1 Tecnología Enzimática

2 INDICE Introducción Producción de Enzimas Extracción de EnzimasPurificación de Enzimas Optimización Aplicaciones de los Enzimas Aplicaciones en la Industria Alimentaria Aplicaciones en la Industria no Alimentaria Problemas de la Tecnología Enzimática El Futuro de la Tecnología Enzimática

3 1.- INTRODUCCIÓN 1.1 CONCEPTO DE ENZIMA 1.2 CONCEPTO DE CATALIZADOR1.3 NOMENCLATURA 1.4 CLASIFICACIÓN DE ENZIMAS

4 1.1 COCEPTO DE ENZIMA Los enzimas son proteínas que catalizan reacciones químicas en los seres vivos . Como catalizadores, los enzimas actúan en pequeña cantidad y se recuperan indefinidamente. No llevan a cabo reacciones que sean energé-ticamente desfavorables, no modifican el sentido de los equilibrios químicos, sino que aceleran su consecución.

5 1.2 CATALIZADOR Un catalizador es una sustancia que acelera una reacción química, hasta hacerla instantánea o casi instantánea. Un catalizador acelera la reacción al disminuir la energía de activación.

6 ASPECTOS GENERALES SOBRE LOS ENZIMASLos enzimas son catalizadores específicos. En una reacción catalizada por un enzima: 1.La sustancia sobre la que actúa el enzima se llama sustrato 2. El sustrato se une a una región concreta del enzima, llamada centro activo 3. Se forman los productos y el enzima ya puede comenzar un nuevo ciclo de reacción

7 REACCIÓN CATALIZADA 1.- El enzima y su sustrato2.- Unión al centro activo 3.- Formación de productos

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9 1.3 NOMENCLATURA Hay varias formas mediante las cuales se asigna un nombre a un enzima: nombres particulares nombre sistemático código de la comisión enzimática (enzyme comission)

10 1.4 CLASIFICACIÓN DE LOS ENZIMASEn función de su acción catalítica específica, dintiguimos 6 grandes grupos o clases: Clase 1: OXIDORREDUCTASAS Clase 2: TRANSFERASAS Clase 3: HIDROLASAS Clase 4: LIASAS Clase 5: ISOMERASAS Clase 6: LIGASAS

11 Clase 1: OXIDORREDUCTASASCatalizan reacciones de oxidorreducción, es decir, transferencia de hidrógeno (H) o electrones (e-) de un sustrato a otro, según la reacción general: AH2 + B A + BH2 Ared + Box Aox + Bred Ejemplos son la succinato deshidrogenasa o la citocromo c oxidasa.

12 Esquema de oxidorreductasas

13 glucosa + ATP ADP + glucosa-6-fosfatoClase 2: TRANSFERASAS Catalizan la transferencia de un grupo químico (distinto del hidrógeno) de un sustrato a otro, según la reacción: A-B + C A + C-B Un ejemplo es la glucoquinasa, que cataliza la reacción siguiente: glucosa + ATP ADP + glucosa-6-fosfato

14 Ejemplo de la glucoquinasa

15 lactosa + agua glucosa + galactosaClase 3: HIDROLASAS Catalizan las reacciones de hidrólisis: A-B + H2O AH + B-OH Un ejemplo es la lactasa, que cataliza la reacción: lactosa + agua glucosa + galactosa

16 ácido acetacético CO2 + acetonaClase 4: LIASAS Catalizan reacciones de ruptura o soldadura de sustratos: A-B A + B Un ejemplo es la acetacetato descarboxilasa, que cataliza la reacción: ácido acetacético CO2 + acetona

17 Clase 5: ISOMERASAS Catalizan la interconversión de isómeros: A BUn ejemplo, la fosfotriosa isomerasa que cataliza las reacción representada: gliceraldehído-3-fosfato dihidroxiacetona-fosfato

18 Representación

19 Un ejemplo es la piruvato carboxilasaClase 6: LIGASAS Catalizan la unión de dos sustratos con hidrólisis simultánea de un nucleótido trifosfato (ATP, GTP, etc.): A + B + XTP A-B + XDP + Pi Un ejemplo es la piruvato carboxilasa

20 2.- PRODUCCIÓN DE ENZIMAS2.0 Uso de enzimas 2.1 Características de la acción enzimática 2.2 Factores que influyen en las reacciones enzimáticas

21 2.0 USO DE ENZIMAS La aplicación de la catálisis enzimática es un negocio de grandes proporciones. Los enzimas se utilizan en cuatro campos bien diferenciados: como agentes terapéuticos, como herramienta para la manipulación de materiales biológicos, como reactivos analíticos y como catalizadores industriales.

