de nuestro hidrolizado, observamos que estamos en un 95% y que, a medida que pasa el tiempo, la concentración de glucosa va disminuyendo. Esto quiere decir, que la enzima no solo hidroliza enlaces sino que también resintetiza moléculas (maltosa), dando lugar posteriormente a maltotriosa (unión de moléculas por enlaces alfa-1,6). Si añadimos mucha más enzima, el proceso se acelera y con ello la caída de la concentración de glucosa. 10.4.2 Relación entre los sólidos del almidón y la concentración final de dextrosa Cuanto más alta es la concentración de sólidos secos, mayor es la cantidad de productos de reversión. Por lo mismo que, a medida que descendemos los sólidos secos, los productos de reversión (maltosa e isomaltosa) son menores y los índices de dextrosa son más elevados. 10.4.3 Influencia de la dosis de amiloglucosidasa en el tiempo de reacción y la [dextrosa] 10.5 PULULANASA Es una enzima endo α-1,6 glucanohidrolasa la cual se encarga, como su nombre indica, de la hidrólisis de enlaces glucosídicos α-1,6. Su origen es de organismos como Bacillus Acidopullulyticus y deramificans. 10.5.1. Efecto del pH y temperatura sobre la actividad de la pululanasa Las condiciones sobre las que trabaja esta enzima son a pH básico y a temperaturas bajas. Cuando necesitamos que actúen de forma simultánea la pululanasa y la amiloglucosidasa, las condiciones de trabajo tienen que ser adecuadas para ambas. Comparando a esta enzima con la amiloglucosidasa obtenemos las siguientes gráficas. Conseguimos una mejora en la concentración de dextrosa con la adición de la pululanasa: 10.6 COMPOSICIÓN DE UN JARABE GLUCOSADO OBTENIDO MEDIANTE HIDRÓLISIS ENZIMÁTICA DE ALMIDÓN 10.7 RELACIONES EN LOS AZÚCARES FORMADOS POR ACCIÓN DE DISTINTAS ENZIMAS La primera etapa de licuefacción que produce la alfa-amilasa produce dextrinas, entonces no todos encontramos que esta molécula va a ser la mayoritaria en la primera etapa. Si vemos este perfil de azúcares en el que la glucosa es mayoritaria, nos encontramos en la etapa de sacarificación de glucosa. Si encontramos un jarabe donde principalmente hay maltosa (55), tendremos una muestra procedente de una clasificación de maltosa. Por tanto, podemos saber la etapa en la que nos encontramos y el proceso enzimático que ha sufrido dependiendo de la cantidad de azúcares que medimos. 11. ISOMERIZACIÓN Tiene como objetivo convertir temporalmente glucosa en fructosa. - Jarabes 42% fructosa - Jarabes 55% fructosa - Jarabes 90% fructosa - Enzima: glucosa isomerasa Las condiciones del proceso son las siguientes: - pH 7-8.5 - Concentración: 45% sólidos secos: se aumenta la concentración para que sea más rentable. - Temperatura: 44-60ºC (similar a la etapa anterior) - Tiempo: xxx min → según el máximo de glucosa que queremos conseguir. - Enzima: glucosa isomerasa Streptomyces, Actinoplanes missouriensis. - Tipo de enzima: inmovilizada (particularidad de esta etapa). - Reactor: columna 11.1 GLUCOSA ISOMERASA Es una xilosa isomerasa que se encarga de llevar a cabo la conversión de xilosa a xilulosa. También puede intervenir en la conversión de glucosa a fructosa. procede de Sacharomyces, Acrobacter o Acinoplanes, Arthrobacter, Bacillus. 11.1.1 Efecto del ph sobre la actividad de la glucosa isomerasa soluble o inmovilizada Tiene un pico óptimo por encima de los 70, muy por encima de la temperatura a la que se va a llevar a cabo la reacción. Esto es debido a una cuestión de vida media del reactor, es decir, si trabajamos en temperaturas más bajas ganamos en vida media. Sin embargo, el pH sí que roza la neutralidad. Los costes de producción de jarabes de fructosa empleando glucosa isomerasa soluble comparado con el coste de usar glucosa isomerasa inmovilizada. La comparación de métodos de isomerización de glucosa en relación con datos numéricos: 11.1.2. Condiciones de isomerización Se concentran los sustratos y la riqueza en dextrosa debe ser elevada. La enzima tiene requerimiento de magnesio. La presencia de sulfito y el oxígeno disuelto reducido al máximo tienen como objetivo la inhibición del origen microbiano. 11.2 OBTENCIÓN DE SIROPES DE FRUCTOSA: ISOMERIZACIÓN Lo que sale a través del separador hacia el biorreactor, de nuevo, es glucosa. Con una enzima soluble no hay posibilidad de hacer lo anterior. Como una enzima inmovilizada va a ser reutilizada, nos interesa trabajar a temperaturas más bajas para aumentar la vida media de la misma → Se trabaja por debajo de lo óptimo. En la siguiente gráfica se puede observar este efecto: se obtiene un mayor rendimiento y, además, se abaratan los costes debido a que no se tiene que cambiar la columna donde se encuentra la enzima. 11.2.1 Composición de diversos jarabes fructosados 11.2.2. Jarabes de fructosa: aplicaciones - Bebidas - Conservas - Panificación - Elaboracion de helados - Elaboración de mermeladas 12. MEJORAS EN LAS ENZIMAS IMPLICADAS EN LA TRANSFORMACION DE ALMIDON 12.1. ALFA-AMILASA Aumento de la temperatura de la termoestabilidad con bajas concentraciones de Ca2+: - Met15 → Thr - His133 → Tyr - Ala 209 → Val Actividad a pH inferior a 6.3 (pH 5.5) Híbridos de alfa-amilasa de B.licheniformis y B.sterarothermophilus 12.2. GLUCOAMILASA Incremento de la estabilidad térmica (65ºC + 10% actividad) Gly13→ Ala, Ser30→ Pro, Así20/Ala27→ Cys Sacarificación a altos % de sólidos secos con ausencia de problemas de reversión (Alteración de la especificidad por el substrato: no actividad alfa-1,6) - 311-314: incremento de la selectividad de la glucoamilasa por la hidrólisis de maltosa sobre la formación de isomaltosa. - Ser 411→ Gly incremento de la selectividad Modificación del pH óptimo: acercamiento a pH alfa-amilasa 12.3. GLUCOSA ISOMERASA Incremento de la termoestabilidad a 70ºC: Arg253 → Lys Mejora en la especificidad de sustrato 13. BREVE RESUMEN DEL TEMA Debemos saber químicamente que es el almidón: amilosa y amilopectina. La diferencia de amilopectina es que cada n residuos de glucosa se producen enlaces alfa-1,6. Nuestras enzimas tienen que atacar enlaces alfa 1-4 y alfa 1-6 ya que nuestro objetivo final es conseguir las unidades de glucosa. Una vez que conocemos el sustrato, debemos conocer cómo se lleva a cabo el proceso. Esto implica exponer la parte del almidón que sea atacada por nuestras enzimas: la primera etapa es gelatinizar, disolver el almidón en agua y calentar a una determinada temperatura que es distinta dependiendo del origen del almidón, con ello se rompe el gránulo del almidón. Una vez que tenemos el almidón gelatinizado, tenemos una solución muy viscosa. Para eliminar esa viscosidad, utilizamos