PLANTA DE PRODUCCIN DE BROMELINA (ENZIMA PROTEOLTICA)

1. INTRODUCCIN.

La bromelina, es un tipo de enzima proteoltica la cual puede ser separada del jugo de los tallos de pia por precipitacin en una solucin de metanol. Esta ha sido ampliamente conocida y usada en los diez aos pasados. En la industria de alimentos, su mayor aplicacin es en el macerado o ablandado de la carne, en el enfriamiento de la cerveza, en productos de protenas solubilizadas, en desechos de pescados, as como tambin, en la produccin de protenas hidrolizadas. Tambin ha sido utilizado en propsitos tiles tal como protenas digestivas para desordenes internos. Los residuos de los tallos de pia, como producto derivado del procesamiento de bromelina, puede ser usado como un aditivo en alimentos animales y como un medio para el cultivo de plantas tales como orqudeas y plantas de t. Una apreciacin del valor del citrato de calcio, producto derivado de la refinacin del cido ctrico, tambin es un producto derivado en el procesamiento de bromelina. Por lo tanto, la produccin industrial de la bromelina tiene un elevado valor aditivo.

La descripcin del proceso revela un proceso eficiente y automtico para la produccin de bromelina. Los tallos de pia, despus de cosechados, primero son limpiados, triturados y prensados a travs de una prensa de tornillo. El jugo de los tallos colectado desde la prensa de tornillo es mezclado con metanol para precipitar las impurezas en el tanque de mezcla. Despus de la separacin de las impurezas disueltas originalmente en el jugo de los tallos de pia, la solucin limpia es nuevamente mezclada con una solucin de metanol y dejada en reposo para su asentamiento. La lechada de bromelina pura concentrada obtenida desde el decantado es luego secada. El metanol ligero en su fase lquida desde el separador de decantado es recuperado en una torre de absorcin. Los desechos de metanol diluidos reforzados con desechos de metanol desde la prensa de filtrado y decantado son destilados y con el metanol puro recuperado es reciclado a travs del proceso.

El capital de inversin, el consumo de energa, el personal de ingeniera con altos conocimientos tecnolgicos y el terreno requerido para la planta de produccin de bromelina descrito en este estudio son relativamente pequeos en comparacin a otras muchas plantas industriales petroqumicas. El proceso de manufactura no es complicado, y es fcil de controlar. El control de la polucin, y el mantenimiento y reparacin de las maquinarias y equipos tambin son fciles. Para aquellas naciones de clima tropical y subtropical abundante en pias, hacen a esta planta de produccin factible cuya inversin puede ser proyectada como una industria orientada a la exportacin.

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EXTRACCIN Y EVALUACIN DE LA ENZIMA BROMELINA A PARTIR DE DESECHOS DE PIA

RESUMEN: La bromelina es una proteasa ya que cataliza la hidrlisis de los enlaces peptdicos; se encuentra en la pia perteneciente a la familia de las bromeliaceae; presenta una intensa actividad proteoltica que se activa por la cistena, tiosulfato y glutatin. Esta caracterstica permite la hidrlisis de un sustrato de protena utilizando como sustrato la casena. En el experimento se realiz la extraccin de la enzima mencionada a partir de la pulpa, cscara y corazn, su actividad se evalu mediante la medicin de la absorbancia de las tres fracciones obtenidas. La bromelina tiene varias aplicaciones industriales en el rea farmacolgica, alimenticia y medicinal.Palabras clave: Proteasa, actividad proteoltica, casena, absorbancia, aplicaciones.

INTRODUCCIN: Las enzimas son catalizadores especficos de naturaleza protenica, que actan exclusivamente sobre sustancias que tienen una configuracin precisa. Las enzimas se las considera como catalizadores que modifican la velocidad de los cambios promovidos por ellas, determinan qu sustancias particulares, de preferencia a otras distintas son las que van a sufrir los cambios, adems son las encargadas de graduar la velocidad de una reaccin determinada en el interior de las clulas. (1)La Bromelina es una enzima de accin proteoltica que rompe las molculas de las protenas para una mejor asimilacin de los aminocidos que las componen. La enzima se encuentra distribuida en el fruto, tallo y hojas de la pia. La posibilidad de utilizacin de la enzima en diversos campos es muy importante, las aplicaciones mdicas y farmaceticas de la misma requieren cantidades de enzima purificada (2).La bromelina reduce inflamaciones y protuberancias, se la usa para reducir la actividad antitumoral, en desrdenes digestivos, degradacin natural de cogulos de sangre, ayuda a mejorar la digestin de las personas, desdoblando las protenas de los alimentos que ingerimos (3).Esta investigacin se realiz con el objetivo de evaluar la actividad enzimtica de la bromelina mediante la cantidad de unidad de digestin de la casena obtenida de la absorbancia de las soluciones de las distintas fracciones de la pia.