22 2.1 CARACTERÍSTICAS DE LA ACCIÓN ENZIMÁTICALa acción enzimática se caracteriza por la formación de un complejo que representa el estado de transición del sustrato al producto. E + S ES E + P El sustrato se une al enzima a través de numerosas interacciones débiles como son: puentes de hidrógeno, electrostáticas, hidrófobas, etc, en un lugar específico , el centro activo.

23 Animación sobre la acción enzimática

24 Continuación... Algunas enzimas actúan con la ayuda de estructuras no proteícas. En función de su naturaleza se denominan: Cofactor. Cuando se trata de iones o moléculas inorgánicas. Coenzima. Cuando es una molécula orgánica. Se puede señalar, que muchas vitaminas funcionan como coenzimas.

25 COFACTOR COENZIMA

26 2.2 FACTORES QUE INFLUYEN EN REACCIONES ENZIMATICAS2.2.1 Cambios en el pH 2.2.2 Cambios en la temperatura 2.2.3 Presencia de cofactores 2.2.4 Las concentraciones del sustrato y de los productos finales

27 2.2.5 Activación / Presencia de InhibidoresContinuación.... 2.2.5 Activación / Presencia de Inhibidores

28 2.2.1 EFECTO DEL pH SOBRE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICALos enzimas poseen grupos químicos ionizables (carboxilos -COOH; amino -NH2; tiol -SH; imidazol, etc.) en las cadenas laterales de sus aminoácidos. Según el pH del medio, estos grupos pueden tener carga eléctrica positiva, negativa o neutra. Como la conformación de las proteínas depende, en parte, de sus cargas eléctricas, habrá un pH en el cual la conformación será la más adecuada para la actividad catalítica. Este es el llamado pH óptimo.

29 Representación del efecto del pH

30 Continuación... La mayoría de los enzimas son muy sensibles a los cambios de pH. Desviaciones de pocas décimas por encima o por debajo del pH óptimo pueden afectar drásticamente su actividad. Así, la pepsina gástrica tiene un pH óptimo de 2, la ureasa lo tiene a pH 7 y la arginasa lo tiene a pH 10. Ligeros cambios del pH pueden provocar la desnaturalización de la proteína, los seres vivos han desarrollado sistemas más o menos complejos para mantener estable el pH intracelular: Los amortiguadores fisiológicos

31 Grafica del pH con la actividad enzimática

32 2.2.2 EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICALos aumentos de temperatura por lo general aceleran las reacciones químicas. Las reacciones catalizadas por enzimas siguen esta ley, solo que al ser proteínas a partir de cierta temperatura se empiezan a desnaturalizar. La temperatura óptima de una enzima es aquella en la que la velocidad enzimática es máxima.

33 Representación gráfica de la temperatura frente a la actividad enzimática

34 2.2.3 EFECTO DE LOS COFACTORES SOBRE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICALos cofactores son sustancias no proteícas que colaboran en la catálisis con la enzima para realizar su función. Los cofactores pueden ser: Iones inorgánicos: Fe++, Mg++, Mn++, Zn++ ,etc...

35 Las coenzimas son compuestos organicos que se sintetizan a partir de vitaminas.Cuando los cofactores y las coenzimas se encuentran unidos covalentemente al enzima se llaman grupos prostéticos.

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37 2.2.4 EFECTO DE LAS CONCENTRACIONES SOBRE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICALa velocidad de una reacción enzimática depende de la concentración de sustrato. En la siguiente figura observamos la velocidad de una reacción enzimática a 6 concentraciones distintas de sustrato.

38 Representación concentración-tiempo

39 Continuación... Además, la presencia de los productos finales puede hacer que la reacción sea más lenta, o incluso invertir su sentido.

