Unido Produccion-de-enzimas.docx

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL CHIMBORAZO Facultad de Ciencias Carrera: Ingeniería Química Química Orgánica II Integrantes: Mayra Bedoya, Itati Gaibor, Ariana Pino y Kattya Yánez. Semestre: Quinto “1”

Fecha: 03/06/2018

Las enzimas son catalizadores de origen biológico, muy activos en medios acuosos y en condiciones muy suaves de temperatura, presión, pH, etc. Las enzimas pueden ser de origen vegetal, animal y microbiana. Entre las enzimas de tipo vegetal, se encuentran las proteasas, carbohidrasas (las cuales descomponen residuos de azúcares de carbohidratos superiores, a-amilasas y b-amilasa. Entre las enzimas de tipo animal están las esterasa (Lipasa se produce en la mucosa gástrica, el páncreas, fosfotasas: Se obtiene de tejidos animales óseo, muscular, tripsina y quimotripsina se produce en el páncreas). Las enzimas del tipo microbiano provienen de bacterias, arqueas y de hongos. Producción de enzimas Las enzimas microbianas que se producen en mayor cantidad son proteasas. Las proteasas producidas por Cepas de Bacillus excretan metalo y serina-proteasas mientras que las restantes, también llamadas proteasas ácidas, son producidas por hongos y eucariotas superiores (Ferrero, 1995). El agente productor de amilasa son las cepas del genero Aspergillus nige que fue aislado de granos de lenteja, también en aguas de lavado de industrias cerveceras y camicas para determinar la capacidad de producción de proteasas, amilasa y de depuración de medio donde crecen, basándose en la creación de un medio de cultivo de aguas de lavado con aplicación de nutrientes que mejoren la adaptación del agente, implementándose pruebas de azucares, niveles de nitrógeno, y fosforo, las fuentes de nitrógeno son influyentes dentro de la producción de estas enzimas. El nivel de pH óptimo es de 4.95 en las amilasas a una temperatura de 50°C Además se puede producir amilasas a partir de levaduras floculantes, en un medio de cultivo agar almidón y una muestra de suplemento con amilasa salival.

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL CHIMBORAZO Facultad de Ciencias Carrera: Ingeniería Química Química Orgánica II Aplicaciones de la producción enzimática en la Industria.

Las enzimas de origen microbiano se pueden obtener a partir de levaduras, hongos y bacterias. Los microrganismos no producen las enzimas en las cantidades necesarias desde el punto de vista industrial, por lo que se debe estimular su sobreproducción. En primer lugar, se elige un microorganismo adecuado, para posteriormente realizar la manipulación genética de los microorganismos o por medio de cepas mutantes, si es una enzima extracelular no hay que romper ninguna membrana, pero si es intracelular hay que romper tanto la membrana externa como la interna, y si es periplasmática sólo la membrana externa (Hernández, 2008). La producción de enzimas microbianas a nivel industrial se lleva a cabo por 2 métodos: a) Fermentación en superficie (método Koji): solo para obtener enzimas extracelulares. b) Cultivo sumergido: se lleva a cabo en grandes fermentadores o biorreactores que controlan perfectamente las condiciones de cultivo (García, Quintero & López, 2009). En la actualidad se producen gran cantidad de enzimas microbianas utilizadas en múltiples áreas industria alimentaria, textil, farmacéutica y papelera:

Tabla Nº1. Algunas enzimas de interés industrial obtenidas por fermentación SUSTRATO

MICROORGANISMO

ENZIMA

USOS

OBTENIDA Almidón de papa, pasta de soya, malta y carbonato de calcio

Mucor miehei

Proteasa

Fabricación de queso

Almidón

Bacillus licheniformis Aspergillus oryzae Bacillus amyloliquefaciens

𝛼 − amilasa

Obtención de jarabes con glucosa, maltosa y oligosacáridos

Almidón

Aspergillus niger

amiloglucosidasa

Pectina

Aspergillus niger

Glucosa

Bacillus coagulans Streptomyces phaechromogenes Streptomyces olvaceus Streptomyces olivochromogenes