una alfa amilasa mediante el proceso de la licuefacción obteniendo una solución de menor viscosidad. Aunque esto es un método enzimático, también se puede llevar a cabo mediante un método físico de agregar vapor de agua. Las alfa amilasas hidrolizan los enlaces alfa-1,4 (ajustes de temperaturas elevadas y ph alcalinos). Las reacciones tienen lugar en un tanque agitado y con enzima soluble en un tiempo de reacción definido por el producto que queramos producir (dextrina, hidrolizados para producir jarabes de glucosa o hidrolizados para producir jarabes de maltosa en la siguiente etapa). Una vez alcanzado el equivalente dextrosa hay que detener la reacción calentando y acidificando. La siguiente etapa es la de sacarificación. Esta posee dos vertientes: jarabes de maltosa o jarabes de glucosa. Se desarrolla en tanques agitados con una enzima soluble. Para los jarabes de maltosa hay una alfa amilasa bacteriana, amilasa fúngica o beta amilasa. Acidificamos, disminuimos los sólidos secos y trabajamos a diferentes temperaturas. Cuando dejamos mucho tiempo la enzima se producen productos de reversión disminuyendo el rendimiento de la reacción. La pululanasa hidroliza los enlaces alfa 1-6 para evitar que la glucoamilasa, que puede pero tardar un mayor tiempo disminuyendo el rendimiento de la reacción, tenga que hacerlo. Por ello, podemos hacer que trabajen de manera conjunta adaptando las condiciones de trabajo. Por último, en la etapa de isomerización utilizamos la enzima inmovilizada en un reactor de columna, para cualquier reacción hay que tener en cuenta cuales son las condiciones de la enzima para saber qué condiciones de trabajo utilizar. Todas esas condiciones se centran en que se asienten los microorganismos en la columna. Los cuatro parámetros que hay que tener en cuenta en cada uno de los procesos son: dosis de enzima, cantidad de sustrato, condiciones de pH y temperatura. 14. PREGUNTAS EXAMEN - Define equivalente dextrosa y para qué sirve - ¿Se puede elaborar un jarabe de glucosa a partir de un hidrolizado de almidón obtenido con α-amilasa y con un equivalente de dextrosa? Sí  TEMA 9: ENZIMAS EN LA INDUSTRIA LÁCTEA 1. TRANSFORMACIONES ENZIMÁTICAS DE LA LECHE Un vaso de leche está compuesto por: - Agua 80% - Grasa 4-10 % - Proteínas 4-7 %: al tener proteínas, si modificamos el pH nos podemos acercar al punto isoeléctrico de las mismas haciendo que precipiten. - Lactosa 5 % - Minerales 1% - pH: 6,6 y 6, 8 *La parte contaminante es el suero de quesería (lactosuero). 2. APLICACIONES DE LAS ENZIMAS EN LA INDUSTRIA LÁCTEA ➔ Aplicaciones industriales: Lactasas Lipasa Proteasas Lisozimas: para lisar células Gram +. Catalasas Lactoperoxidasas Sulfidrilhidrolasas: para eliminar el olor de la leche cocida. ➔ Aplicaciones analíticas Reductasas Fosfatasas: alcalina y ácida. Algunos de los ejemplos de enzimas y el objetivo para las que se están empleando en la industria son: 3. HIDRATOS DE CARBONO DE LA LECHE: LACTOSA La lactosa es un disacárido reductor (β-D-galactopiranosil (1,4) D-glucopiranosa). Está formado por un residuo de galactosa en β- unida a una glucosa a través del grupo -OH en el carbono 4. Es el azúcar predominante en la leche, entre otros disacáridos que están presentes en la leche. No tiene sabor dulce, únicamente proporciona energía. 3.1. LACTOSA: INTOLERANCIA A LA LACTOSA La intolerancia a la lactosa puede ser de tres tipos: ➔ Intolerancia primaria: disminución fisiológica de la lactasa. Las células dejan de producir lactasa y se va perdiendo la capacidad de digerir la lactosa. ➔ Intolerancia secundaria: daño de la mucosa intestinal (transitoria, permanente), causado por diferentes enfermedades como la enfermedad celiaca, enfermedad de Crohn, celulitis ulcerosa, gastroenteritis. ➔ Déficit congénito: intestino delgado no produce lactasa Va a depender de la edad, genética, procesos patológicos. Esto está asociado a la edad, a la genética y a procesos patológicos. Los síntomas son trastornos intestinales como flatulencias, diarrea y dolores intestinales. Estos van a estar causados por la fermentación de la lactosa por población microbiana del intestino, estos utilizan la lactosa para el metabolismo y generan una serie de compuestos que provocan los síntomas. En los lactantes el porcentaje de actividad de la lactasa es del 100% salvo que tengan una patología, pues se alimentan de leche principalmente. A medida que envejecemos aumentamos la intolerancia y, si en este proceso, dejamos de beber leche, se aumenta aún más esa intolerancia. 3.2. HIDRÓLISIS ENZIMÁTICA DE LA LACTOSA: LACTASA O BETA-GALACTOSIDASA La enzima que se usa es la lactasa o beta-galactosidasa (C.E.3.2.1.23), que hidroliza el enlace β-(1,4) del disacárido β-D-galactopiranosil (1,4) D-glucopiranosa. Se libera galactosa y glucosa. Estas enzimas pueden ser de origen bacteriano, levaduras o mohos, aunque principalmente se utilizan para fines industriales las de levaduras y mohos. Algunos microorganismos de uso industrial son: Industrialmente, se prefiere el uso de enzimas procedentes de levaduras y mohos. Las actividades lactasas de levaduras y mohos se diferencian en el pH, temperatura, inhibición por galactosa y cationes activadores o inhibidores (no hace falta saber cuáles son) EXAMEN (TABLA DIFERENCIAS) En función de esto, si tuviéramos que hidrolizar la lactosa en la leche utilizamos la de levaduras. Sin embargo, si obtenemos un suero procedente con un tratamiento ácido utilizamos la fúngica. Las levaduras se utilizan para deslactosar la leche por el pH neutro. En cambio para la precipitación de proteínas del lactosuero, se necesita un pH ácido por lo que se utilizará lactasa de moho. Algunos ejemplos del origen son: 3.2.1. Efectos de la acción de la lactasa No solo proporciona leche y productos lácteos para las personas intolerantes, sino que también por la acción de la lactasa se obtienen otras características: - Incremento del poder edulcorante: galactosa + glucosa. Se reduce la cantidad de sacarosa añadida y aumenta el sabor dulce sin aumentar el valor calórico. En productos no deslactosados se debe añadir mayor cantidad de sacarosa, aumentando el valor calórico, por lo que es más rentable eliminar la lactosa de la leche. - Incremento de la solubilidad: reducción de los cristales de lactosa (se forman al congelarse pues son poco solubles en agua). Disminución de la textura arenosa (productos con alta concentración de sólidos). Un ejemplo es el helado, cuando nos da sensación arenosa.  - Incremento de los azúcares fermentables: aprovechamiento por microorganismos (yogur,queso: reducción de tiempos de fermentación). - Efecto antimicrobiano: participación en el sistema lactoperoxidasa por presencia de glucosa en el medio. 3.2.2. Aplicaciones comerciales de lactasas Las lactasas de mohos se utilizan para aquellos procesos en los que se haya acidificado la leche o en productos acidificados: - Tratamiento de lactosuero ácido procedente de la elaboración de quesos y la precipitación de proteínas por disminución del pH (caseína → 4,6) para obtener fructosa o glucosa a partir de lactosa. - Tratamiento de permeado de lactosuero ácido. Las lactasas de levaduras se utilizan para: - Leche pasteurizada, condensada, UHT (sistema tetra-lacta). - Elaboración de productos lácteos saborizados. - Elaboración de dulce de leche. - Tratamiento de lactosuero dulce (pH 7). - Tratamiento de permeado de lactosuero dulce - Elaboración de helado - Elaboración de yogur 3.3. MÉTODOS DE HIDRÓLISIS DE LA LACTOSA La leche puede ser tratada con tres alternativas para eliminar la lactosa: enzima libre, inmovilizada o que esto corra cargo del consumidor. A nivel industrial. En el mercado se comercializa leche pasteurizada y UHT. 3.3.1. Enzima libre En la leche pasteurizada se coloca la enzima libre en el envase, donde se producen la hidrólisis y la acción enzimática. Los preparados enzimáticos que se usan deben estar libres de actividad proteolítica (si se cuela alguna proteasa en los procesos de purificación se va a llevar a cabo la proteólisis de otras enzimas). En la leche UHT (esterilización) la enzima se añade a un tanque donde estará la leche a tratar. Se desarrolla la acción enzimática y la hidrólisis y posteriormente se trata a alta temperatura para conseguir la esterilización total e inactivación enzimática. Procesos industriales en los que se utilizan diferentes tratamientos para la leche: 1. Leche pasteurizada desde enzimas no estériles (menos purificadas): en este caso, se puede observar el interés que se presenta frente a las enzimas que trabajan a bajas temperaturas. 2. Enzima purificada pero no es esteril. La enzima está activa desde el momento en el que se añade hasta que la consumimos, no necesita un proceso de activación. 3. Enzima purificada y esteril. En los tres casos vamos a obtener leche sin lactosa a partir de leche fresca. 3.2.2. Enzima inmovilizada Se debe inmovilizar una betagalactosidasa de levaduras mediante atrapamiento en fibras de triacetato de celulosa. Se usa un reactor de flujo pistón (columnas) en el que se trabaja a baja temperatura (7ºC) y con un tiempo de residencia hasta alcanzar la hidrólisis del 75% de la lactosa. Los problemas asociados son la contaminación microbiana (por eso se trabaja a 7ºC para evitarlo) y dificultad de inmovilización (alta sensibilidad de lactasa). 3.2.3. Consumidor. LactAid (K. lactis), Lactase, Dairy Ease. Se venden en tabletas de betagalactosidasa. 4. BIO-PROTECCIÓN CON ENZIMAS En la industria láctica se pueden utilizar dos tipos de enzimas para la bioprotección: - Lisozima: de origen microbiano, limita el crecimiento de Clostridium en quesos madurados. - Lactoperoxidasa: se utiliza como método de conservación de la leche. En el mundo desarrollado no se utiliza tanto pues existen otros mecanismos de conservación o enfriamiento pero tiene gran importancia en países subdesarrollados. 4.1. LACTOPEROXIDASA. Sistema natural. En la leche se encuentra esta peroxidasa que hidroliza el peróxido de hidrógeno a agua y oxígeno y, en presencia de H2O2, también oxida el tiocianato (SCN-). Se encuentra directamente en la leche, no se necesitan microorganismos o inmovilizarla (también se encuentra en la saliva). Los grandes productores de leche consumen el SCN- (tiocianato, presente de modo natural en la leche) a través de los vegetales y el H2O2 aparece por acción de los glóbulos blancos (aunque podría añadirse). Además el hipotiocianato (OSCN-) tiene actividad antimicrobiana. Es decir, este sistema es un antimicrobiano natural. Interviene la enzima lactoperoxidasa de la propia leche en la transformación de SCN- a OSCN-. Este sistema natural, se puede llevar a cabo por el hombre por la adición del H2O2 (1ml por cada 100l de leche). Incluso de forma industrial por la intervención de tres enzimas (lactasa, glucosa oxidasa y lactoperoxidasa ya presente en la leche), pues es ilegal añadir solo H2O2. Estas enzimas (lactasa y glucosa oxidasa) pueden estar inmovilizadas covalentemente en: - Vidrio poroso: lactasa + glucosa oxidasa de A.niger a pH 4 (no adecuado para la leche). - Partículas de nylon: Con lactasa de K. lactis (levadura) y glucosa oxidasa de A. niger. Con pH 6,5-7 (pH óptimo de la lactasa). Es el método más adecuado. Las aplicaciones del sistema lactoperoxidasa-tiocianato van más allá de su uso en la leche. Por ejemplo, se utilizan en frutas y hortalizas, pastas de dientes, enjuagues bucales… 4.2. LISOZIMA Se encarga de la hidrólisis del enlace β-1,4 del N-acetilmurámico y N-acetilglucosamina (pared celular de bacterias Gram +). Esto permite atacar y eliminar los Gram+ de la leche sin necesidad de utilizar antibióticos. El origen principal de esta enzima es la clara del huevo de gallina y leche, añadiéndose directamente a la misma para que actúe sobre la lactosa. Aplicaciones: Se utiliza para la elaboración de queso y para la prevención de la hinchazón tardía en queso por bacterias ácido butíricas Clostridium tyrobutiricum (gram+). Estas bacterias a partir del ácido láctico, producen butirato, CO2 y H2 que producen una hinchazón del queso y alteraciones del olor debido a los ácidos orgánicos volátiles (butírico y acético). La lisozima se ve inhibida por NaCl y pH altos. Se debe aplicar antes que el salado del queso y se retiene en la cuajada por la asociación con caseínas alfa y beta. 5. PROTEÍNAS DE LA LECHE Están formadas principalmente por una tipología denominada caseínas (79,5%) y por las proteínas del lactosuero (19,3%). Al elaborar el queso se separan las coaguladas (cuajada) del agua (lactosuero). En el lactosuero no solo hay lactosa, agua y minerales sino que también hay proteínas. Las mayoritarias son las caseínas, y son las principales formadoras del queso. Κ-Caseína es la más importante pues le da la estructura al queso, tiene efecto estabilizador. Solo hay que tener en cuenta que las alfa caseína son las más abundantes mientras que las K-caseínas se encuentran en menor proporción. 