40 2.2.5 EFECTO DE LOS INHIBIDORES SOBRE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICACiertas moléculas pueden inhibir la acción catalítica de un enzima: estos son los inhibidores. Estos inhibidores bien pueden ocupar temporalmente el centro activo por semejanza estructural con el sustrato original (inhibidor competitivo) o bien alteran la conformación espacial del enzima, impidiendo su unión al sustrato (inhibidor no competitivo)

41 Inhibidor competitivo

42 Inhibidor no competitivo

43 La consideración dominante en el contexto del procesado industrial es la del cost0.De poco sirve dar con un enzima que es teóricamente mejor, si su costo es prohibitivo. Hay que tener en cuenta el costo tanto por unidad de conversión como en porcentaje respecto al costo total del procesado.

44 DISPONIBILIDAD La abundante disponibilidad del enzima y, por lo tanto, de su fuente, es de importancia fundamental. No sólo debe el enzima ser fácilmente disponible, sino que tanto él como su fuente han de ser aceptables desde el punto de vista de la inocuidad. Esto es de vital importancia cuando se vayan a destinar al procesado de alimentos o puedan entrar en contacto con las personas.

45 Etc... Especificidad: Si el enzima que se desea ha de ser usado en un proceso en el q el se requiera alto grado de especificidad, esto puede ya inmediatamente determinar la elección de la fuente. Estabilidad ...

46 3. EXTRACCIÓN DE ENZIMAS

47 3. EXTRACCIÓN DE ENZIMAS. 3.1. ETAPAS EN LA OBTENCIÓN DE ENZIMAS.3.2. TIPOS DE ENZIMAS. 3.3. MÉTODOS DE ROTURA. 3.4. ELECCIÓN DEL MÉTODO DE ROTURA.

48 3.1. ETAPAS EN LA OBTENCIÓN DE ENZIMAS INDUSTRIALESSelección de la fuente de enzimas. Rotura celular (enzimas intracelulares) Eliminación de los restos celulares (enzimas intracelulares) Concentración y enriquecimiento Purificación con alta resolución (dependiendo de su uso final) Concentración y terminado

49 3.2.TIPOS DE ENZIMAS. ENZIMAS INTRACELULARES:Glucosa isomerasa, glucosa oxidasa, penicilin acetilasa, asparraginasa ENZIMAS EXTRACELULARES: Dado que la molécula es segregada fuera de la célula, no se requieren técnicas de ruptura celular El número de proteínas que se segregan es limitado y por eso es relativamente fácil aislar una enzima concreta a partir de una mezcla Estructura más compacta y menos susceptibles a la desnaturalización que las correspondientes intracelulares.

50 3.3 MÉTODOS DE ROTURA 1. Métodos químicos de lisis celular: ÁlcalisLisozima y EDTA Detergentes Disolventes orgánicos Choque osmótico Choque por enfriamiento 2. Métodos físicos de lisis celular: Sonicación Cizalla líquida Cizalla sólida Congelación y descongelación

51 3.3 MÉTODOS DE ROTURA 1. Métodos químicos de lisis celular: ALCALIS:La mayoría de las células se desintegran a un ph entre 11.5 y 12.5. El método más sencillo, barato y fácil de aplicar a gran escala. (sólo para aislar al asparaginasa). INCONVENIENTE: El enzima deseado debe ser estable a ph elevado durante min.

52 3.3 MÉTODOS DE ROTURA LISOZIMA Y EDTA: LISOZIMA Clara de huevo.Método delicado y específico . Sólo a pequeña escala. (Alto precio). Lisozima sólo eficaz par bacterias gram positivas. LISOZIMA Clara de huevo. Destruye pared bacteriana Rompemos las células EDTA Lisar menbranas (Efecto quelante de iones Ca)

53 3.3 MÉTODOS DE ROTURA DETERGENTES:La mayor parte de las células pueden ser rotas por un detergente a un ph, fuerza iónica y temperatura. Tipos: Iónicos. No iónicos INCONVENIENTES: Desnaturalización de las proteínas. Complicado diseño y control de los procesos.(Efectos medioambientales). Uso poco frecuente (para extracción de enzimas ligadas a membranas)

54 3.3.MÉTODOS DE ROTURA DISOLVENTES ORGÁNICOS:Método tradicional de ataque ( tolueno). No se usan a gran escala. INCONVENIENTES: Precio Toxicidad Desnaturalización de proteínas Inflamabilidad

55 3.3.MÉTODOS DE ROTURA CHOQUE OSMÓTICO:Suspender las células en agua destilada para liberar las proteínas deseadas. No a gran escala. INCONVENIENTES: Muchos organismos resistentes al choque osmótico.( Sólo para organismos gram negativos) Grandes volúmenes.( 400 l por 10Kg de pasta de células) Alto número de pasos de centrifugación. Necesidad de refrigeración.

