Estructura

Las actividades de las enzimas vienen determinadas por su estructura tridimensional, la cual viene a su vez determinada por la secuencia de aminoácidos

Casi todas las enzimas son mucho más grandes que los sustratos sobre los que actúan, y solo una pequeña parte de la enzima (alrededor de 3 a 4 aminoacidos ) está directamente involucrada en la catálisis

La región que contiene estos residuos encargados de catalizar la reacción es denominada centro activo. Las enzimas también pueden contener sitios con la capacidad de unir cofactores, necesarios a veces en el proceso de catalisis , o de unir pequeñas moléculas, como los sustratos o productos (directos o indirectos) de la reacción catalizada

Estas uniones de la enzima con sus propios sustratos o productos pueden incrementar o disminuir la actividad enzimática, dando lugar así a una regulación por retroalimentación positiva o negativa, según el caso.

La mayoría de las enzimas, al igual que el resto de las proteínas, pueden ser desnaturalizadas si se ven sometidas a agentes desnaturalizantes como el calor, los pHs extremos o ciertos compuestos como el SDS. Estos agentes destruyen la estructura terciaria de las proteínas de forma reversible o irreversible, dependiendo de la enzima y de la condición

Enzimas Digestivas (Proceso digestivo)

HISTORIA

Las enzimas son catalizadores biológicos, es decir,
proteínas que tienen la capacidad de acelerar ciertas
reacciones químicas. En los últimos años su uso en gran
cantidad de industrias ha adquirido gran relevancia. La
enzimología o ciencia encargada del estudio de las enzimas
siempre será un tema de actualidad en la biotecnología.
En los últimos años, esta ciencia ha experimentado
grandes avances al igual que sus aplicaciones en la industria
alimentaria, farmacéutica, de detergentes, panadería
y papelera, entre otras. Los procesos catalizados
por enzimas en la industria son cada día más numerosos,
ya que presentan ventajas frente a los catalizadores no
biológicos.

La historia de las enzimas se originó en 1897, cuando
Eduard Buchner pudo llevar a cabo la fermentación de
azúcares en un caldo por medio de levaduras rotas. En
aquel tiempo se le llamó zymase al fermento libre de
células. Pero el término de “fermentos” o “enzimas” ya
había sido postulado por Wilhelm Küne en 1867. En 1926
James B. Sumner cristalizó la ureasa y cuatro años más
tarde John H. Northrop aisló y purificó la pepsina y la
tripsina del jugo duodenal. Se sabe que la actividad
catalítica de las enzimas ha sido utilizada por el hombre
desde tiempos remotos en fermentaciones y elaboración
de quesos. Sin embargo, no fue sino hasta 1960 cuando
se hizo la descripción de las estructuras enzimáticas en
términos químicos comenzando con la deducción de las
secuencias de aminoácidos de la ribonucleasa.

Las aplicaciones comerciales de las enzimas se conocen
en todo el mundo. Uno de los campos con un éxito sin
precedentes, desde el punto de vista microbiológico,
enzimológico, bioquímico, químico y farmacéutico, fue
la transformación de esteroides por vía enzimática en la
década de los años 40 a los 50. La utilización de
microorganismos completos con actividad catalítica para
la deshidrogenación, aromatización del anillo A,
eliminación de cadenas laterales y la hidroxilación en la
molécula esteroidal dio lugar a la síntesis químico-biológica
de importantes hormonas como los cortico-esteroides;
así floreció una de las industrias mas rentables en esa
época.

Enzimas en la industria alimenticia
La siguiente tabla resume algunos ejemplos de enzimas que se emplean en diferentes procesos de la industria alimenticia:

INDUSTRIA	ENZIMAS	USOS
Láctea	Tripsina. Lactasa	Enmascara el gusto a óxido. Fabricación de leche delactosada, evita la cristalización de leche concentrada.
Quesería	Quimosina (renina) Lactasa Lipasa	Coagulación de las proteínas de la leche (caseína). Influencia en el sabor y aceleración de la maduración.
Helados	Lactasa Glucosa-isomerasa	Evita la textura “arenosa” provocada por la cristalización. Permite la utilización de jarabes de alta fructosa.
Cárnicas	Papaína, Fiscina Bromelina	Ablandamiento de carnes. Producción de hidrolizados.
Panificación	Amilasa Proteasa Lipoxidasa Lactasa	Mejora la calidad del pan. Disminuye la viscosidad de la pasta. Produce una miga muy blanca Mejora la coloración de la superficie.
Cervecería	Amilasas Papaína, Pepesina	Usadas para licuar la pasta de malta. Evitan la turbidez durante la conservación de ciertos productos.
Vinificación	Pectinasas Glucosa-oxidasa	Mejoran la clarificación y extracción de jugos. Evitan el oscurecimiento y los sabores desagradables.
Bebidas no alcohólicas	Pectinasas Glucosa-isomerasa Tannasa Glucosa-oxidasa	Mejoran la clarificación de jugos. Conversión de la glucosa en fructosa (jarabes de alta fructuosa). Aumenta la solubilidad y disminuye la turbidez del té. Evita el oscurecimiento y los sabores desagradables.

