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“AÑO DEL BUEN SERVICIO AL CUIDADANO” UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL ESCUELA DE INGENIERIA AGROINDUCTRIAL E INDUSTRIAS ALIMENTARIAS

INFORME 2: INACTIVACIÓN DE ENZIMAS CURSO: TECNOLOGÍA AGROINDUSTRIAL I ALUMNO: ALMESTAR GONZAGA, FRANK DOCENTE: ING.JUAN QUISPE NEYRA FECHA: 07/12/2017

INTRODUCCIÓN Los enzimas son biomoléculas especializadas en la catálisis de las reacciones químicas que tienen lugar en la célula. Son muy eficaces como catalizadores ya que son capaces de aumentar la velocidad de las reacciones químicas mucho más que cualquier catalizador artificial conocido, y además son altamente específicos ya que cada uno de ellos induce la transformación de un sólo tipo de sustancia y no de otras que se puedan encontrar en el medio de reacción. En la industria alimentaria es importante conocer el mecanismo de acción de las enzimas, para así poder aprovechar los efectos beneficiosos e inhibir los perjudiciales. La actividad enzimática puede ser útil como indicador del estado y conservación de un alimento. Un manejo adecuado favorece la transformación y conservación de alimentos. Depende de factores como temperatura, pH, etc. El escaldado se define como un tratamiento térmico cuyo fin es la estimulación (activación y/o inactivación) de las enzimas presentes en el tejido de las plantas. La actividad enzimática aparente se incrementa cuando aumenta la temperatura hasta alrededor de 50°C, donde alcanza un nivel máximo conocido como la temperatura óptima para la acción enzimática. A temperaturas más altas se observa una considerable disminución en la actividad debido a la desnaturalización de su estructura proteínica. Debido a la facilidad con la que se determina su actividad y por su estabilidad al calor comparada con otras enzimas, la peroxidasa es usada como indicador de la calidad de los tratamientos térmicos. Se acepta una disminución en su actividad superior al 90% como control para un escaldado adecuado (Polata et al., 2009). Esta enzima controla los niveles de peróxidos que se generan en casi todas las células vivas y constituye una actividad importante para las plantas ya que evita el efecto perjudicial de los radicales libres. Existe la hipótesis de que la enzima peroxidasa se desactiva siguiendo dos etapas gobernadas por el mecanismo Lumry-Eyring (Polata et al., 2009). La enzima tiene dos isoformas con distintas estabilidades térmicas, la relación entre la isoforma termolábil con la isoforma termoestable es de 30:70, sin embargo los mecanismos de desactivación son distintos dependiendo del material vegetal, en papas la pérdida de actividad de la isoforma estable de la enzima peroxidasa consta de dos fases, una transformación reversible en el primer paso que es muy rápida, seguida por una transformación lenta e irreversible de un intermediario (Polata et al., 2009). El proceso de escaldado generalmente se hace a temperaturas que oscilan entre 80°C y 100°C y tiempos entre 20 s y 15 min, sin embargo, se han reportado tratamientos entre 55°C y 75°C en los que se obtienen productos con alta firmeza debido a la menor separación celular que se genera; adicionalmente, se ha propuesto que la enzima metilpectin-esterasa juega un rol importante en este fenómeno debido a que posibilita la formación de redes con iones calcio y magnesio.

Generalmente, el cambio de textura en vegetales sometidos a escaldado sigue una cinética de primer orden, suponiendo que este cambio se realiza de manera irreversible. El color café que se forma cuando se exponen al aire las superficies cortadas o maltratadas de frutas, verduras y mariscos, se conoce como pardeamiento enzimático porque las reacciones iniciales que intervienen en este fenómeno están catalizadas por enzimas. La enzima que inicia el pardeamiento tiene varios nombres comunes, entre otros: fenolasa, fenoloxidasa, tirosinasa, polifenoloxidasa y catecolasa. Estas oxidasas se encuentran presentes tanto en plantas como en animales. Los compuestos de la reacción no son tóxicos, pero la preocupación es el aspecto del color y presentación del producto. Por eso es importante controlarla y para esto existen diversos métodos para inhibirla.

OBJETIVOS  el objetivo de esta practica es determinar la inactivación de enzimas presentes en algunos vegetales como el brócoli y vaina.  Observar y reconocer el pardeamiento enzimático en el brócoli y vaina por calor realizando la prueba de guayacol.