5.1. CASEÍNAS Las caseínas son las principales proteínas de la leche, las cuales quedan tras la eliminación del agua. Hay tres tipos α, β y κ. Se diferencian en la distribución desigual de aminoácidos que dan carácter hidrofóbico o hidrofílico, la presencia de grupos seriles y la afinidad por el calcio (alfa y beta > kappa). Estas caseínas se organizan formando submicelas y posteriormente, agregados llamados micelas (estructura globular formada por muchas submicelas). Las micelas tienen un exceso de cargas negativas en la superficie, lo que permite que no se unan entre ellas y se mantengan en suspensión. El color blanco de la leche, se debe a las caseínas. Las características de las propias caseínas son las que van a indicar cómo se van a estructurar en micelas y submicelas. Son las siguientes: Las caseínas alfa tienen muy poca solubilidad comparadas con la caseínas kappa. y esa solubilidad en agua viene determinada por el contenido en cadenas no polares. - Las caseínas alfa tienen una porción hidrofóbica y otra hidrofílica. Estas son poco solubles porque son muy hidrofóbicas. Si forman parte de la leche debe haber algunos mecanismos que permitan solubilizarlas, como la interacción entre las partes hidrofóbicas de las caseínas. -  - Las caseínas kappa tienen una porción muy hidrofílica y otra muy hidrofóbica. Esta se va a encontrar en la superficie permitiendo que moléculas muy hidrofóbicas sean solubles o se encuentren solubilizadas. - Las caseínas beta cuentan con dos porciones hidrofóbicas, y una hidrofílica. Por esta razón, la alfa y la beta caseína se encuentran en el interior de la micela, mientras que las kappa son las que la recubren permitiendo la interacción y la solubilización. La elaboración de queso, yogur… consiste en desestabilizar estas estructuras que forman las caseínas, a partir de la adición de ácidos (grupos H+). Esto hace que la micela, que tiene agua en su interior, se vaya comprimiendo y expulse el agua al exterior, que es lo que forma el lactosuero. *El calcio al ser un catión divalente sirve para unir micelas que tienen fósforo entre ellas. Sirve para dar estabilidad a la estructura. 5.1.1. Micelas de caseínas Están constituidas por los tres tipos de caseínas, caseínas derivadas, fragmentos peptídicos, compuestos salinos (calcio y fosfato), citrato y una fracción glucosídica. Se forman por el entrecruzamiento entre submicelas formadas por P, Ca, Citrato y zonas oscuras (regiones no ligantes de la kappa caseína). La kappa caseína limita el crecimiento de la micela puesto que no puede participar en la unión de submicelas debido a su baja fosforilación (se encuentra glicosilada con un oligosacárido). De este modo, la superficie exterior de la micela está formada por submicelas con un alto contenido en kappa caseína (se interpone entre la interfase agua-proteína, con la parte hidrofóbica en contacto con las otras caseínas y la hidrofílica con el agua). La parte hidrofílica con carga negativa de las micelas da estabilidad debido a las cargas electroestáticas. La estabilización de las micelas se debe al exceso de cargas negativas que provocan una repulsión electrostática fuerte. Además, fijan una gran cantidad de agua creando una esfera de hidratación que aumenta la estabilidad. Sin embargo, ésta depende de la composición de la fase acuosa (pH, cantidad de calcio, fosfato y citrato) y la composición de las micelas (fosfato cálcico coloidal y proporción de caseínas). 5.1.2. Agentes desestabilizantes de las micelas. A) Acidificación natural o artificial. Se desestabiliza por la disminución de cargas en los grupos ácidos de las caseínas. Esto hace que se reduzca el potencial de carga superficial y el nivel de hidratación, y aumenta la solubilidad de las sales (Ca y P) en la fase acuosa. Además, se forma una red proteica insoluble (pH 4,6 provoca la precipitación de las proteínas al neutralizar todas las cargas) por uniones intermoleculares electrostáticas e hidrofóbicas. Todo ello produce la agregación de micelas. Deja de existir la repulsión entre micelas, produciéndose un agregado y la precipitación. Con este tipo de coagulación obtenemos el queso o el yogur. B) Coagulación enzimática. Puede ser: - Animal: Quimosina y pepsina. Tienen alta especificidad por la hidrólisis de la kappa caseína, reducen la carga superficial de la micela y el nivel de hidratación y son adecuadas para la textura y el sabor de los productos además de poseer altos rendimiento. - Microbianas y vegetales: hidrólisis específica, sobre cualquier enlace peptídico y cualquier caseína. Tiene importancia sobre los rendimientos que se tienen.  I. QUIMOSINA, RENINA (C.E. 3.2.1.17) Se encarga de la hidrólisis del enlace peptídico 105-106 de la caseína kappa además de otros enlaces de caseínas (pero es específico).Es la más usada para la elaboración de quesos. Procede del cuajar de rumiantes lactantes y de microorganismos (GMO: quimosina recombinante). En agua, desestabiliza la estructura y produce la agregación en un entramado tridimensional de las caseínas. En el queso, encontramos una estructura tridimensional que retiene agua en su interior y debe ser eliminada (proteínas del lactosuero). Se hace en recipientes de acero inoxidable con agua a la temperatura óptima para la enzima que se va a utilizar. Una vez la leche está en el recipiente se le añade el agente coagulante líquido (enzima soluble líquida). Es un tanque agitado. Una vez producida la hidrólisis se obtiene una cuajada, se elimina toda el agua mediante el cortado de la cuajada (pérdida de suero) y se obtiene separar los gránulos de proteína y el lactosuero separado. Problemas asociados a enzimas de origen animal: No suficiente fuentes de producción de enzimas (animales lactantes sacrificados). Se proponen alternativas de quimosina en animales adultos no lactantes, disminuye la quimosina (dieta diferente a la leche hace que se reduzca). Los rendimientos de producción de queso son diferentes, disminuyen.  