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.