56 3.3 MÉTODOS DE ROTURA 2. Métodos físicos de lisis celular: SONICACIÓN:Ultrasonidos para librar enzimas intracelulares. Poco usada a gran escala. INCONVENIENTES: Elevado requerimiento de energía. Dificultad para la transmisión de energía en grandes volúmenes. Problema de disipación de calor.

57 3.3.MÉTODOS DE ROTURA ABRASIVOS: Uno de los métodos más usuales.Dispositivos: Laboratorio: batidora con bolas de vidrio. Escala mayor: dispositivos en continuo.(Dynomill)

58 Dispositivo Dynomill

59 3.3 MÉTODOS DE ROTURA CIZALLA LÍQUIDA:Hacer pasar suspensiones de células a alta presión a través de un pequeño orificio que comunica con una cámara a presión atmosférica. Aumento la escala Disminuye la diferencia de presión Menor grado de ruptura . Buen método para aplicar a microorganismos menos robustos ( bacterias gram negativas)

60 3.3 MÉTODOS DE ROTURA CIZALLA SÓLIDA:Congelar una pasta de células ( por debajo de -20ºC) Se hace pasar a alta presión a través de un pequeño orifico. A pequeña escala y por tandas. Equipo para el tratamiento en continuo: difícil manejo, costoso , para aislas enzimas sensibles al calor.

61 3.3 MÉTODOS DE ROTURA CONGELACIÓN Y DESCONGELACIÓN:Efectos similares a los obtenidos por choque por enfriamiento y osmótico. Efectos. Enfriamiento rápido y concentración del soluto intra y extracelular. Formación de cristales de hielo intra y extracelulares que producen daños en la s células. Pérdida de la actividad enzimática.

62 3.4 ELECCIÓN DEL MÉTODO DE ROTURANaturaleza de la fuente de la enzima. Escala de la operación. Velocidad del método de extracción. Estabilidad del enzima. Pureza que se necesite. COSTE del proceso

63 4. PURIFICACIÓN DE ENZIMAS.

64 4. PURIFICACIÓN DE ENZIMAS4.1. PROCESOS. 4.2.ELIMINACIÓN DE ÁCIDOS NUCLÉICOS. 4.3.ELIMINACIÓN DE PARTÍCULAS SÓLIDAS. 4.4.PURIFICACIÓN Y CONCENTRACIÓN. 4.5.CONCENTRACIÓN Y ENVASADOS.

65 4.1 PROCESOS

66 4.2 ELIMINACIÓN DE ÁCIDOS NUCLÉICOSLos métodos de extracción rompen la célula, liberando al medio los ácidos nucleicos. Los ácidos nucléicos aumentan la viscosidad de la solución. SOLUCIÓN: Adición de policationes de alto peso molecular (caros, poco frecuente) Precipitación de los ácidos. Nucleasas (acorta los ácidos nucléicos) Digestión enzimática.

67 4.3 ELIMINACIÓN DE PARTÍCULAS SÓLIDASRestos: ácidos nucleicos precipitados, paredes celulares, fragmentos de membranas, células parcialmente rotas... Métodos: Centrifugación.(Eliminar material viscoso o gelatinoso) Filtración.( Grandes volúmenes de precipitados floculados) Elección del método: Escala de uso Naturaleza de los sólidos presentes.

68 4.3 ELIMINACIÓN DE PARTÍCULAS SÓLIDASTIPOS DE CENTRÍFUGAS: Centrífugas discontinuas Centrífugas continuas De cestillo De taza Cilíndrica Sharples Super

69 Centrífuga Continua de Cestillo

70 Centrífuga Continua de Taza

71 Centrífuga Continua Cilíndrica

72 Centrífuga Continua “Sharples Super”

73 4.4 PURIFICACIÓN Y CONCENTRACIÓNEliminación de los contaminantes no deseados, moléculas pequeñas , orgánicas e inorgánicas, otras proteínas y la mayor parte del agua, si no toda. Métodos: Precipitación. Adsorción. Separación en dos fases líquidas. Cromatrografía en columna

74 4.4 PURIFICACIÓN Y CONCENTRACIÓN1. Precipitación. Para la purificación inicial. Tipos: Negativo (precipito la impureza). Positiva( precipito el enzima, también concentro). Muy usado ( simple y barato, consigo altos grados de purificación y concentración). Inconvenientes: Realizarlos por tandas, difícil de integrar en procesos continuos. Sustancias: Sulfato amónico, sulfato sódico, disolventes orgánicos.

