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Enzimas en Enzimas en productosproductos cárnicos cárnicos

• Manuel Vega Di Nezio• Hernán Casas

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ObjetivoObjetivoSe considera objetivo del trabajo práctico dar una Se considera objetivo del trabajo práctico dar una

breve introducción a conceptos básicos sobre las breve introducción a conceptos básicos sobre las

enzimas y el músculo carnico, para luego abordar enzimas y el músculo carnico, para luego abordar

el tema de enzimas en cárnicos, describiendo las el tema de enzimas en cárnicos, describiendo las

principales utilizadas en la industria.principales utilizadas en la industria.

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Introducción• Las enzimas son proteínas que se encuentran entodos los seres vivos y son piezas esenciales en sufuncionamiento.

• Actúan como biocatalizadores.

• Actúan sobre un sustrato. Su acción catalítica sepuede deber exclusivamente a su naturalezaproteica o en otros casos a la naturaleza proteicasumada a una estructura no proteica y termoestablellamada cofactor (grupos prostéticos o coenzimas).

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• Las enzimas se caracterizan por su gran

especificad y por su alta eficiencia siempre ycuando se encuentren dentro del rango decondiciones adecuadas (pH, temperatura,humedad, etc.)

• Debido a su alta especificad, las enzimas son

muy utilizadas en los distintos tipos de industria. 

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Enzimas en industria de alimentos

• La aplicación de enzimas en este campo es quizásuno de los que se ha desarrollado más rápidamenteen los últimos años.• En la producción de alimentos pueden aplicarselas enzimas aisladas (sin los microorganismosproductores) • Desde hace décadas se dispone de enzimasrelativamente puras extraídas industrialmente debacterias y hongos, y algunas de ellas de las plantasy los animales, con una variada utilidad en laelaboración de alimentos.

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•• Los amplios estudios han puesto en Los amplios estudios han puesto en evidencia la importancia de los procesos evidencia la importancia de los procesos enzimáticos en la elaboración y enzimáticos en la elaboración y conservación de los alimentos. Fenómenos conservación de los alimentos. Fenómenos tan importantes en la tecnología actual, tan importantes en la tecnología actual, como las reacciones de pardeamiento como las reacciones de pardeamiento enzimático, de rancidez, de coloración, de enzimático, de rancidez, de coloración, de textura son ejemplos muy conocidos de la textura son ejemplos muy conocidos de la intervención de enzimas.intervención de enzimas.

•• La tecnología de los alimentos utiliza La tecnología de los alimentos utiliza enzimas para una mejor preparación del enzimas para una mejor preparación del alimento. Ej: enzimas proteolíticas para alimento. Ej: enzimas proteolíticas para ablandamiento de carneablandamiento de carne

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Obtención de preparados enzimáticos• A la hora de seleccionar la fuente de producción de

la enzima se debe tener en cuenta la inocuidad delalimento que contiene la enzima, por lo que debecontrolarse que los microorganismos de donde seextraen no sean patógenos, ni fabriquen compuestostóxicos. • Los microorganismos ideales para la obtención deenzimas son aquellos que tienen una larga tradiciónde uso en los alimentos como Bacillus, Aspergillus ySacharomyces.

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La carneLa carne

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• Uno de los principales alimentos en cuanto su

valor nutricional y alta aceptabilidad por losconsumidores.

• Es un alimento completo que contiene 55 a 78% de agua, 15-22% de proteínas, 1-15% de lípidos y alrededor de 1% de sales minerales.

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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

carnese endurece, logrando la denominada rigidezcadavérica o rigormortis.

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Rigormortis• Inmediatamente después de la muerte delanimal, los músculos aun contienen ATP y un de pHde 6,7-7,2. Luego de la matanza el músculo es aunextensible por un tiempo. Sin embargo, al no haberrespiración se establece un ambiente deanaerobiosis y el ATP se va agotando. La perdidade ATP genera un descenso de pH debido a latransformación de glucógeno en lactato, llegando avalores de pH de 5,5. Cuando los niveles de ATPdescienden mucho, los filamentos de miosina yactina se entrecruzan contrayéndose así el músculoy logrando la dureza máxima de la carne.

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Maduración• El proceso en el cual la carne recupera algo de

sutextura original.• Los mecanismos por los cuales la carne puedeablandarse son de índole enzimática.• El ablandamiento postmortem sólo puedelograrse al romper las uniones de algunasproteínas estructurales, ya sea por los métodosfísicos (golpeado de la carne) o por acciónenzimática. • En la maduración enzimática se puede distinguirentre la acción de enzimas endógenas y enzimasexógenas aplicadas voluntariamente a la carne.

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Proteasas• Enzimas que rompen las uniones peptídicas: -CONH de las proteínas, por calor u otros agentes sepuede abrir la molécula proteica, de modo queentonces las uniones peptídicas pueden seratacadas por estas enzimas.

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Enzimas en cárnicosEnzimas en cárnicos

EndógenasEndógenas ExógenasExógenas

VegetalesVegetales

MicrobianasMicrobianasCalpainaCalpainaCatepsinaCatepsina

BromelinaBromelina

FicinFicinaa

PapainaPapaina

FúngicasFúngicas BacterianasBacterianas

ActinidinaActinidina

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Enzimas endógenasEnzimas endógenas

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CalpainasCalpainas

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• 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.

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• 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.

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CatepsinasCatepsinas

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• 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.

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• 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.

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•Su accion se debe a procesos autolíticos en lamaduración de la carne. • El tejido vivo tiene un pH desfavorable para laacción de estas enzimas, pero a la muerte delanimal baja el pH al acumularse ácido láctico pordegradación del glucógeno. Al alcanzar un pH 5,5se hace óptimo para la liberación y acción de laenzima, apareciendo los respectivos cambios en latextura y demás caracteres de la carne• Existen distintos tipos de catepsinas, pero engeneral actúan sobre la actina, miosina ytroponinas.

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Enzimas exógenas vegetalesEnzimas exógenas vegetales

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PapaínaPapaína

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• 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.

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

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• 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.

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BromelinaBromelina

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• 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.

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

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FicinaFicina

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• 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 lacarne.

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• Se obtiene del látex coagulado proveniente de cortes o incisiones practicados en los brotes de los tallos de la higuera.

• Rendimiento de unos 11-12 gde polvo a partir de 100 ml delátex

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ActinidinaActinidina

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 • 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.

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Enzimas microbianasEnzimas microbianas

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• 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 dePseudomona fragi fue capaz de degradar estasproteínas.

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• 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.

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

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Modo de aplicaciónModo de aplicación

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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

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Pulverización en la superficie.

Inmersión en solución.

Inyección en vena yugular.

Post-mortem

Pre-mortem

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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.

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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.

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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 .

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F I NF I N