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Departamento Académico de Ciencia y Tecnología en Industrias Alimentarias
INFORME DE PRÁCTICA # 01“MUESTREO”
CURSO:BIOTECNOLOGIA DE ALIMENTOS
PROFESOR:Ing. PELAEZ SANCHEZ, Pedro
INTEGRANTES:
BAZÁN PENADILLO, Michelle A.MENDOZA SANCHEZ, Jaqueline V
UNIVERSIDAD NACIONAL FACUTAD DE INGENIERIA EN
Tingo María - 2012
I. INTRODUCCIÓN
La biotecnología bacteriana utiliza diversas herramientas
metodológicas para explorar y explotar la biodiversidad natural de los
microorganismos y sus enormes capacidades metabólicas. Esta disciplina incluye
en su área de estudio la aplicación de microorganismos para mejorar el medio
ambiente, la identificación de microorganismos con potenciales metabólicos que
puedan ser utilizados para aplicaciones industriales, y el uso de métodos
moleculares para valorar la distribución natural de los microorganismos en el
medio ambiente y las funciones ecológicas que ellos realizan.
Las enzimas fueron descubiertos en la segunda mitad del siglo XIX y
desde entonces han sido progresivamente utilizados en diversos procesos
industriales. Son biocatalizadores extremadamente eficientes y altamente
específicos. Con los avances en biotecnología en las ultimas tres décadas,
especialmente en las áreas de genética molecular e ingeniería de proteínas, las
enzimas han encontrado campo de aplicación en muchos de los nuevos procesos.
Las enzimas son herramientas biotecnológicas muy valiosas en la
elaboración de alimentos. Particularmente las pectinasas se emplean en muchos
procesos industriales, como por ejemplo la extracción, clarificación y reducción de
viscosidad en jugos de frutas, extracción de aceites de vegetales y cítricos,
fermentación de café y té, entre otras numerosas aplicaciones industriales.
II. OBJETIVOS
Realizar el muestreo de un naranjal, donde sea posible luego
seleccionar y aislar microorganismos productoras de enzimas pectinasas.
III.MARCO TEORICO
III.1. ENZIMAS
III.1.1. Definición Biocatalizador de naturaleza parcial o totalmente proteica que actúa
reduciendo la energía de activación de la reacción que cataliza (lo cual tiene como
consecuencia que, a la misma temperatura, se puede realizar mucho más rápida
que sin ella). Las Ribozimas son ARN con capacidad enzimática y que no son por
tanto de naturaleza proteica (MOLINA, 1999).
Se entiende por biocatalizador: sustancia química con función
reguladora del metabolismo de los seres vivos, que se requiere en pequeñas
cantidades y no se altera en el proceso en el que actúa (MOLINA, 1999).
Las enzimas son proteínas o asociaciones de proteínas y otras
moléculas orgánicas o inorgánicas que actúan catalizando los procesos químicos
que se dan en los seres vivos (SÁNCHEZ, 2006).
Figura 01: Acción enzimática
FUENTE: MOLINA, 1999.
MOLINA (1999), menciona que la sustancia sobre la que actúa la
enzima se llama sustrato. El sustrato se une a una región concreta de la enzima,
denominada centro activo (Figura 1).
El centro activo comprende:
• Un sitio de unión, formado por los aminoácidos que están en contacto
directo con el sustrato.
• Un sitio catalítico, formado por los aminoácidos directamente
implicados en el mecanismo de la reacción.
Las enzimas son catalizadores específicos: cada enzima cataliza un
solo tipo de reacción y, casi siempre, utiliza un único sustrato (MOLINA, 1999).
III.1.2. Composición Sólo proteínas.
Proteína más otro elemento:
HOLOENZIMA = APOENZIMA +COFACTOR.
Holoenzima: el conjunto
Apoenzima: la parte proteica (codificada por un gen).
Cofactor: sustancia de naturaleza no proteica.
Elemento metálico (iones: Mn, Zn, Fe, Mg, etc.)
Molécula orgánica compleja:
Grupo prostético: enlace covalente con la proteína.