75 4.4 PURIFICACIÓN Y CONCENTRACIÓN2. Adsorción. Muy usada la adsorción sobre materiales insolubles, por tandas. Se añaden al extracto los adsorbentes , se remueve. Se sedimenta en una centrífuga basculante Se resuspende el adsorbente. Se centrifuga de nuevo. Tres tipos de materiales: resinas, dextranos sustituidos o agarosa y celulosas sustituidas.

76 4.4 PURIFICACIÓN Y CONCENTRACIÓN3. Separación en dos fases líquidas. Método actual. Proteína + dos polímeros inmiscibles = Fases distintas Ventajas : Separación de proteínas por un lado y paredes celulares y residuos semisolubles por otro Posibilidad de funcionar en continuo

77 4.4 PURIFICACIÓN Y CONCENTRACIÓN4. Cromatografía en columna: Para las fases finales del procesado ( poco volumen a tratar). Tipos: Filtración en geles. Intercambio iónico. Cromatografía de afinidad.

78 Característica molecularCromatografía Puede emplearse en cualquier etapa, aunque normalmente no es recomendable en las primeras fases La resolución puede ser elevada. Capacidad puede ser alta o baja, dependiendo del ligando y no limitada por el volumen de la muestra. Velocidad alta. Afinidad Afinidad biológica Puede ser utilizada en cualquier fase, pero es mejor aplicarla cuando la fuerza iónica es alta tras la precipitación con sales o después de un inter-cambio iónico Resolución buena Capacidad muy alta y no limitada por el volumen de muestra. Velocidad alta Interacción hidrofóbica Polaridad Es más efectiva en las primeras fases del fraccionamiento cuando se van a manipular grandes volúmenes. Es mejor usarla en una purificación posterior, ya que las matrices son caras. La resolución puede ser alta. Capacidad alta no limitada por el volumen de la muestra. La velocidad puede ser muy elevada dependiendo de la matriz. La resolución puede ser alta. La capacidad puede ser alta. La velocidad puede ser alta Intercambio iónico Cromatoenfoqu Carga El fraccionamiento es mejor en las últimas etapas de la purificación. En cualquier momento se pueden usar tampones intercambiadores y podrá existir una limitación respecto al volumen de muestra Resolución moderada para el fraccionamiento y buena para tampones intercambiadores. Capacidad limitada por el volumen de la muestra Filtración en gel Tamaño APLICACIÓN CARACTERÍSTICAS Tipo de cromatografía Característica molecular aprovechada

79 4.4 PURIFICACIÓN Y CONCENTRACIÓN5.Electroforesis en continuo. Aplicación de un potencial eléctrico a través de un caudal continuo de solución de proteínas. Técnica en desarrollo (caros). En la actualidad para el fraccionamiento de las proteínas de sangre.

80 4.4 PURIFICACIÓN Y CONCENTRACIÓN

81 4.4 PURIFICACIÓN Y CONCENTRACIÓN6. Ultrafiltración y diálisis. Aplicación de membranas semipermeables. Para las últimas fases del proceso : Eliminación de sales y concentración. Separación por tamaños. Filtros: ultrafiltros de fibra hueca o de lecho plano.( bajo coste y facilidad para mantener la esterilidad)

82 4.5 CONCENTRACIÓN Y ENVASADOGrado de concentración final Características Presentación de un enzima Transporte de enzimas a grandes distancias.

83 5. OPTIMIZACIÓN

84 5. OPTIMIZACIÓN Tenemos el enzima aislado y purificadoAplicaciones prácticas. Optimización de la acción catalítica: Selección. (material de partida más idóneo) Medio de reacción. Modificación química. Ingeniería enzimática. Inmovilización

85 INMOVILIZACIÓN Proceso en el que se confina o localiza a la enzima en una región definida del espacio, para dar lugar a formas insolubles que retienen su actividad catalítica y que pueden ser reutilizadas repetidamente . El material que inmoviliza la enzima(matriz de polímero):geles de celulosa,nylon, vidrio,limaduras de hierro Uniones entre catalizador y matriz de polímero: Unión química o física.