Pectinase y hemicelulasa Glucosa isomerasa

Obtención de jarabes con glucosa, maltosa y oligosacáridos Clarificación de jugos de frutas y vinos

Sacarosa

Leuconostoc mesenteroides

Dextransacarasa

Obtención de dextranas

Lactosa

Aspergillus oryzae Kluyvermyces lactis Kluyveromyces fragilis Candida pseudotropicalis

Lactasa

Obtención de glucosa y galactosa

Fuente: García, Quintero & López, 2009

Obtención de fructosa

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL CHIMBORAZO Facultad de Ciencias Carrera: Ingeniería Química Química Orgánica II Aplicaciones de la amilasa Las amilasas se dividen en dos grupos: las endoenzimas: a-amilasas y las exoenzimas:  amilasas y las glucoamilasas. En la figura 1 se muestra como el almidón es degradado a glucosa y/o otros componentes por diferentes enzimas.

Fig. 1 Degradación del almidón

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Las amilasas son muy utilizadas industrialmente para producir detergentes, así como diferentes tipos de jarabes, a partir de la a-amilasa, jarabe de glucosa, jarabe de maltosa, así como el jarabe de fructosa.

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Para la fabricación de zumos de frutas y otras bebidas, se involucran varios pasos enzimáticos: la licuefacción del almidón por la enzima a-amilasa, posteriormente viene la sacarificación, en donde se emplea la glucoamilasa, y finalmente la isomerización por la glucosaisomerasa (Montes de Oca, 2013)

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La producción de etanol a partir de desechos provenientes de almidón ya está siendo aprovechada. Se produce así no solo combustible, sino etanol para la producción de de bebidas de bajo contenido alcohólico (Sivori, 2009).

Aplicaciones de la proteasa

Se obtienen por cultivos de cepas seleccionadas de hongos (Aspergillus oryzae) o bacterias (Bacillus subtilis). Todas estas proteasas hidrolizan gran número de proteínas diferentes a través de polipéptidos hasta aminoácidos; también desdoblan amidas y ésteres de aminoácidos. 

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Las proteasas microbianas se utilizan en la industria del cuero para eliminar el pelo de la piel de los animales y ablandar el cuero. También ayudan a evitar que se encoja la lana. Agregadas a los detergentes, las proteasas ayudan a eliminar las manchas producidas por proteínas.

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL CHIMBORAZO Facultad de Ciencias Carrera: Ingeniería Química Química Orgánica II 

Las transformaciones autolíticas, causadas por sus enzimas proteolíticas suministran a la carne una textura blanda, jugosa, masticable, de sabor agradable y apta para la cocción y digestión (Montes de Oca, 2012).

Distintos usos de la enzima proteasa: 

La renina, un tipo de proteasa obtenida de los estómagos de los terneros, ha sido utilizada como inmovilizador para la coagulación de la leche y fabricación de quesos.

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Las proteasas son usadas para tratar coágulos sanguíneos, limpiar heridas y aumentar la efectividad de algunos antibióticos (Castro, 2012).

Bibliografía: Hernández, A. (2008). Microbiología Industrial (pp. 206, 207). Costa Rica: EUNED. García, M., Quintero, R., & López, A. (2009). Biotecnología alimentaria (p. 578). México D.F.: Editorial Limusa. Sivori, A. (2009). Estudio e identificación de enzimas extracelulares en Ascobolus gamundii(Doctorado). Universidad de Buenos Aires

Castro, Á. (2012). Extracelulares Producidas por Bacterias Extremofilas Aisladas del Ambiente Marino [Ebook] (pp. 6,7). Chimbote - Perú: Universidad Nacional del Santa. Retrieved from https://www.uns.edu.pe/recursos/investigaciones/39.pdf Montes de Oca, A. (2013). Food Biotechnology (Biotecnología de alimentos) [Ebook] (p. 12). Hawaii: ATLANTIC INTERNATIONAL UNIVERSITY HONOLULU.