CDUmg=Et-EbEs*50*1110*DF

MATERIALES Y MTODOSUna pia entera grande (Ananas comosus), Etanol (grado industrial 96% de pureza), Tris HCl 50 mM pH8, Sustrato: Casena, Reactivo de terminacin TCA, Tubos de ensayo, Balanza Analtica, Sistema de calentamiento, Pipetas, Papel filtro, Extractor y Espectrofotmetro.PROCEDIMIENTOProcedimiento de extraccinSe lava y fracciona la pia en pulpa, cscara y corazn, por separado, se filtra y se aade cierta cantidad de etanol. La mezcla se coloca en una botella de vidrio etiquetada y en refrigeracin (-10C) durante 7 das.Procedimiento de evaluacin de la actividad enzimticaLas muestras se centrifuga a 8500 rpm por 10 min; se elimina el sobrenadante y en cada muestra se coloca 1 ml. de solucin tampn Tris-HCl 50 nM pH 8. El trabajo se realiza por duplicado, se pesa 0.01g de bromelina y sta se diluye. Se coloca la casena en un bao de agua a 37C por 10min, se aade 1ml de la sol. de enzima, se mantiene en el bao por 10min; aadir 5 ml. del reactivo TCA, a 37C por 30min. Filtrar los contenidos de los tubos a temperatura ambiente, medir la absorbancia a 275nm, teniendo como base a la tirosina.Estndar de tirosinaPreparara una sol. que contenga exactamente 50 g/ml. De L-Tirosina en HCl 0.1 N. Lea y registre la absorbancia del estndar a 275 nm usando agua destilada para el blanco.Solucin de EnzimaDiluir 0,01 gr. de enzima en 200 l de diluyente de enzima

RESULTADOSTabla 1. Absorbancia de las soluciones a 275nm.| Muestra | Absorbancia (nm) |Tirosina | 1 | 0.344 |Pulpa | 1 | 0.506 || 2 | 0.539 |Corazn | 1 | 0.397 || 2 | 0.4 |Cscara | 1 | 0.426 || 2 | 0.458 |Fuente: Lab. Ingeniera de las enzimas

CLCULOSEjemplo del clculo para la pulpa (MUESTRA 1)

CDUmg=0.506-0.11010.344*50*1110*5*10-4

CDUmg=0.03164*1000=31.64(MUESTRA 2)

CDUmg=0.539-0.11010.344*50*1110*5*10-4

CDUmg=0.03164*1000=34.28

Tabla 2. Unidad de digestin de la casena para las distintas fracciones

| Muestra | CDU |Pulpa | 1 | 31.64 || 2 | 34.28 |Corazn | 1 | 22.93 || 2 | 23.17 |Cscara | 1 | 25.25 || 2 | 27.81 |Fuente: Estudiante

Tabla 3. Promedio de la unidad de digestin de la casena (valor final)

| Promedio | CDU (mg/ml) |Pulpa | 1 - 2 | 32.96 |Corazn | 1 - 2 | 23.05 |Cscara | 1 - 2 | 26.53 |Fuente: Estudiante