Coenzima: enlace no covalente con la proteína. (ORTEGA, 2011).
III.1.3. Clasificación Según ORTEGA (2011), las enzimas se clasifican de acuerdo al tipo de
reacción que catalizan, pertenecen a seis grupos que aparecen a continuación:
1. Oxidoreductasas, actúan en reacciones de oxidoreducción y se las
llama también deshidrogenasas.
2. Transferasas, transfieren grupos funcionales de un compuesto a
otro. Las quinasas representan un grupo especializado que transfiere grupos
fosfato.
3. Hidrolasas, rompen un enlace adicionando una molécula de agua.
4. Liasas, rompen enlaces por mecanismos distintos a la hidrólisis o la
oxidación. Las decarboxilasas y aldolasas son ejemplos de liasas.
5. Isomerasas, catalizan reacciones de interconversión de isómeros.
6. Ligasas, unen moléculas utilizando energía proveniente del ATP.
También se llaman sintetasas.
El nombre de cada enzima hace referencia al sustrato y al tipo de
reacción que cataliza. La denominación sistemática de una enzima se realiza
según reglas nomenclaturales mediante cuatro números precedidos de la
abreviatura E.C. (Enzymatic Code).
III.2. PECTINAS
III.2.1. DefiniciónLas pectinas o sustancias pécticas son polisacáridos que se componen
principalmente de ácidos poligalacturónicos coloides (poliurónidos derivados del
ácido galacturónico CHO (CHOH)4 COOH. Se hallan en los tejidos de las plantas.
Las pectinas son útiles por su capacidad para formar geles o jaleas con
compuestos polihidroxilados, como los azúcares o con cantidades diminutas de
iones polivalentes. En el presente estudio. El vocablo "jalea" se usará para
designar al muy conocido producto semisólido formado por pectina, azúcar y
ácido en condiciones determinadas (ARROYO, 2002).
La sustancia que se había supuesto era la causa de que los jugos de
fruta se convirtieran en jalea, fue aislada por Braconnot en 1824, quien la
denominó pectina. Las extensas investigaciones realizadas en los cien años
siguientes esclarecieron las propiedades de las sustancias pécticas, pero poco
hicieron para aclarar su naturaleza química. Entre 1920 y 1940 quedó establecida
la producción de pectinas en escala comercial en cierto número de naciones y
aquéllas llegaron a formar parte importante en el comercio internacional
(ARROYO, 2002).
FIGURA 02: Estructura de la molécula de pectina
FUENTE: ARROYO, 2002.
Según DAVILA (1996), la degradación de este polímero requiere la
intervención de un sistema pectinolítico compuesto por varias enzimas
distribuidas en tres grupos principalmente: pectinesterasas las cuales catalizan la
desesterificación de los grupos metoxilo, pectina despolimerasas que rompen los
enlaces α – (1– 4) glucosídicos por hidrólisis (polimetilgalacturonasas y
poligalacturonasas) o transeliminación (pectina y pectato liasas), reacciones que
catalizan el rompimiento de la molécula .El componente más abundante de las
pectinas es el ácido galacturónico, que forma el esqueleto principal de la molécula
consistente en una cadena de residuos de ácido D-galacturónico unidos mediante
enlaces α - (1 – 4).
III.2.2. Pectinasas Las enzimas pectinasas son un conjunto de enzimas que hidrolizan la
pectina. Estas presentan una extensa aplicación en la industria alimentaria,
principalmente en la obtención y clarificación de jugos, vinos y cervezas. Las
enzimas pectinasas extracelulares que hidrolizan la pectina pueden ser
producidas por diferentes microorganismos como hongos y bacterias (ARROYO,
2002).