86 INMOVILIZACIÓN VENTAJAS: 1. El aumento de la estabilidad de la enzima;2. La posible reutilización del derivado, por lo que disminuyen los costes del proceso. 3. La posibilidad de diseñar un reactor enzimático de fácil manejo y control, adaptado a la aplicación de la enzima inmovilizada.

87 INMOVILIZACIÓN INCONVENIENTES:1. La alteración de la conformación de la enzima. 2. La gran heterogeneidad del sistema enzima-soporte . 3. Pérdida de actividad de la enzima durante la movilización. 4. El biocatalizador es más caro que la enzima nativa.

88 INMOVILIZACIÓN

89 INMOVILIZACIÓN

90 6.1 Aplicaciones en la Industria Alimentaria

91 Enzimas en la Industria AlimentariaSon muy antiguas sus aplicaciones Se usaron enzimas de un modo inconsciente hasta finales del siglo XIX en que se descubrieron los artífices de las reacciones Es un gran activo económico, y la investigación va encaminada a la purificación y la obtención de enzimas concretos para funciones concretas

92 Industrias Lácteas Fabricación del QuesoEs una de las mas antiguas aplicaciones enzimáticas en la industria alimentaria Para la producción de queso se usaban cuajos, estómagos enteros de vacas y otros rumiantes En otras culturas, el queso se conseguía con vegetales como la papaya, que contienen otra clase de enzimas

93 Industrias Lácteas Fabricación del QuesoLa operación mas importante es la coagulación de la caseina Para ello utilizamos una serie de enzimas que podemos encontrar en vegetales o animales La pepsina y la quimosina son las enzimas mas importantes en esto Se encuentran en el cuajo de varios animales, entre ellos los rumiantes

94 Industrias Lácteas Fabricación del QuesoOtras enzimas como papaina o rennina Estos producen coágulos elásticos La utilización de unas u otras enzimas repercute activamente en el sabor y en la naturaleza del queso

95 Industrias Lácteas La lactasa es el enzima que consigue romper la lactosa, que es el azúcar que contiene la leche Mucha gente es intolerante a la lactosa Existen en el mercado leches que vienen con lactasa

96 Industria Panadera La mas comúnmente utilizada es la lipoxidasa, que conjuntamente con el blanqueante, le da a la masa un carácter mas manejable Esta contenida en la harina de soja y de otras leguminosas

97 Industria Panadera Para aumentar la acción de la levadura se añade amilasa, en forma de harina de malta Se usan para ello también algunos mohos que contienen la enzima La harina de malta, tiene un inconveniente, y es que cambia el color del pan

98 Industria Panadera La proteasa rompe el gluten, una proteína contenida en algunos cereales La rotura del gluten conlleva una mayor plasticidad de la masa Es un aditivo importante en la fabricación de bizcochos

99 Industria Cervecera La papaina se usa para romper algunas proteínas de la cerveza para evitar que se enturbie cuando se almacena o se refrigera Se pueden conseguir estos enzimas y otros parecidos, de similares funciones de algunas frutas tropicales como la piña

100 Industria Cervecera El proceso fundamental es la rotura del almidónLos azucares simples formados son fermentados por las levaduras Esto se lleva a cabo con las amilasas, provenientes de la malta A veces se añaden otros almidones como de arroz o patata para aprovechar al máximo la actividad de las enzimas

101 Fabricación de Zumo Las peptinas provocan que los zumos sean demasiado viscosos y turbios. Esto se elimina con enzimas, amilasas, contenidos en el propio zumo o que se pueden añadir En el proceso, como subproducto tenemos metanol, que aparece en muy baja concentración

102 Obtención de Glucosa y Fructosa a a partir de MaízCon la harina del maíz, ayudados por las enzimas alfa-amilasas y amiloglucosidasas conseguiremos jarabes de gran calidad Antes se conseguía por la hidrólisis del almidón por parte de un ácido Posteriormente, la glucosa se puede transformar a fructosa (mas dulce) por la acción de la glucosa-somerasa

103 Obtención de Glucosa y Fructosa a a partir de MaízEstos jarabes se usan como edulcorantes en bebidas refrescantes Se han conseguido producir a un precio muy competitivo La UE ha pasado a proteger a la industria azucarera convencional (remolacha y caña) para evitar su hundimiento por esta nueva forma de conseguir azucares

104 Refinado de Azúcar La rafinosa puede complicar la extracción de la sacarosa El enzima raffinosutilizer, producido por el hongo morteirella vinaceae se encarga de degradar la rafinosa, facilitando la cristalización y produciendo además sacarosa