II. OTROS COAGULANTES COMERCIALES Sensibilidad en la temperatura de las enzimas microbianas son importantes porque al ser enzimas inespecíficas no se podría detener la reacción enzimática y obtendríamos fragmentos de distintos tamaños modificando el producto. Si son sensibles a la temperatura, una vez realizada la hidrólisis que se quiere, se puede detener la reacción. Se usan mucho en quesos que tienen proteólisis no controladas y no dirigidas, modificando la estructura del queso y dando la textura en crema que poseen algunos. En los quesos se controlan las reacciones modificando las temperaturas de reacción, bajándolas por debajo de la óptima. La importancia de utilizar una enzima u otras radica en: - Rendimiento (a partir de 100 litros de leche se obtiene un queso con el cuajo de ternera, para el resto de enzimas se necesita más cantidad de leche para obtener la misma cantidad de queso) Para elaborar un queso con cuajo de ternera necesitaríamos 10 L de leche, sin embargo, para elaborarlo a través de la endothiapepsina necesitaríamos 11 L de leche debido a que tiene una pérdida de rendimiento. Es decir, se necesita una mayor cantidad de leche para conseguir el mismo efecto que con la quimosina. - Características sensoriales: péptidos hidrofóbicos producidos por una hidrólisis indiscriminada dan un sabor amargo que no es lo deseado. Los coagulantes microbianos son más proteolíticos que el cuajo animal pudiendo producir péptidos hidrófobos que aporten un sabor amargo. Por tanto, se va a percibir una disminución del rendimiento (por el productor) y un sabor amargo (por el consumidor). Debido a la intensidad de la proteolisis se observa esa textura más cremosa y ese sabor intenso.  Proteolisis no específica en kappa-caseína Proteólisis no específica de las caseínas kappa, alfa y beta 6. MADURACIÓN DEL QUESO: CAMBIOS BIOQUÍMICOS Las proteínas van a sufrir procesos de proteolisis intensa, mientras que los lípidos van a sufrir inicialmente procesos de hidrólisis del enlace éster. Fermentos lácticos responsables de las transformaciones de los azúcares, proteínas y lípidos. 6.1. PROTEÓLISIS Se realiza por las proteasas de la leche (plasmina), el metabolismo microbiano y las proteasas añadidas durante la coagulación (coagulantes y otras). Pueden ser intra o extra celulares que son usadas por los fermentos lácticos (microorganismo). La primera etapa de hidrólisis que sufre una proteína es en la etapa de coagulación, precipitando toda la proteína y formando una cuajada. Posteriormente, se producirán cambios a péptidos o incluso a aminoácidos. A partir de todos los productos se producirán una serie de cambios químicos que transforman los aminoácidos en distintos compuestos. Estos compuestos determinarán, por ejemplo, los olores de los diferentes quesos. Las degradaciones de los aminoácidos son principalmente de origen microbiano, por lo que es difícil intervenir en la maduración. En industria se pueden hacer maduraciones aceleradas, mediante la adición de productos, reduciendo el tiempo de maduración (de manera natural solo con microorganismos puede tardar años en madurar el queso). Añadiendo las enzimas, se evita la curva sigmoide de crecimiento que tienen los microorganismos. Distintas transformaciones (caseínas a péptidos grandes a péptidos medianos…) por la adición de diversos productos (cuajo, proteasas…). Las consistencias más líquidas se deben a procesos más rápidos. Como hemos mencionado anteriormente, el problema del tratamiento enzimático es que algunos de los péptidos tengan naturaleza hidrofóbica y posea un sabor amargo. Es decir, las proteasas inespecíficas dan productos con un sabor amargo incrementado. Los aminoácidos obtenidos de la proteólisis se transforman por diversas reacciones en los compuestos responsables de los aromas del queso. Son rutas sobre las que no se pueden actuar, pero si se pueden modificar los precursores. *Slurry: hacer una pasta a la cual se somete a temperatura alta para que se lleven a cabo los procesos. Al aumentar la temperatura no solo se activan las enzimas añadidas sino que también acelera el crecimiento de los microorganismos, esto hace que los quesos maduren en menor tiempo, adquiriendo características parecidas a los quesos maduros pero no iguales y abaratando los costes. La utilización de GMO no está bien visto y tiene problemas legales. Industrialmente, la adición de enzimas es la forma más utilizada. Modificando la transformación de proteínas y lípidos con enzimas proteolíticas (no las encargadas de coagular la leche) y lipasas para que se formen ácidos grasos libres que se transformarán en aldehídos y cetonas. Modificación de productos añadiendo distintas enzimas en cantidades adecuadas para conseguir distintos aromas. Quesos industriales: se observan unas líneas o canales que se usan para la introducción de las enzimas o incluso de aire dependiendo de si los microorganismos son aerobios o no. Disminuyen el tiempo de maduración. 6.2. INCORPORACIÓN DE ENZIMAS AL QUESO El gran problema de la adición de enzimas a la cuajada es la necesidad de conseguir una distribución homogénea. Esto depende de la fase en la que se incorporen: - Fases iniciales de elaboración: mejor distribución de la enzima, escasa retención en la cuajada (al cortarla la enzima se va disuelta en el agua) y elevada concentración en el suero (pérdidas económicas e inutilización del suero debido a la modificación de sus características). - Fases finales de elaboración: cuando ya está la cuajada pero la distribución no es homogénea (alto pm y baja difusión) y adición a la cuajada prensada (mediante la incorporación de la sal junto con las enzimas, por spray o inyección). - Encapsulación de enzimas: en matrices que vayan a sufrir una degradación con el tiempo, como gelatina formolada o cápsulas de grasa, para que se liberen paulatinamente. 6.3, ENZIMAS UTILIZADAS PARA LA ACELERACIÓN DEL PROCESO 6.3.1. Proteasas Producen la hidrólisis de enlaces peptídicos y la liberación más o menos grandes. El origen es microbiano. 6.3.2. Lipasas Triacilglicerol acilhidrolasa. Hidrolizan el enlace éste glicerol (glicerina) y ácidos grasos. Se produce la liberación de ácidos grasos libres, mono y diacilglicerol y glicerol. Tienen origen animal y microbiano. El problema de las proteasas es la obtención de péptidos con sabor amargo. Hay que decidir el tipo de proteasa y la proporción. Todos los componentes juntos modifican el aroma. También se pueden usar peptidasas o enzimas desamargantes. El tratamiento de la hipertensión arterial, de las insuficiencias cardíacas crónicas y también de la enfermedad renal crónica forman parte de una serie de reacciones que regulan la presión sanguínea: el sistema renina-angiotensina-aldosterona. PREGUNTAS EXAMEN Diferencias entre las lactasas fúngicas y de levaduras: - Varían en lo que se refiere en su pG de actuación temperatura de actuación y si sufren inhibición por producto o si influyen  TEMA 10: ENZIMAS EN LA INDUSTRIA CÁRNICA 1. ACIDIFICACIÓN MUSCULAR POST-MORTEM Inmediatamente después de la muerte del animal, los músculos aún contienen ATP y un de pH de 6,7-7,2, por lo que el músculo es aún extensible por un tiempo. Sin embargo, la consecuencia más inmediata del sangrado es el fallo en el aporte de oxígeno transportado por la sangre a los músculos y por tanto la caída del potencial de oxidación-reducción, se da un proceso denominado glucólisis