1 Enzimas en productos cárnicos Manuel Vega Di Nezio Hernán Casas

2 Objetivo Se considera objetivo del trabajo práctico dar una breve introducción a conceptos básicos sobre las enzimas y el músculo carnico, para luego abordar el tema de enzimas en cárnicos, describiendo las principales utilizadas en la industria.

3 Introducción Las enzimas son proteínas que se encuentran en todos los seres vivos y son piezas esenciales en su funcionamiento. Actúan como biocatalizadores. Actúan sobre un sustrato. Su acción catalítica se puede deber exclusivamente a su naturaleza proteica o en otros casos a la naturaleza proteica sumada a una estructura no proteica y termoestable llamada cofactor (grupos prostéticos o coenzimas).

4 Las enzimas se caracterizan por su gran especificad y por su alta eficiencia siempre y cuando se encuentren dentro del rango de condiciones adecuadas (pH, temperatura, humedad, etc.) Debido a su alta especificad, las enzimas son muy utilizadas en los distintos tipos de industria.

5 Enzimas en industria de alimentos La aplicación de enzimas en este campo es quizás uno de los que se ha desarrollado más rápidamente en los últimos años. En la producción de alimentos pueden aplicarse las enzimas aisladas (sin los microorganismos productores) Desde hace décadas se dispone de enzimas relativamente puras extraídas industrialmente de bacterias y hongos, y algunas de ellas de las plantas y los animales, con una variada utilidad en la elaboración de alimentos.

6 Los amplios estudios han puesto en evidencia la importancia de los procesos enzimáticos en la elaboración y conservación de los alimentos. Fenómenos tan importantes en la tecnología actual, como las reacciones de pardeamiento enzimático, de rancidez, de coloración, de textura son ejemplos muy conocidos de la intervención de enzimas. Los amplios estudios han puesto en evidencia la importancia de los procesos enzimáticos en la elaboración y conservación de los alimentos. Fenómenos tan importantes en la tecnología actual, como las reacciones de pardeamiento enzimático, de rancidez, de coloración, de textura son ejemplos muy conocidos de la intervención de enzimas. La tecnología de los alimentos utiliza enzimas para una mejor preparación del alimento. Ej: enzimas proteolíticas para ablandamiento de carne La tecnología de los alimentos utiliza enzimas para una mejor preparación del alimento. Ej: enzimas proteolíticas para ablandamiento de carne

7 Obtención de preparados enzimáticos A la hora de seleccionar la fuente de producción de la enzima se debe tener en cuenta la inocuidad del alimento que contiene la enzima, por lo que debe controlarse que los microorganismos de donde se extraen no sean patógenos, ni fabriquen compuestos tóxicos. Los microorganismos ideales para la obtención de enzimas son aquellos que tienen una larga tradición de uso en los alimentos como Bacillus, Aspergillus y Sacharomyces.

8 La carne

9 Uno de los principales alimentos en cuanto su valor nutricional y alta aceptabilidad por los consumidores. Es un alimento completo que contiene 55 a 78% de agua, % de proteínas, 1-15% de lípidos y alrededor de 1% de sales minerales.

10 Problema Uno de los problemas que se presentan en la obtención de carne de buena calidad es la dureza de la misma. Luego del sacrificio del animal, debido a procesos químicos y metabólicos la carne se endurece, logrando la denominada rigidez cadavérica o rigormortis.

11 Rigormortis Inmediatamente después de la muerte del animal, los músculos aun contienen ATP y un de pH de 6,7-7,2. Luego de la matanza el músculo es aun extensible por un tiempo. Sin embargo, al no haber respiración se establece un ambiente de anaerobiosis y el ATP se va agotando. La perdida de ATP genera un descenso de pH debido a la transformación de glucógeno en lactato, llegando a valores de pH de 5,5. Cuando los niveles de ATP descienden mucho, los filamentos de miosina y actina se entrecruzan contrayéndose así el músculo y logrando la dureza máxima de la carne.

12 Maduración El proceso en el cual la carne recupera algo de su textura original. Los mecanismos por los cuales la carne puede ablandarse son de índole enzimática. El ablandamiento postmortem sólo puede lograrse al romper las uniones de algunas proteínas estructurales, ya sea por los métodos físicos (golpeado de la carne) o por acción enzimática. En la maduración enzimática se puede distinguir entre la acción de enzimas endógenas y enzimas exógenas aplicadas voluntariamente a la carne.

13 Proteasas Enzimas que rompen las uniones peptídicas: -CO NH de las proteínas, por calor u otros agentes se puede abrir la molécula proteica, de modo que entonces las uniones peptídicas pueden ser atacadas por estas enzimas.

14 Enzimas en cárnicos Endógenas Exógenas Vegetales Microbianas CalpainaCatepsina Bromelina Ficina Papaina FúngicasBacterianas Actinidina

15 Enzimas endógenas

16 Calpainas

17 Son proteasas cuya actividad depende principalmente del calcio. En 1964 se demostró una actividad proteolitica dependiente de calcio en cerebro de ratas. Una temperatura de 25ºC y un pH de 7,5 son las condiciones optimas para esta enzima. Y Se localizan en las miofibrillas en la región del disco Z.