DISCUSINLa pia es una fruta rica en bromelina; el uso de etanol a bajas temperaturas hace referencia a que los solventes orgnicos inactivan muchas enzimas a temperatura ambiente; de modo que la separacin debe llevarse a cabo a baja temperatura y permitir la extraccin de la enzima. La colocacin de la casena provoc la formacin de una sustancia lechosa, sta es una protena muy flexible y fcilmente hidrolizada, ya incubado en el bao de agua, se agreg el reactivo de terminacin TCA (Sol. De cido tricloroactico y acetato de sodio) que precipit la enzima, una vez filtrados las muestras para eliminar cualquier tipo de impureza y al preparar la sol. estndar de tirosina se registro los valores de absorbancia en el espectrofotmetro de las soluciones a una longitud de onda de 275 nm; se calcul la unidad de digestin de casena (CDU) para cada fraccin y de estas obtuvimos un valor promedio final que es la cantidad de enzima que libera 1 g de tirosina despus de 1 minuto de digestin a 37 C en un sustrato de casena.CONCLUSIONES* La pia es una fruta q contiene gran cantidad de bromeilna aunque no se obtuvo la enzima totalmente pura, se obtuvo los valores de CDU para cada fraccionamiento, la mayor cantidad se encontr en la pulpa con un valor de (32.96) a diferencia de la cscara (26.53) y el corazn (23.05). Existiendo una mayor actividad enzimtica de la bromelina en la pulpa; el estudio se llev a cabo con un mtodo sencillo no muy costoso, en donde las mejores condiciones para la extraccin fueron con el solvente orgnico etanol, una temperatura de -10C y durante una semana. Se midi la absorbancia de las soluciones en el espectrofotmetro a 275 nm; utilizando agua destilada como blanco, la actividad fue determinada por medicin de la velocidad de liberacin de tirosina a partir de casena como sustrato expresada en unidades enzimticas.BIBLIOGRAFA* (1) Laguna, Jos, Bioqumica, Editorial Fournier S.A, Edicin 2, Mxico/1976. Pgs.:38 42.* P Gacesa y J Hubble, Tecnologa de las enzimas, Editorial Acribia S.A, Edicin 1, Zaragoza (Espaa)/1.990. Pgs.:35 49 y 73 75.* (2)-(3) La bromelina: Enzima prodigiosa de la pia. Disponible en:http://naturasaludplus.blogspot.com/2008/05/la-bromelina-enzima-prodigiosa-de-la.html* Mtodos para la purificacin de la enzima bromelina. Disponible en:http://74.125.45.132/search?

http://www.buenastareas.com/ensayos/Extracci%C3%B3n-y-Evaluaci%C3%B3n-De-La-Enzima/2507144.html#

Bromelina: el lado til de comer pias

La Bromelina es una enzima que degrada protenas y que se extrae de la pia. Desde tiempos inmemoriales ha sido utilizada por el hombre americano como efectivo agente teraputico. Tanto la medicina como la industria moderna utilizan este tipo de enzimas vegetales siguiendo ms o menos los mismos principios que nuestros ancestros.