Bromelina

Bromelina Es una enzima con acción proteolítica (que rompe las moléculas protéicas) para una mejor asimilación de los aminoácidos que las componen. La bromelina deshace las proteínas de igual manera que la pepsina, enzima que forma parte del jugo gástrico. La bromelina se encuentra en las Piñas.

Amilasa

La amilasa, denominada también ptialina o tialina, es un enzima hidrolasa que tiene la función de digerir el glucógeno y el almidón para formar azúcares simples, se produce principalmente en las glándulas salivares (sobre todo en las glándulas parótidas) y en el páncreas. Tiene un Ph de 7. Cuando una de estas glándulas se inflama aumenta la producción de amilasa y aparece elevado su nivel en sangre.

Papaína.

La papaína es una enzima que se extrae del fruto llamado papaya y es este familia de las papaina que según el tipo de tejidos se encuentran relacionadas. Desde poder antiinflamatorio hasta distintas aplicaciones en procesos industriales se cuentan entre las propiedades de la papaína y que permite utilizar el fruto en distintas dolencias como un medicamento natural. Ésta se desnaturaliza con un pH de 8 y su temperatura debe de ser de 37ºc.

Enzimas para Panificacion

LIPOXIGENASAS

La harina de soja activa es el principal portador del enzima lipoxigenasa. En la fabricación de pan de molde y pan de hamburguesas y, en general, en aquellos panes que se desee potenciar la blancura de la miga está recomendado el uso de entre 5 y 10 g/kilo de harina de soja activa.

El efecto de la lipoxigenasa sobre el ácido linoleico, es la formación de hidroxiperóxidos, que producen una oxidación acoplada de sustancias lipófilas, como los pigmentos carotenoides. Esta oxidación ocurre durante la etapa de amasado y da lugar a una miga más blanca y brillante, al mismo tiempo que aumenta el volumen del pan y que su sabor es más insípido.

Se puede conseguir también este efecto oxidante con una dosificación alta de ácido ascórbico pero resultaría una masa tenaz difícil de mecanizar. Con la adicción de harina de soja activa se puede potenciar el efecto oxidante sin modificar el equilibrio de la harina.

LACTASA

El azúcar de la leche y sus productos derivados se denomina lactosa, y es un disacárido, es decir, está formada por dos azúcares simples; la glucosa, que es fermentada por la levadura, y la galactosa, que no es fermentada y tiene poco poder edulcorante.

La lactosa puede ser hidrolizada a estos tipos de azúcares mencionados por medio de una enzima denominada lactasa. Este fenómeno de degradación del azúcar de la leche produce un aumento en la velocidad de fermentación y contribuye a la coloración del pan.

En la fabricación de pan de molde y de hamburguesa, el uso de leche en polvo o suero potenciará el color de la corteza, disminuyendo el tiempo de cocción y manteniendo el máximo de humedad.

GLUCOSA OXIDASA

Este enzima, en presencia de agua y oxígeno, cataliza la oxidación de la glucosa a ácido glucónico y peróxido de hidrógeno. Esta transformación favorece la oxidación de las proteínas, aumentando la tenacidad del gluten, y reduciendo su extensibilidad. Su efecto es como el del ácido ascórbico: incrementa la retención de gas y aumenta el volumen del pan

PENTOSANASAS

Estos enzimas actúan sobre las pentosanas que son unos polisacáridos distintos al almidón. Esta reacción de hidrólisis aumenta la absorción de agua en la masa, aumentando la tenacidad y disminuyendo ligeramente la extensibilidad.

Los preparados enzimáticos de pentosanasas se añaden con el propósito de:

Frenar el envejecimiento rápido del pan. Se ha podido observar que retardan la velocidad de retrogradación del almidón. Al mismo tiempo, dichos enzimas retienen agua durante la cocción y posteriormente este agua puede ser suministrada gradualmente al almidón, lo que permite mantener más tiempo el pan tierno.

La presencia de pentosanasas hace que se acelere la formación de la miga, consiguiendo una pronta firmeza en su estructura, pudiéndose de este modo reducir el período de precocción.

LAS PROTEASAS

Las proteasas de origen fúngico son menos agresivas que las de origen bacteriano y se emplean en las masas fermentadas, exclusivamente cuando son muy fuertes y tenaces, y en la fabricación de magdalenas, bizcochos y plum-cakes.