18 Producen proteolisis de la troponina T, troponina I, tropomiosina, alfa-actinina, titina y nebulina (proteínas musculares), tiernizando la carne El nombre de calpaína se escogió por contracción de los vocablos calcio y papaina.

19 Catepsinas

20 Son enzimas lisosomicas que intervienen en la degradación de las proteínas de las fibras musculares de la carne, generando una mayor terneza en la misma. Se clasifican según la estructura aminoácido que define su centro activo.

21 Se localizan en el interior de los lisosomas y se liberan cuando desciende el pH después del sacrificio. De las 13 enzimas lisosomales existentes sólo hay 8 presentes en los lisosomas de la célula del músculo. pH óptimo ácido.

22 Su accion se debe a procesos autolíticos en la maduración de la carne. El tejido vivo tiene un pH desfavorable para la acción de estas enzimas, pero a la muerte del animal baja el pH al acumularse ácido láctico por degradación del glucógeno. Al alcanzar un pH 5,5 se hace óptimo para la liberación y acción de la enzima, apareciendo los respectivos cambios en la textura y demás caracteres de la carne Existen distintos tipos de catepsinas, pero en general actúan sobre la actina, miosina y troponinas.

23 Enzimas exógenas vegetales

24 Papaína

25 Es una proteasa que provoca la ruptura de múltiples enlaces en las proteínas animales, por tal motivo se usa para ablandar la carne destinada al consumo humano.

26 Se obtiene por purificación del zumo lechoso (látex) coagulado, proveniente de ligeras incisiones que se practican en la superficie de la papaya.

27 Los indígenas cubrían la carne en hojas de papaya para obtener un producto mas blando. La papaina es estable a 4ºC y a 6-7 unidades d pH.

28 Bromelina

29 Enzima con acción proteolítica (que rompe las moléculas proteicas) para una mejor asimilación de los aminoacidos que las componen. En la industria de alimentos, su mayor aplicación es en el macerado o ablandado de la carne.

30 Se encuentra en el jugo de piña y en el tallo de la piña y su extracción es mas sencilla respecto a la de la papaina.

31 Ficina

32 Enzima cuya actividad proteolitica se manifiesta al desnaturalizar sus proteínas sutrato mediante la ruptura de los enlaces disulfuro generados por aminoácidos con azufre (cisteína), enterneciendo la carne.

33 Se obtiene del látex coagulado proveniente de cortes o incisiones practicados en los brotes de los tallos de la higuera. Rendimiento de unos g de polvo a partir de 100 ml de látex

34 Actinidina

35 Enzima proteolítica poco conocida con actividad similar a la papaína. Se encuentra en el kiwi, por eso el zumo de tal fruta a menudo se utiliza como ablandador de la carne.

36 Enzimas microbianas

37 Durante el proceso de maduración-putrefacción de la carne, cierto tipo de bacterias como Pseudomonas pueden actuar sobre las proteínas miofibrilares. Algunos estudios demostraron que una enzima parcialmente purificada de Pseudomona fragi fue capaz de degradar estas proteínas.

38 En el caso de colágeno, los microorganismos pertenecientes al género Clostridium son los más eficientes productores de colagenazas. Sin embargo, estos microorganismos no pueden crecer a las bajas temperaturas de las carnes frescas en refrigeración. RECORDAR QUE SIEMPRE SE DEBE MANTENER LA INOCUIDAD.

39 Cepas seleccionadas del genero bacteriano Bacillus Subtilis y del fúngico Aspergillus oryzae son generadoras de proteasas que degradan las proteínas miofibrilares.

40 Modo de aplicación

41 Principal problema: Conseguir una distribución uniforme a través de todo el tejido. La misma se lleva a cabo por difusión y depende de : Temperatura Concentración de la enzima Concentración de sal Tiempo

42 Pulverización en la superficie. Inmersión en solución. Inyección en vena yugular. Post-mortem Pre-mortem

43 En la pulverización se mezcla el preparado enzimática seco, con sale de mesa (como sustancia portadora), almidón, y otros condimentos como glutamato de sodio, y se añade luego del rigor mortis para acelerar artificialmente la maduración.

44 La inmersión o dispersión (spray) se realiza con soluciones acuosas o hidroalcohólicas de 2 a 5% de la enzima. Una difusión no homogénea podría ocasionar que las capas superficiales sean excesivamente suavizadas, mientras que el centro se conserve duro.

45 Las proteasas pueden aplicarse también por inyección en la vena yugular hasta 30 minutos antes de la matanza, con el objetivo de aprovechar la distribución homogénea de la enzima por la circulación sanguínea. Hemorragias o edemas en órganos internos y reacciones defensivas en el organismo del animal vivo que inactivan la enzima inyectada.

46 F I N