Hace aproximadamente 500 aos que Cristbal Coln "descubri" la pia, cuando la cambi por piezas de fantasa a los indios de la isla Guadalupe. Una vez que hubo probado la fruta, el navegante intuy instantneamente su valor comercial y se intrig tambin por la versatilidad de sus usos medicinales. Los isleos beban jugo de pia como una ayuda a la digestin y como cura para el dolor de estmago,en especial luego de una abundante comida; las mujeres lo usaban como agente de limpieza para mejorar la textura de su piel y los guerreros trataban las heridas con la pulpa del fruto para ayudar a la cicatrizacin.En la actualidad, los bioqumicos dedicados a la extraccin de compuestos de origen vegetal han encontrado una explicacin para estos variados usos: la planta de la pia es una rica fuente de Bromelina, una enzima que ayuda a la digestin dado que puede hidrolizar grandes molculas proteicas a pequeos pptidos y aminocidos.El jugo de pia proporciona un activo ingrediente a las lociones para el cuidado de la piel, porque la bromelina que contiene destruye las capas externas, muertas o daadas de la piel quedando expuestas las capas internas ms suaves. Este mismo efecto ha sido usado para la eliminacin de verrugas. Tambin los isleos de Guadalupe hablan descubierto que preparaciones concentradas removan el pelo del cuerpo, esta vez porque la romelina hidroliza otra protena: la queratina, constituyente esencial del pelo.Coln estaba ms interesado en la guerra que en la cosmtica, y se interes vivamente en las capacidades cicatrizantes de la bromelina, que agregaba a su capacidad degradadora de tejido daado una propiedad antisptica, pues atacaba las bacterias dejando la herida limpia y seca.Una tecnologa para el desechoLa enzima se encuentra distribuida tanto en el fruto como en el tallo o las hojas de la pia. En la actualidad, los productores de pia dado el alto valor comercial de la fruta extraen la enzima desde los tallos o troncos, un ejemplo clsico de aprovechamiento exitoso de un producto de desecho.Hasta hace poco tiempo los agricultores arrancaban las plantas luego de cosechar una o dos frutas, porque stas se dan cada vez de menor tamao. Luego que se percataron de que los troncos son una buena fuente de bromelina, ahora los colectan y extraen la enzima con fines comerciales.La extraccin de la enzima desde material de tronco es bes tante simple. Una vez limpio el tronco, se extraen los tejidos externos dejando al descubierto el material interno blanco y de aspecto de almidn, que luego de molido y mezclado con agua produce un "jugo de tronco" rico en enzima. La bromelina luego se precipita con un solvente orgnico del tipo de la acetona, y luego seseca y envasa como un fino polvo blanco.Las aplicaciones terapeuticasCientficos modernos estn investigando un amplio rango de aplicaciones para la bromelina, muchas de las cuales se basan en los antiguos remedios.En primer lugar, la bromelina puede ayudar en el tratamiento de la trombosis coronaria que se caracteriza por un bloqueo de los vasos sanguneos por cogulos estructurados por una protena llamada fibrina y que es responsable de al menos la mitad de las muertes en pases desarrollados como G. Bretaa. Los ataques al corazn son a menudo causados por un bloqueo de los vasos sanguneos que irrigan el corazn. Una situacin similar se observa en los accidentes vasculares cerebrales.La formacin de cogulos sanguneos es un proceso que ocurre -naturalmente en individuos normales pero que est controlado por un delicado balance entre la formacin de cogulos y su degradacin. La bromelina parece promover selectivamente la de-gradacin natural de cogulos de sangre, sin causar hemorragias, en sujetos que presentan bloqueos en vasos sanguneos.La sangre contiene una proteasa natural que degrada cogulos, llamada plasmina, la cual debe ser activada desde su forma inactiva, el plasmingeno. SI este sistema natural no est balanceado, los niveles de plasminas pueden estar bajos, permitiendo que los cogulos persistan y bloqueen los vasos sanguneos. lnvestigaciones realizadas por Steven Tanssing en Hawai, han demostrado que la bromelina puede estimular la conversin de plasmingeno en plasmina, lo cual permite des-hacer eficientemente los cogulos de fibrina.La capacidad de la bromelina para promover la dispersin de cogulos ha sido probada en dos ensayos clnicos, con resultados preliminares promisorios. En una prueba con 140 pacientes coronarios - un 20 por ciento de los cuales tena una expectativa de vida de aproximadamente dos aos- el tratamiento con la enzima logr rebajar este porcentaje a slo el 2 por ciento. En un segundo ensayo con 76 pacientes, durante los cuatro aos siguientes muri menos del 3 por ciento, mientras la prediccin haba sido de 35 por ciento.La bromelina tambin presenta una propiedad "antitrombtica" mediante la cual bloquea la conversin de protrombina en trombina, reduciendo de este modo la formacin de cogulos. El efecto anti-inflamatorio de la bromelina est relacionado con este sistema. Trabajos hechos por Taussing y Col. sugieren que la bromelina es una droga anti-inflamatoria mejor que las drogas no-esteroidales, tal como lo es la aspirina. Mientras que la aspirina inhibe la sntesis de todas las prostaglandinas, la bromelina es ms selectiva e inhibe la produccin slo de aquellas que aumentan la inflamacin, sin afectar las ant-inflamatorias. Por su parte, el trauma y el