105 Más Aplicaciones AlimentariasEn productos derivados del huevo, se añade glucosa-oxidasa y catalasa para evitar que se oscurezcan Bromelaína y papaína se usan para ablandar la carne, ya que rompen proteínas La lactoperóxidasa ayuda a conservar productos lácteos

106 6.2 Otras Aplicaciones no Alimentarias

107 Otras Aplicaciones No Alimentarias: DetergentesEstos llevan enzimas que ayudan a limpiar Las proteasas facilitan la eliminación de manchas de origen proteico Las lipasas eliminan las manchas de grasa y otros compuestos orgánicos Estos detergentes que llevan enzimas se denominan detergentes biológicos

108 Otras Aplicaciones No Alimentarias: Tratamiento de Residuos IEl principal objetivo es reducir materiales poliméricos que puedan suponer un peligro medioambiental o un estorbo en determinados procesos industriales Existen enzimas que hidrolizan materiales poliméricos para su posterior degradación microbiológica

109 Otras Aplicaciones No Alimentarias: Tratamiento de Residuos IILas proteinasas y amilasas son degradantes de polímeros grasos muy complejos Limpian tuberías de plantas dedicadas a diferentes procesos Forman parte de los detergentes comerciales

110 Otras Aplicaciones No Alimentarias: Tratamiento de Residuos IIIExisten enzimas capaces de degradar elementos altamente tóxicos Por ejemplo, se usa la peroxidasa para degradar productos como fenoles o aminas aromáticas Son de un gran interés medioambiental en el tratamiento de aguas residuales

111 Otras Aplicaciones No Alimentarias: CurticiónSe lleva a cabo una acción enzimática para que se produzca la “hinchazón” de las pieles La enzima protealitinasa es la encargada de llevar a cabo esta función Esta actividad representa la segunda industria en uso de enzimas después de la alimentaria

112 Otras Aplicaciones No Alimentarias: Medicina y FarmaciaEl uso de enzimas en el sector médico y farmacéutico es potencialmente inmensa A pesar de ello, su utilización es mínima Se usan en puntos en los que se tiene una seguridad absoluta de su aprovechamiento y de su eficacia

113 Otras Aplicaciones No Alimentarias: Medicina y Farmacia IIPodemos dividir esa utilización en tres campos Terapia enzimática Uso analítico Productos farmacéuticos Para cada una de estas áreas necesitamos enzimas muy purificadas, para que no se produzcan efectos secundarios

114 7. Problemas en la Tecnología Enzimática

115 Problemas de la Tecnología EnzimáticaA pesar de ser muy útiles, los enzimas que requieren coenzimas se usan muy poco porque son poco rentables La reutilización de estos coenzimas o su reciclaje, sería una solución que abarataría costes Son importantes por la importancia de las reacciones que catalizan

116 Problemas de la Tecnología EnzimáticaLa utilización de enzimas en medios acuosos no siempre es muy efectiva La solubilidad toma un papel importante a la hora de producirse la reacción La reacción en medios orgánicos, mas solubles, puede verse adulterada o modificada en su naturaleza Se investiga con buenos resultados, la utilización de solventes orgánicos

117 8. El Futuro de la Tecnología Enzimática

118 Perspectivas de FuturoLa tarea mas importante es la caracterización de todos lo enzimas La catalogación de todas las reacciones que un enzima puede catalizar es un reto de futuro La prolongación de un enzima conocido a otra reacción es mas viable que la búsqueda de otro enzima

119 Perspectivas de FuturoLa tecnología enzimática se ha orientado hacia la producción de energía. Se investiga en poner a punto productores de hidrógeno que actúan como células de combustible Es difícil que a corto o medio plazo estos métodos se hagan económicamente factibles

120 Perspectivas de FuturoSe buscan enzimas que catalicen reacciones que se encuentran en medios poco apropiados para otros enzimas La investigación de enzimas que hagan su función en solventes orgánicos es vital para conseguir a gran escala operaciones con sustratos poco solubles en agua

121 Perspectivas de FuturoHay grupos de enzimas que son objeto de exhaustivos estudios Son las oxigenasas y las oxidasas Catalizan reacciones novedosas como la epoxidación de alquenos El desarrollo de esta tecnología podría tener un impacto importantísimo en la industria química