ENZIMA “PROTEASA”1PEREZ CASTAÑEDA; DANIEL ALEJANDRO

1Universidad La Gran Colombia, Seccional ArmeniaCiudadela del Saber La Santa María, Km 5 Vía La Tebaida. Armenia, Colombia.

RESUMEN: Las enzimas son biocatalizadores eficaces y específicos, las enzimas cambian, conducen y regulan casi todas las reacciones químicas de las células vivas. La proteasa pertenece a las enzimas proteolíticas e incluyen proteinasas, que catalizan la hidrolisis de la molécula de proteína en largos fragmentos. Se llevó a cabo una búsqueda en diferentes páginas científicas de internet con el fin de encontrar información valiosa con respecto a la enzima “Proteasa”, como su función, estructura en 3D, características de activación e inactivación, producción tanto bacterianas como fúngicas y su aplicación a la industria tanto alimentaria como no alimentaria.

PALABRAS CLAVE: Enzima, Proteasa, Producción, Aplicación.

ABSTRACT: Enzymes are biocatalysts effective and specific enzymes change, lead and regulate almost all chemical reactions in living cells. Protease belongs to proteolytic enzymes include proteinases and which catalyze the hydrolysis of the protein molecule in longer fragments. Conducted a search in different scientific websites in order to find valuable information regarding the enzyme "Protease" as their function, 3D structure, characteristics of activation and inactivation, both fungal and bacterial production and its application for both food and non-food industry.

KEY WORDS: Enzyme, Protease, Production, Application.

1. INTRODUCCION

Las enzimas son biocatalizadores eficaces y específicos, las enzimas cambian, conducen y regulan casi todas las reacciones químicas de las células vivas. Hasta ahora se han descrito en detalle más de 3000 enzimas diferentes. Se sospecha que en la naturaleza hay hasta 10000 enzimas distintas. De algunos tipos de enzimas existen solo unas pocas moléculas en una célula; de otros, en cambio, de 1000 a 100000. Todas las enzimas actúan como catalizadores biológicos: convierten sustancias, a menudo en fracciones de segundos (Renneberg, 2008).

Todos los animales y vegetales, al igual que los hongos levaduras y bacterias sintetizan las enzimas: de hecho, su acción está estrechamente ligada con cualquiera de las etapas biológicas (nacimiento, germinación, desarrollo, crecimiento, reproducción, muerte, etc.) de todos los tejidos activos. Debido a esto, los alimentos contienen una gran variedad de enzimas endógenas que les provocan cambios benéficos y dañinos, además de las que proviene de las distintas contaminaciones microbianas. Por esta razón, es muy importante conocer las diversas actividades enzimáticas de cada producto, para así obtener ventajas de ellas y evitar los problemas indeseables que puede traer consigo su presencia (Dergal, 2006).

La proteasa pertenece a las enzimas proteolíticas e incluyen proteinasas, que catalizan la hidrolisis de la molécula de proteína en largos fragmentos, y las peptidasas, que hidrolizan estos fragmentos polipeptídicos hasta dejarlos combertidos en cadenas más cortas de aminoácidos. Los preparados de enzimas proteolíticos de origen microbiano son proteasas, es decir, mezcla de proteinasas y peptidasas. Las proteasas también se obtienen a partir de plantas o de animales (Frazier, Westhoff, & Vergés, 1993). El objetivo de este artículo es realizar una revisión bibliográfica de diferentes estudios relacionados con la proteasa y su importancia para la industria.

2. MATERIALES Y METODOLOGIA

Se llevó cabo la definición de enzima y en este caso en específico de la proteasa, su característica química, estructura en 3D, producción y usos industriales en libros de biotecnología, análisis de alimentos y artículos científicos en diferentes páginas como; Scielo, NCBI, ScienceDirect, Google Academico y la Wed en general.

3. RESULTADOS

3.1 Proteasas

Las enzimas proteolíticas o proteasas comerciales hidrolizan los enlaces peptídicos con diferentes grados de intensidad y de selectividad; se usara la enzima más adecuada de acuerdo con la necesidad de la transformación requerida. Existen de origen vegetal como (papaína, ficina y bromelina), animal (Pepsina, Tripsina, y quimotripsina) y microbiológico (hongos y bacterias); en general, las primeras hidrolizan las uniones que contienen aminoácidos básicos, leucina o glicina (Dergal, 2006) (Ramirez, 2011).