En la fabricación de galletas y barquillos se utilizan proteasas bacterianas. En estos casos su efecto se traduce en un debilitamiento del gluten, lo que favorece el laminado de la masa y su expansión sin deformación durante la cocción. La degradación del gluten ayuda a la obtención de galletas más crujientes. En la fabricación de barquillos la viscosidad o fluidez de la masa aumenta con la adicción de proteasas bacterianas, que ayudan a la evaporación del agua, lo que repercute en una mayor productividad y una menor fragilidad.

Enzimas para Panificacion

LAS ENZIMAS PARA PANIFICACION

Las enzimas para panificación se usan para lograr cambios específicos en los procesos ,mejorar las propiedades comestibles de los alimentos y bebidas..las enzimas para panificación han sido desarrolladas especialmente para lograr modificaciones positivas en los componentes de la masa .

PRINCIPALES ENZIMAS UTILIZADAS EN LA PANIFICACIÓN

HEMICELULASAS:juegan un papel importante como reguladoras en la hidratacion de las masas,en su consistencia y en la retrogradación del almidón .En masas con alto contenido de fibra el uso de pentosanasas mejora la estructura de la corteza y aumenta le volumen del pan

FITASAS: durante la fermentación la fitasa endógena del trigo hidroliza el ácido mico que es un quelante de calcio hierro y zinc.

LIPASAS:cataliza la hidrólisis de los trigliceridos .

LIPOOXIGENASA:su efecto produce un efecto en el blanqueamiento del pan al oxidar los carotenoides de la harina y mejora las propiedades reologicas de la harina.Habitualmente se obtiene esta actividad por adición de harina de soja o de habas enzimaticamente activas .

GLUCOSA-OXIDASA : se emplea para reemplazar agentes oxidantes inorgánicos no permitidos legalmente .

PROTEASAS:se emplea en la producción de panes y galletas especiales.Son de origen Fungico principalemente.

LACTASAS:Se emplean en procesos de panificacion en donde implica la adición de lacto sueros o leche en polvo.

ISOAMILASAS:hidrolizan los enlaces a-1.6 de la amilopectina,especialmente usada para masas que van a ser sometidas a congelación o refrigeracion.

ESPECIFICIDAD DE LOS ENZIMAS

Los enzimas de distinguen de los catalizadores no biológicos por su especialidad, presentan distintos grados de especificidad:

1. ESPECIFICIDAD ESTEREOQUIMICA: Muchas enzimas muestran preferencia por determinado isomero óptico o geométrico
2. ESPECIFICIDAD BAJA: El enzima no discrimina el sustrato y únicamente presenta especialidad hacia el enlace que ataca
3. ESPECIFICIDAD DE GRUPO: El enzima es periférico para determinado enlace químico adyacente a un grupo especifico ejm: la tripsina en especifica para los enlaces peptidicos situados en el extremo carboxilo de la arginina y la lisina
4. ESPECIFICIDAD ABSOLUTA: Pueden atacar solo un sustato y catalizar una sola reacción. La mayoría de los enzimas pertenecen a esta categoría

Se clasifican de acuerdo al tipo de reacción que catalizan

OXIDOREDUCTASAS: actúan en reacciones de oxidoreducción y se las llama también

deshidrogenasas.

TRANSFERASAS: transfieren grupos funcionales de un compuesto a otro. Las quinasas

representan un grupo especializado que transfiere grupos fosfato.

HIDROLASAS: rompen un enlace adicionando una molécula de agua.

LIASAS: rompen enlaces por mecanismos distintos a la hidrólisis o la oxidación. Las

decarboxilasas y aldolasas son ejemplos de liasas.

ISOMERASAS: catalizan reacciones de interconversión de isómeros.

LIGASAS: unen moléculas utilizando energía proveniente del ATP. También se llaman

sintetasas.

¿QUE SON LAS ENZIMAS?

Las enzimas son catalizadores biológicos que permiten que las reacciones metabólicas

ocurran a gran velocidad en condiciones compatibles con la vida.

En las células, la actividad secuencial de muchas enzimas permite que las moléculas se

degraden, o bien se formen moléculas de mayor tamaño a partir de moléculas sencillas.

Desde el punto de vista químico, las enzimas son proteínas globulares, algunas de ellas

con estructura cuaternaria. Para cumplir su función requieren conservar su estructura

nativa en la que se destaca una región formada por un número reducido de residuos

aminoacídicos que poseen afinidad por los compuestos que intervienen en la reacción.

Ese lugar se llama sitio activo, y en él se desarrolla la reacción.

El estudio de las enzimas y su actividad ha sido importante para conocer los distintos

pasos de las vías metabólicas y su regulación, para detectar enfermedades, pero también

desde un punto de vista práctico para elaborar productos útiles a nivel alimenticio,

medicinal, industrial o farmacéutico. Son ejemplos de utilización del conocimiento de la

actividad de las enzimas el empleo de renina en la producción de queso así como las

proteasas y lipasas en detergentes.

Las Enzimas y Enfermedades : All about enzymes and diseases