Las Pectinasas ó enzimas pectinolíticas se encuentran en plantas
superiores y en microorganismos, pero no son sintetizadas por animales
superiores. La presencia y acción de las enzimas pectinolíticas es importante
tanto en las plantas vivas como en productos comercialmente importantes
derivados de ellas. Las enzimas pectinoliticas obtenidas de ciertos
microorganismos tienen diversas aplicaciones industriales. A los substratos de
estas enzimas se les conoce como substancias pécticas - grupo de complejos
polisacáridos ácidos que se presentan naturalmente en los materiales de las
plantas. Técnicamente, los polisacáridos pécticos son importantes como agentes
gelificantes en la industria alimentaria. El tamaño, la densidad de carga, la
distribución el grado de substitución en los polisacáridos pécticos puede
modificarse fácilmente con enzimas u otros reactivos. Alteraciones muy pequeñas
en la constitución de la molécula de pectina pueden ocasionar un profundo efecto
en sus propiedades físico-químicas, hecho que ha sido utilizado para plantear
esquemas de purificación (DAVILA, 1996).
Las pectinasas desempeñan un importante papel en la industria de
alimentos, en la extracción y clarificación de jugos de frutas y vinos, en la
maceración de vegetales y frutas, visando facilitar los procesos de extracción de
diferentes óleos vegetales y en la producción de alimentos infantiles. Otra
importante aplicación de las pectinasas está en la industria textil, específicamente
en el tratamiento de fibras naturales como rami y lino. Como aplicación potencial
de las pectinasas se estudia actualmente su empleo en la extracción de aceites
esenciales de frutas cítricas, productos de alto valor comercial (SILVA et al…;
2004).
III.2.3. Clasificación de las pectinasasLas pectinasas figuran entre las enzimas de aplicación industrial más
antiguas; pueden clasificarse en dos grandes grupos: ácidas y alcalinas. Las
pectinasas ácidas son utilizadas en la industria de zumos de fruta y en la
fabricación de vinos. Son mayoritariamente poligalacturonasas de origen fúngico,
especialmente de A. niger. Las pectinasas alcalinas se han introducido en
diversos procesos industriales, como el textil, principalmente en el enriado de lino
yen el procesado de fibras de plantas (DAVILA, 1996).
Las pectinas son degradadas por enzimas pectinolíticos, pectinasas,
los cuales presentan gran diversidad, debida en parte a la compleja naturaleza del
sustrato degradado. Las plantas y los microorganismos son los principales
productores de estos enzimas. Las pectinasas se clasifican en tres tipos
principales: enzimas desesterificantes (pectinesterasas), enzimas
despolimerizantes (hidrolasas y liasas) y protopectinasas (SORIANO, 20004).
III.2.4. Microorganismos productoras de pectinasasLas pectinasas disponibles en el mercado y útiles en la vinificación son
producidas por hongos, Aspergillus niger o Penicillium notatum. Sin embargo,
estos hongos secretan otras enzimas que son indeseables para la producción de
vinos y jugos de fruta, como por ejemplo la arabinofuranosidasa, que puede
causar turbidez. Las levaduras son una fuente alternativa para la producción a
gran escala de enzimas comerciales. Estos organismos presentan ventajas
comparadas con los hongos filamentosos respecto a la producción de pectinasas,
debido a que son unicelulares, el crecimiento es relativamente simple y casi no
liberan metanol tóxico (MERÍN et al …, 2001).
Se realizo un trabajo de investigación donde las cepas productoras de
enzimas pécticas como Talaromyces flavus, Penicillum charlessi y Tubercularia
vulgaris; utilizadas en pellets de pulpa de cítricos se obtuvieron actividades
pectinolíticas más altas que las producidas por Aspergillus niger (ARROYO,
2002).
De esta manera, prácticamente todas las pectinasas comerciales que
existen en el mercado provienen de especies de hongos del género Aspergillus,
sobre todo de Aspergillus niger. Aunque existen, como se mencionó
anteriormente, bacterias productoras de pectinasas, como lo es, por ejemplo,
Bacillus subtilis, las enzimas de origen bacteriano son vistas con cierta
desconfianza y no son producidas comercialmente, aunque representan aún, una
fuente potencial interesante si se considera que en algunos casos son producidas
en forma constitutiva (DAVILA, 1996).