Durante su elaboración, la cerveza produce una niebla o enturbiamiento indeseable provocado parcialmente por la proteína de la materia prima empleada; la papaína en concentraciones de bajas (10 ppm) ayuda a evitar este problema ya que hidroliza los polipéptidos responsables del enturbiamiento.

3.2 Características Químicas

Esta enzima cumple la función de degradadora de proteínas y péptidos. Las diferentes proteasas tienen niveles de pH variables pero se habla normalmente de 5 a 8, para la Ficina se habla de temperatura optima de alrededor de los 60° C e inactivándose a 80° C (Carrera, 2002), (Paez, 2003) por otra parte también se reportan temperaturas optimas de acción de la proteasa de 40 a 60 °C, y una inactivación a 70 °C (Vogel & Formosa, 2003). Los aminoácidos predominantes de esta enzima son Tripsina, Quimotripsina A, Quimotripsina B, Trombina y Pepsina (Murray, 2010).

3.3 Estructura 3D

Imagen 1. Proteasa Deg1, Adaptación estructural de la Deg1 proteasa vegetal para reparar fotosistema II durante la exposición de la luz.

Imagen 2. Neutral Protease, La estructura de la proteasa neutra de Bacillus cereus en resolución de 0,2 nm.

3.4 Producción

3.4.1 De origen bacteriano. En general, la proteasa bacteriana se obtiene de cultivos de Bacillus subtilis, aunque existen algunas otras bacterias que producen proteasas. Se selecciona una cepa de gran rendimiento, se emplean medios de cultivo especiales, y se ajustan tanto la temperatura como el grado de aireación para que la producción de proteasa predomine sobre la de amilasa. El medio o masa tiene un contenido bastante elevado de hidratos de carbono (del 2 al 6 por cien), y también de proteínas, y contiene asimismo sales minerales. Una vez sembrado el medio, se incuba durante un tiempo de 3 a 5 días a una temperatura en torno a los 37°C con ventilación adecuada. Se concentra el filtrado del cultivo, y las enzimas se utilizan de esta forma, se purifican más, o se adsorben en una sustancia inerte, por ejemplo en serrín. La mezcla enzimática también contiene cantidades variables de amilasas (Frazier et al., 1993).

3.4.2 De origen Fúngico. Los preparados de proteasa fúngica también contienen otras enzimas. De acuerdo con ello, el koji que se utiliza para preparar la salsa de soja y la taka-diastasa que se utiliza con fines farmacéuticos contienen varios enzimas. No obstante, es posible seleccionar cepas de mohos que den un elevado rendimiento de proteasas y un rendimiento relativamente bajo de otros enzimas. También se puede seleccionar un determinado moho por su capacidad para producir proteasas que son activas en medios ácidos o en medios básicos. Los procedimientos que se utilizan para obtener las proteasas fúngicas son parecidos a los que se utilizan para obtener amilasas. Aspergilluso oryzae es una buena fuente de proteasas, aunque también se ha aconsejado utilizar otros mohos. Se ha propuesto la utilización de varios medios diferentes, entre los que se incluyen el salvado de trigo, el turtó de soja, la harina de alfalfa, el acemite, la levadura, y otros materiales. La enzima se recupera por extracción, precipitación y concentración, lo mismo que los demás enzimas hidrolíticas (Frazier et al., 1993).

3.4 Aplicaciones

Las proteasas microbianas se utilizan principalmente por su actividad proteinásica. Las proteasas bacterianas se han utilizado en la digestión del hígado de los pescados para liberar el aceite de hígado de pescado, para ablandar la carne, y para clarificar y madurar las bebidas de malta. Las proteasas fúngicas se emplean en la claboraci6n de la salsa de soja y otros alimentos orientales fermentados y se pueden añadir a la masa de pan, en la que, junto con la amilasa contribuyen a darle consistencia. También se pueden utilizar en la elaboración de la cerveza ale para eliminar la turbiedad debida a las proteínas (las tanasa fúngica que contienen estas proteasas también puede ser útil), para ablandar las carnes, para disminuir la viscosidad de la clara de huevo con el fin de que se

pueda filtrar antes de desecarla, y para hidrolizar las proteínas gelatinosas de los residuos de pescado y en el agua a presión con el fin de facilitar su concentración y desecación.