stress prolongado tienden a desplazar el balance hacia las prostaglandnas proinflamatorias, proceso que es contrarrestado por bromelina que tiende a restablecer el equilibrio perdido.A pesar de lo interesante que pueden parecer estos resultados, seRequiere aun de mayor informacin acerca del posible mecanismo de accin a travs del cual la bromelina acta en el organismo.El efecto teraputico de bromelina puede -de este modoestar dado por la actividad protesica o por otro componente del extracto del tallo, como son aunque parezca paradojal, los inhibidoresde proteasas".Accin versus inhibicinEl extracto de bromelina contiene, en efecto, inhibidores naturales de proteasas, que son protenas pequeas que pueden inhibir enzimas proteolticas, por lo que podran ser usados para controlar su actividad. Esta accin inhibitoria resulta fundamental dado que las proteasas en el organismo no son siempre tiles; de hecho, pueden destruir tejido sano. El organismo tambin regula la actividad de las proteasas confinndolas a compartimentos especficos, tales como la sangre y el tracto digestivo, y controlando su actividad con inhibidores especficos Un buen ejemplo para ilustrar este mecanismo de control lo constituye la trombina, que hidroliza parcialmente el fibringeno de la sangre para formar cogulos de fribina.Este proceso est regulado por la presencia de un inhibidor: la antitrombina. Algunas enfermedades rompen este armonioso equilibrio y las proteasas escapan a otro compartimento, rompiendo as la razn proteasa/inhibidor, con lo que se produce la destruccin indiscriminada de tejidos.Algunos tipos de bacterias tambin secretan proteasas quedegradan tejidos del organismo husped y los invaden. Por ejemplo, Staphylococcus aureus, responsable de la formacin de fornculos, secreta una proteasa que destruye el tejido de la piel, lo que facilita la invasin de estos microorganismos.Tambin en el enfisema se expresan las consecuencias de la accin descontrolada de proteasas. Una proteasa llamada elastasa ataca la protena que le otorga plasticidad al tejido pulmonar (llamada elastina), causando una disminucin progresiva en su capacidad mecnica de contraccin y dilatacin que lleva finalmente a una prdida de la eficiencia ventiladora del pulmn.En las personas sanas, la actividad de la elastasa est controlada por un inhibidor llamado 1-ant tripsina. En el enfisema pulmonar, los pacientes producen muy poco 1-antitripsina o una forma defectuosa de ella. El humo del cigarrillo agrava el enfisema porque contiene compuestos qumicos que oxidan aminocidos esenciales de la estructura de la _1-antitripsinq, lo que le resta efectividad al inhibidor.Extractos de bromelina del tronco contienen una familia de siete distintos inhibidores de proteasas. Cada uno es una pequea pro-tena de alrededor de 50 aminocidos. En Paisley College, el Dr G. Bakerstaff evalu el potencial de estos inhibidores como bloqueadores selectivos de proteasas para uso en industria y medicina. Por ejemplo, los fabricantes de cerveza usan proteasas, como papana y bromelina, para evitar las variaciones del sabor con la temperatura de la cerveza y prevenir la formacin de vapores durante el almacenamiento. S las proteasas continan trabajando durante el almacenamiento, la cerveza desarrolla un sabor amargo derivado de un exceso de aminocidos libres producto de la hidrlisis. Los inhibidores de proteasas pueden, de este modo, constituir agentes muy efectivos en la detencin de la actividad proteasa durante el almacenamiento.Las proteasas pueden tambin ayudar a sanar las heridas, tal como lo saban los Indios de Guadalupe. Hace ya 200 aos, cirujanos navales y militares las utilizaban para limpiar heridas infectadas. Hoy las proteasas estn disponibles como medicamento, pero el principio es el mismo. La reparacin natural de las heridas es un proceso largo y complejo. Luego que cesa el sangramiento, la formacin de costra protege tejidos expuestos y previene posterior prdida de sangre. Pero quedan bacterias atrapadas bajo la costra, las que se multiplican e invaden tejidos internos, consumen nutrientes y retardan el proceso de cicatrizacin. En casos serios, los mdicos pueden aplicar una gasa que contiene una proteasa del tipo de la bromelina para romper la costra y poder limpiar la herida. Existe, de hecho, una variedad de vendajes especiales y compresas que contiene proteasas junto a un antibitico.Tambin este tipo de enzimas han sido usadas en el tratamiento de quemaduras severas de la piel en las que se hace necesario realizar injertos de piel. En este caso los mdicos deben primero remover la piel muerta para proporcionar un sustrato limpio al injerto, frecuentemente usan una combinacin de tcnicas quirrgicas y proteasas para lograrlo. La bromelina tiene la ventaja adicional de reducir la acumulacin de fluidos y disminuir la inflamacin.Pese a lo auspicioso que pareciera ser la utilizacin teraputica de bromelina, la industria farmacutica ha fallado en sus intentos por desarrollar drogas en base a la enzima. Ello ocurre no porque tales drogas seran infectivas, sino mas bien porque el mecanismo de accin de la bromelina an es desconocido. Este impasse se resolver muy probablemente en la medida en que las investigaciones bioqumicas progresen y aporten mayores luces respecto a la bromelina y sus inhibidores proteicos.

http://www.entelchile.net/secciones/educacion/ciencia/sabias/bromelina.htm