III.3. MUESTREOPara determinar la calidad de un alimento se debe tomar una muestra y
suponer que la calidad de esa muestra refleja la del lote del que fue tomado. La
validez de esta extrapolación dependerá de la representatividad de las muestras y
de la exactitud y precisión del análisis. De ahí la importancia de establecer un plan
de muestreo adecuado. Según la Comisión Internacional para la Especificación
Microbiológica de Alimentos (ICMSF, 2002), deben incluirse los siguientes
factores en un criterio microbiológico:
• Una descripción del alimento al que aplica el criterio, ya que al diferir
en origen, composición y procesamiento, cada alimento representa diferentes
problemas de descomposición y de seguridad. Una descripción de los
microorganismos o toxinas capaces de causar problemas.
• Detalles de los métodos analíticos para detectar o cuantificar esos
microorganismos o toxinas. El número y tamaño de muestra que debe ser tomado
de un lote de alimento.
• Los límites microbiológicos apropiados, de acuerdo con el alimento y
el microorganismo a analizar.
IV. MATERIALES Y MÉTODOS
IV.1. Materia prima
Naranja valencia
Naranja guando
IV.2. Lugar de muestreo
IV.3. Materiales
- Cámara fotográfica
- GPS
- Lapiceros
- Bolsas plásticas
- Cuaderno de notas
IV.4. Metodología
- Recolectar las naranjas y ponerlas en observación durante varios días.
- Observar los cambios, fotografiar las muestras y anotar los cambios
físicos.
V. RESULTADOS
Día 1: Se recolectaron las muestras y se pusieron en un canasto.
FIGURA 03: Naranja valencia y guando.
Las naranjas fueron cogidas maduras y puestos en el canasto para
su posterior descomposición.
Día 3: Se observa como empiezan a deteriorarse lentamente, siendo
las partes que han sufrido daños mecánicos las más sensibles.
Día 7: Tienen un color mas uniformes, y empiezan a deteriorarse
con mayor rapidez, las más podridas empiezan a contagiar a las otras.
Día 10: Todas las muestras se están descomponiendo siendo las
naranjas valencias las que son mas sensibles pos hongos como se observa, por
lo que fue necesario agregar mas muestras, para que al realizar el muestreo en el
laboratorio tengamos mayor posibilidad de encontrar microorganismos
productores de enzimas pectinasas.
VI. CONCLUSIONES
Se realizo el muestreo llegando a observar los cambios fisicoquímicos, que
se van produciendo conforme van pasando los días, siendo posible el
aislamiento de los microorganismos productores de enzimas pectinasas.
VII. BIBLIOGRAFIA
ARROYO ORBEGOSO ALEXIS G. (2002). Producción de enzimas
pectinasas por Actinomicetos en cultivo sumergido utilizando pectina y
cascara de naranja. UNMSM. Lima – PERÚ.
CARLOS DA SILVA, MAURICIO M. SILVEIRA, RAUL RIVEROS Y MARA
ZENIL (2004). Concentración de pectinasas por filtración con membranas
de polisulfonas. Revista iberoamericana de polímeros. Vol. 5 Membranas
polímeras. CAXIAS do SUL –Rs. Brasil.
DAVILA ZAMBRANO LUIS E. (1996). Purificación y caracterización de una
enzima pectinasa producida por Aspergillus niger. Proyecto de
investigación. Universidad Autónoma Metropolitana. MEXICO, D. F.
ICMSF (2002). Microorganismos de los alimentos II. Métodos para análisis
microbiológicos: principios y aplicaciones. Vol II. Editorial Acribia. Zaragoza
(España).
MERÍN, M. G. Y MORATA DE AMBROSINI, V.L. (2001). Selección de
levaduras autóctonas productoras de pectinasas activas a bajas
temperaturas. Facultad de Ciencias Aplicadas a la Industria.
MOLINA GARCÍA, JOSÉ M. (1999). Enzimas. Departamento de biología y
geología. IES Francisco Pacheco
ORTEGA G. LUIS P. (2011). Enzimas y vitaminas. IES Santiago Grisolía.
SÁNCHEZ GUILLÉN, J. L. (2006). Enzimas.
SORIANO LASHERAS MARGARITA (2004). Aislamiento y caracterización
de las pectinasas. Tesis doctoral/ Facultad de biología. Universidad de
Barcelona.
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