Otro tipo de aplicaciones se presentan en la Tabla 1.

TABA 1. ENZIMAS DE USO INDUSTRIAL Y SUS APLICACIONESESTAS ENZIMAS FUERON MANIPULADAS GENÉTICAMENTE PARA MEJORAR O

MODIFICAR SUS PROPIEDADES DE UNIÓN, CATÁLISIS O ESPECIFICIDAD DE SUSTRATOINDUSTRIA Enzima Aplicación

DETERGENTES

ProteasaAmilasa LipasaCelulasaMananasa

Removedor de manchas de proteínasRemovedor de manchas almidónRemovedor de manchas de grasasLimpiador, clarificación de colorRemovedor de manchas que reaparecen

ALMIDON Y ENERGIA

AmilasaAmiloglucosidasaPululanasaGlucosa isomerasaCiclodextrina-glucosil transferasaXilanasaProteasa

Licuefacción de almidón y SacarificaciónSacarificaciónSacarificaciónConvierte la glucosa en fructuosaProduce ciclodextrinaReducción de viscosidadProteasa

COMIDA

ProteasaLipasaLactasaPectinmetil esterasaPectinasaTransglutaminasa

Sabor, textura de la leche, fórmulas infantilesSaborizante de quesosEliminación de la lactosaMejoramiento de productos frutalesProductos frutalesModificación de propiedades visco-elasticidad

PANADERIA

AmilasaXilanasaLipasaFosfolipasaGlucosa oxidasaLipo-oxigenasaProteasaTransglutaminasa

Textura del pan y volumen y ajuste de harinaAcondicionamiento de la masaEmulsificador, estabilidad de la masaEmulsificador, estabilizador de la masaFortalecimiento de la masaBlancura de la masa y fortalecimientoGalletas y bisquetsDureza de la masa laminada

Podemos observar en la Tabla 1. Que la proteasa tiene una amplia variedad de aplicaciones en la industria tanto en la parte alimenticia como en la no alimenticia (Zapata & Nacional, 2007).

4. CONCLUSION

Se llevó a cabo una revisión bibliográfica de la enzima proteasa con el fin de conocer aspectos propios como su función en diferentes procesos, su estructura, aplicaciones, producción y el alto espectro de aplicabilidad de esta en diferentes áreas. También tener más claridad sobre las enzimas que es tema de estudio en Biotecnología 2.

5. BIBLIOGRAFIA

Carrera, Jorge Eliécer. (2002). PRODUCCIÓN Y APLICACIÓN DE ENZIMAS INDUSTRIALES. 1, 7.

Dergal, S.B. (2006). Química de los alimentos: Pearson Educación.

Frazier, W.C., Westhoff, D.C., & Vergés, M.R. (1993). Microbiología de los alimentos: Acribia.

Murray, R.K. (2010). HARPER BIOQUIMICA ILUSTRADA: McGraw-Hill Interamericana de España S.L.

Paez, Lizbeth Alquicira. (2003). DETERMINACIÓN DE LA ESPECIFICIDAD DE PROTEASAS FÚNGICAS EN LA HIDRÓLISIS DE PROTEINA. (Especialista en Biotenolía), Universidad Autonoma Metropolitana, México.

Ramirez, Carlos Alberto Cruz. (2011). Caracterización parcial de una proteasa alcalina a partir de hongos filamentosos implicados en el deterioro de documentos históricos. (Magister en Microbiología), Universidad Nacional de Colombia, Bogota.

Renneberg, R. (2008). Biotecnología para principiantes: Editorial Reverté, S.A.

Vogel, W., & Formosa, L.S. (2003). Elaboración casera de cerveza: Acribia.

Zapata, F.G.B., & Nacional, El Colegio. (2007). Fundamentos y casos exitosos de la biotecnología moderna: El Colegio Nacional.