anaerobia post-mortem. En consecuencia, el sistema enzimático citocromo no puede funcionar y la síntesis de ATP por esta vía es imposible. Por acción de la ATPasa de la miosina disminuye el nivel de ATP, liberando simultáneamente fosfato inorgánico que estimula la conversión del glucógeno (en condiciones normales se degradaría a dióxido de carbono y agua, con generación de ATP) en ácido láctico, disminuyendo el pH, llegando a valores de pH de 5,5-5,8. La síntesis de ATP por glicólisis anaerobia no permite mantener el nivel de ATP, y al descender éste hasta casi desaparecer se forma actomiosina y se produce la inextensibilidad característica del rigor mortis. Esta unión puede ir acompañada o no de contracción muscular, pero se manifiesta en la rigidez cadavérica que le caracteriza. Después de la muerte, periodo post-mortem se produce: - Falta de regulación nerviosa y hormonal - Falta de aporte de nutrientes - Falta de aporte de oxígeno - Alteración del equilibrio osmótico La baja disponibilidad de ATP también incrementa la dificultad para mantener la integridad estructural de las proteínas, al mismo tiempo que el bajo pH, causado por la acumulación de ácido láctico, favorece su desnaturalización. La desnaturalización frecuentemente está acompañada por la pérdida de la capacidad para retener agua y la caída del pH, que se aproxima al punto isoeléctrico de las proteínas miofibrilares. Ambos fenómenos causan exudación. El inicio del acortamiento y la pérdida de extensibilidad se producen simultáneamente y a un pH muy elevado, coincidiendo también con el momento en que la concentración de ATP empieza a descender como consecuencia del agotamiento de las reservas CP (creatín-fosfato). Esta última es una molécula de creatina fosforilada que tiene como función almacenar energía en el músculo esquelético. Tanto el final del acortamiento como el de la pérdida de extensibilidad se producen en los músculos cuando la concentración del ATP es prácticamente cero. Este es el momento en que se considera finalizado el proceso de instauración del rigor.  2. INSTAURACIÓN RIGOR MORTIS Se denomina como la unión irreversible de actina-miosina (no ATP). En el proceso de rigor mortis se dan una serie de cambios físicos como son la dureza, el acortamiento muscular, cambio de color por transformación de oxihemoglobina en miohemoglobina y se produce un cambio de temperatura. También se dan una serie de cambios físico-químicos: disminuye pH, la relación oxidación –reducción y la capacidad de retención de agua (CRA). Y por último, también se producen cambios químicos: disminuye concentración de glucógeno, aumenta el de lactato, varían las concentraciones del ADP y el AMP y de inosina. Cuando hay una contracción muscular se produce un acortamiento del sarcómero. Si esa contracción se mantiene, la fuerza del mantenimiento de ese acortamiento va disminuyendo a medida que pasa el tiempo de contracción. Para dar lugar a esa relajación se produce una acción enzimática que se verá a continuación. 3. TRANSFORMACIÓN DEL MÚSCULO EN CARNE Se denomina maduración al proceso que se produce a partir del rigor, durante el período de tiempo en el que se mantiene la carne a temperaturas de refrigeración hasta su consumo. La transformación del músculo en carnes se produce por un proceso proteolítico llevado a cabo por las proteasas musculares, principalmente por las calpaínas (proteasa dependientes de calcio, se localiza en las miofibrillas de la región del disco Z) y las catepsinas (enzimas lisosomales que interviene en la proteolisis de las fibras musculares produciendo mayor terneza de esta, se encuentran en los lisosomas y son liberadas cuando desciende el pH tras el sacrificio), estas son enzimas endógenas. Una vez que se ha completado el rigor mortis, la rigidez del músculo desaparece gradualmente durante este proceso de maduración. Este consiste en mantener la carne fresca a una temperatura superior al punto de congelación, para llevar a cabo una serie de reacciones que van a dar como resultado un producto más tierno y aromático, como consecuencia de la intensa desnaturalización y deshidratación de las proteínas y del crecimiento microbiano. Para que el músculo contraído tuviese la textura que tiene la carne tierna, se necesita tiempo dependiendo de la especie animal de la que se trate y de la prisa que se quiera dar la industria para sacarla al mercado. Cuanto mayor es la proteólisis natural que sufre la carne más tierna es esta. Como la maduración natural de la carne no siempre es posible por el tiempo que necesita, la industria busca alternativas. La alternativa casera para el ablandamiento es dar con un mazo hasta el ablandamiento de la carne.  4. RESOLUCIÓN DEL RIGOR MORTIS Y MADURACIÓN DE LA CARNE La maduración de la carne se debe principalmente a una proteólisis accionada por las enzimas proteolíticas musculares, es decir, una degradación de las moléculas proteicas de alto peso molecular en otras más simples; también hay una limitada degradación del tejido conectivo. Para que se produzca el ablandamiento de la carne se necesita tiempo, por lo que para el ablandamiento de forma natural (proteólisis natural) precisa de demasiado tiempo algo que no beneficia a la industria. Por ello, se han diseñado proteólisis artificiales para optimizar el tiempo y adecuarlo a la industria. Sin embargo, cuanto más tiempo se deje madurar de forma natural a una carne, mejor textura tendrá. En la siguiente imagen se muestra una lista de proteasas que son utilizadas para la maduración de la carne. 5. MADURACIÓN ARTIFICIAL DE LA CARNE La industrial busca alternativas a la maduración natural de la carne. Para la rotura del sarcómero de las fibras musculares la industria utiliza otro tipo de proteasas. Las principales proteasas que se suelen utilizar en la industria son proteasas vegetales, como son la Ficina que procede de Ficus carica (higo), la papaína procedente de carca papaya (papaya) y la bromelaína procedente de ananas comosus (piña). Más o menos todas estas proteasas vegetales guardan el mismo rango de actividad, es decir, todas son activas a temperaturas altas con lo que son idóneas para utilizarlas en carnes que necesitarán un proceso térmico previo. Por tanto, las temperaturas óptimas son temperaturas altas. La gran diferencia entre estas enzimas es cuál es su sustrato idóneo. Ya que en el músculo tenemos las proteínas miofibrilares (actina y miosina) y otras proteínas bastante abundantes que sirven de soporte a la estructura muscular de la fibra (colágeno). Para que una carne sea tierna se deberá elegir la papaína. La dureza que aportan las fibras musculares y el colágeno son distintas: la dureza primaria que nosotros notamos cuando masticamos se debe a las fibras musculares; y cuando nosotros tenemos que tirar de la carne esa dureza se debe al colágeno. Estas imágenes muestran la fuerza que se debe aplicar a la carne tratada con cada una de estas enzimas para conseguir cortar las fibras musculares. 5.1 PAPAÍNA Es la enzima más utilizada. Esta va a hidrolizar los enlaces peptídicos. Según su mecanismo de acción son Cisteinil-proteinasa y es la proteasa modelo con este mecanismo. A pH 4-8 y temperatura máxima de 60-65ºC su actividad es óptima. Son enzimas exógenas vegetales procedentes de la papaya (papaya carica). Se obtiene por purificación del zumo lechoso (látex) coagulado, proveniente de ligeras incisiones que se practican en la superficie de la papaya. El uso de esta enzima para el ablandamiento de la carne es antiguo ya que los indígenas cubrían la carne en hojas de papaya para obtener un producto más blando. En cuanto a las reacciones que catalizan son hidrólisis de polipéptidos, los cuales los transforma en moléculas polipeptídicas más pequeñas, ya que rompen el enlace peptídico. Posee amplia especificidad ya que cataliza hidrólisis de polipéptidos con estructura parecida a la de la imagen. El residuo R puede estar sustituido por cualquier aminoácido a excepción de la valina. La acción de la papaína es dependiente de pH, concentración de enzima y temperatura. El principal problema es conseguir una distribución uniforme a través de todo el tejido. En cuanto a las aplicaciones de la enzima encontramos: - Inmersión en solución con papaína a una concentración determinada. Esto se lleva a cabo post-mortem. - Aspersión de la enzima: en forma de polvo (0,1 g de la preparación industrial de papaína por kg de carne) o en forma de solución (5-10 ppm de papaína comercial). - Inyección en pieza cárnica. Inyección con sistema multiagujas de solución de papaína (2-3% (v/p) de solución 0.005% papaína). - Inyección en el animal (Inactivación por catalasa-H2O2) 30-50 min antes de sacrificio. Se inyecta en sistema circulatorio del animal. En esta imagen vemos las etapas que tienen lugar en el músculo al inyectarle al animal la papaína antes de la muerte. Existen unas sales que se venden como especias llamadas sales entiernizadoras, también conocidas como sales para tiernizar o suavizar la carne. Estas son unas sales compuestas por sal (cloruro de sodio) y papaína, en polvo generalmente. La manera de usar es es polvorearlas sobre cortes de carne medianamente gruesos o delgados para dejarlas actuar unos minutos. La papaína rompe los tejidos conjuntivos de la carne. Lo bueno de esta técnica es que da a la carne un sabor algo más puro que con los jugos de fruta. Estas sales se encuentran disponibles en cualquier tienda de comestibles o supermercados. Los problemas asociados a la utilización de enzimas vegetales para ablandar la carne, como dijimos anteriormente, es conseguir una distribución uniforme mediante los mecanismos de difusión. Esto va a depender de: Tiempo, Temperatura, Concentración de NaCl, Concentración de enzima. El método de inmersión presenta el problema de difusión no homogénea. Lo que sucede es que en las capas más superficiales de la carne se produce un excesivo ablandamiento y en el interior apenas se produce ablandamiento. También existen otros problemas como son la decoloración de la carne y el desarrollo de sabores residuales. En el método de inyección de la enzima también existen desventajas. La más importante es la aparición de zonas de elevado ablandamiento en las zonas de inyección. Si la inyección de la enzima se realiza al animal vivo existe la duda de si hay sufrimiento para el animal o no. Por tanto, esta forma de ablandamiento genera controversia. 5.2 TRANSGLUTAMINASA La transglutaminasa (E.C. 2.3.2.13) es una transferasa que tiene el nombre sistemático de protein-glutamina-γ-glutamil transferasa. Esta enzima cataliza la reacción de transferencia de acilos entre los grupos γ-carboxiamida de residuos de glutamina y aminas primarias, grupos ε-amino de la Lys o agua. Estas enzimas son originarias de la fermentación de un microorganismo: Streptoverticillium mobaraense. Inicialmente, se extraía de tejidos u órganos, pero en escasa cantidad y de una calidad media y su aplicación en alimentos era difícil. El descubrimiento en 1970 de la cepa Streptoverticillium St. (mobaraense)ha permitido su producción industrial. Es una enzima extensamente presente en la naturaleza (hígado y músculos de los mamíferos y en ciertos tejidos vegetales), que ha aportado propiedades físicas revolucionarias en el ámbito de la tecnología de los alimentarios Cuando un grupo ε-amino de lisina actúa como receptor de grupos acil, resulta en un proceso de polimerización y un entrecruzamiento molecular de las proteínas vía formación de enlaces ε-( γ-glutamil) lisina. Esto ocurre mediante un intercambio de los grupos ε-amino de los residuos de lisina por amonio en el grupo carboxiamida del residuo de la glutamina en la molécula de proteínas. En ausencia de aminas primarias, el agua puede adoptar el papel del aceptor de grupos acil, resultando en la desaminación de los grupos γ-carboxiamida de residuos de glutamina para formar ácido glutámico. Los aminoácidos conservados que forman el sitio catalítico de la transglutaminasa son Cys, His y Asp. La TG cambia las propiedades físicas de las estructuras de proteínas contenidas en los alimentos. Por lo tanto, los parámetros de textura tales como la elasticidad o la resistencia de los alimentos pueden ser influenciados positivamente o pueden surgir productos nuevos e innovadores. La TG usa el grupo ε-amino de residuos de lisina en las proteínas unidas como aceptor de acilo y cataliza la formación de reticulaciones inter e intramoleculares (ε (γ-glutamil) lisina) a residuos de glutamina. A diferencia de otras enzimas utilizadas industrialmente (por ejemplo, amilasas y proteasas), que dividen un sustrato en fragmentos más pequeños, TG expande cadenas de proteínas más grandes asociaciones de proteínas. De esta manera, las propiedades de textura de los alimentos pueden ser influenciadas positivamente y se pueden crear nuevos productos. Los enlaces isopeptídicos producidos* son estables en una amplia gama de temperatura y pH. Las transglutaminasas se producen naturalmente en muchos organismos. Se encuentran, entre otros, en los músculos de los peces y en los microorganismos. *Enlace isopeptídico: un enlace químico en el que los átomos implicados comparten pares de electrones. Los enlaces isopeptídicos son más estables que otras formas de enlaces químicos (por ejemplo, enlaces de hidrógeno). 5.2.1. Fuentes de la transglutaminasa 1) Vegetales. No se utilizan en industria por: Costos de producción, regulaciones para alimentos, aceptación por consumidor. 2) Animal. No se utilizan en industria por: Costos de producción, regulaciones para alimentos, aceptación por consumidor - Factor XIII (necesidad de trombina, coloración del producto) - TGasa hepática (cobaya) - Pescado 3) Microorganismos A. Manipulación genética de: (No se utilizan en industria por: Costos de producción, regulaciones para alimentos, aceptación por consumidor.) a. E. coli: TGasa de hígado de cobaya, TGasa de Streptoverticillium, TGasa de pescado. b. Levaduras: Factor XIIIa humano, TGasa de Streptoverticillium B. Streptoverticillium mobaraense (fermentación) 5.2.2 Características de transglutaminasa Es una enzima extracelular, cuyo pH óptimo se encuentra entre los 5-8 , aunque también es activa a pH 4 y 9, y su temperatura óptima es, aproximadamente, 50ºC (50ºC 10 min). También es activa a 10ºC. Esta enzima posee múltiples sustratos. Las proteínas (p. Ej., Caseinatos, gelatinas) contienen muchas estructuras que son un buen sustrato para TG. Las proteínas que contienen muchos residuos de lisina y glutamina (proteína de soja, trigo) también son buenos sustratos: - Globulinas de legumbres - Gluten de trigo - Proteínas de clara y yema de huevo - Actina - Miosina - Caseínas - alfa-lactoalbúmina - beta-lactoglobulina Existen dos tipos de transglutaminasa, las calcio dependientes, las cuales se encuentran en el hígado y plasma de mamíferos, en pescados y plantas (transglutaminasa tisular); y las calcio no dependientes, producidas por la fermentación de algunos microorganismos como Streptomyces cinnamoneum y Streptomyces mobaraensis. Estas últimas son las más utilizadas comercialmente Los inhibidores de la enzima son: Cu2+, Zn2+, Pb2+, Li+. Estos se unen al grupo tiol de Cys del centro activo de la enzima. TG es una enzima SH con cisteína como centro activo. La actividad de la enzima es inhibida por reactivos que modifican el grupo SH. La enzima es también sensible a la oxidación (presencia de un absorbedor de oxígeno). 5.2.3. Aplicaciones de la transglutaminasa El uso de la enzima TG ofrece diversos beneficios para las empresas de alimentos y los consumidores finales. En panadería y productos lácteos, la preparación de ACTIVA® mejora la textura. En los productos cárnicos procesados, como la salchicha emulsionada y el jamón cocido, mejora la textura y aumenta la conectividad, disminuyendo así la pérdida durante el proceso de fabricación. En carne y pescado, la preparación de ACTIVA® permite combinar partes de carne / pescado de calidad, disminuir la pérdida y el desperdicio y, en consecuencia, reducir los precios de los productos finales. Esta es una contribución importante a una cadena alimentaria responsable y sostenible. Esto también ayuda a reducir los efectos ambientales negativos de la agricultura al maximizar el uso de los alimentos que se producen. Por tanto las aplicaciones de la TG son: Entrecruzamiento de proteínas de distintos orígenes, esto permite una modificación de la funcionalidad. Gelificación de proteínas en frío Conjugación covalente de caseínas/globulinas de soja con ovomucinas, permitiendo un aumento de la actividad emulsificante. Conjugación caseínas-gelatina que permite el aumento de la solubilidad en pH ácidos. Incorporación de aminoácidos o péptidos en alimentos proteicos, esto permite corregir deficiencias nutritivas de estos alimentos. Caseínas/proteína de soja: adición de Met y Lys (limitantes) 5.2.4. Biodisponibilidad de la transglutaminasa Los enlaces Glu-Lys están presentes de modo natural en carne, pescado, mariscos y jamón, la carne cocinada( fritura, cocción, asado), presenta niveles de enzima superiores que en fresco. Sin embargo no se encuentra presente en leche ni productos lácteos (ausencia de TGasa en leche). La degradación de la enzima se va a llevar a cabo por una serie de reacciones, que son: 1) Hidrólisis de enlace Glu-Lys, esto se produce en el intestino. 2) En el caso de ausencia de hidrólisis, se va a producir la absorción de los enlaces GluLys y van a ser degradados en el hígado por la γ-glutamina ciclotransferasa y va a generar Lys + 5-OxoPro. Este 5-OxoPro se va a transformar en glutamato por la enzima 5-oxoprolinasa dependiente de ATP. En el caso de elevadas concentraciones de Glu-Lys se va a producir un alto consumo de ATP en el hígado y esto va a provocar la aparición de la enfermedad hepática. *El problema que surge con esta enzima es que puede no ser reconocida por el organismo y ,por tanto, tomarla como un tóxico. Resultado de acción de transglutaminasa endógena Como hemos dicho va a ser más activa en alimentos cocinados debido al aumento temperatura del alimento activa la TGasa. Además el calentamiento induce formación de enlaces Glu-Lys por deshidratación química entre el grupo γ-carboxilo de Glu y grupo ε-amino de Lys. 5.2.5. Aplicación de transglutaminasa en productos cárnicos En este tema nos centraremos en la aplicación que tiene esta enzima obtenida de la fermentación microbiana en los productos cárnicos. Esta enzima va a permitir la unión de las piezas de carne a temperaturas de 10ºC, aproximadamente. Esto va a ser posible al utilizar esta enzima en conjunto con caseinato, el cual actúa como pegamento uniendo piezas de carne. Esta unión va a ocurrir independientemente de la adición de sal y fosfatos. Por tanto no es necesaria la adición de estos, por lo que se van a obtener productos sanos, bajos en sal. Las uniones que se generan van a sustituir a la grasa, que de forma natural permite la unión de fibras musculares en la carne, por tanto se obtendrán productos bajos en grasa. Además agrega valor a la materia prima. Esto va se va a aplicar también a la carne de pescado. En la imagen vemos las zonas de unión de distintas piezas de carne mediante la acción de la transglutaminasa, en lugar de grasa Por tanto, en carne, la transglutaminasa va a tener una serie de aplicaciones que se recogen en estos apartados: - Gelificación de proteínas que no se gelifican por calentamiento. - Ausencia de fusión de geles tras calentamiento a altas temperaturas. - Gelificación de proteínas en emulsiones (aceite en agua), incluso en presencia de sales o azúcares. - Incremento de la firmeza del gel tras calentamiento. - No solubilización de geles por detergentes o desnaturalizantes.