MARCO TEÓRICO 1. ESCALDADO: El escaldado es un pre tratamiento térmico en función del tiempo y se aplica antes del procesado para inhibir la actividad enzimática de frutas y verduras, no constituyendo, en sí mismo, un método de conservación, siendo aplicado en las manipulaciones de preparación de materia prima previa a otras operaciones de conservación especialmente la esterilización, deshidratación y congelación. La adecuada inactivación de los enzimas requiere un calentamiento rápido hasta una temperatura determinada, mantenimiento de ésta durante el tiempo necesario y enfriamiento rápido hasta una temperatura próxima al ambiente. Los factores que determinan el tiempo de escaldado son los siguientes: 1) tipo de fruta o verdura 2) tamaño 3) temperatura de escaldado y 4) sistema de calentamiento. Los dos métodos de escaldado más empleados son: a) Mantener durante un tiempo el alimento en una atmósfera de vapor de agua saturado. b) Sumergir el alimento en un baño de agua caliente. El escaldado tiene distintos efectos sobre los alimentos. La cantidad de calor que el alimento recibe durante el escaldado altera inevitablemente su valor nutritivo y sus características organolépticas. Por lo general, la combinación de tiempo y temperatura utilizada para el escaldado se establece como solución de compromiso para que, reduciendo al mínimo las pérdidas de compuestos volátiles responsables del flavor y compuestos nutricionales, se asegure la adecuada inactivación de enzimas, sin reblandecer excesivamente el producto. También tiene influencia sobre el color ya que la temperatura y el tiempo influyen sobre los pigmentos. 2. INHIBICIÓN ENZIMATICA: Existen una serie de sustancias, llamadas inhibidores, que inhiben o anulan la acción de los enzimas sin ser transformados por ellos. Su estudio resulta de gran utilidad a la hora de comprender los mecanismos de catálisis, la especificidad de los enzimas y otros aspectos de la actividad enzimática. La inhibición enzimática puede ser irreversible o reversible, esta última comprende a su vez tres tipos: inhibición competitiva, acompetitiva y no competitiva. A. INHIBICIÓN IRREVERSIBLE: Algunos inhibidores se combinan de modo permanente con el enzima uniéndose covalentemente a algún grupo funcional esencial para la catálisis con lo que el enzima queda inactivado irreversiblemente. El estudio de este tipo de inhibidores ha resultado de gran utilidad para identificar los grupos funcionales esenciales para la catálisis en aquellos enzimas a los que inactivan. Este tipo de inhibición se conoce también como "envenenamiento" del enzima. Por ejemplo, algunos compuestos organofosforados tóxicos llamados venenos nerviosos, que se utilizan como insecticidas, actúan

inhibiendo irreversiblemente al enzima acetilcolinesterasa, la cual interviene en la actividad del sistema nervioso. Se sabe que estos compuestos organofosforados inactivan al enzima formando un enlace éster fosfórico con el grupo hidroxilo de un determinado resto del aminoácido serina, lo que demuestra que ese grupo funcional es esencial para la catálisis. B. INHIBICIÓN REVERSIBLE. Los inhibidores reversibles se combinan transitoriamente con el enzima, de manera parecida a como lo hacen los propios sustratos. Algunos inhibidores reversibles no se combinan con el enzima libre sino con el complejo enzima-sustrato. Se distinguen tres tipos de inhibición reversible: 

Competitiva:



Inompetitiva:



No competitiva:

3. INHIBICIÓN DE ENZIMAS DE LOS ALIMENTOS: Las enzimas pueden inactivarse por el calor, aditivos o componentes naturales de los alimentos. 3.1.

Inactivación por calor.

La precocción, escaldado o blanching es el método más conocido y empleado por la industria alimentaría para la inactivación de las enzimas, de modo que las reacciones enzimáticas que inducen los cambios indeseables, no ocurren durante las siguientes etapas de los procesos. Este método consiste en exponer durante un tiempo breve, la materia prima cruda a altas temperaturas por corto tiempo - 3 a 10 minutos - como máximo en el caso de las frutas y se realiza aplicando vapor o por ebullición. La aplicación de vapor tiene la ventaja sobre el agua de que reduce la pérdida de las sustancias solubles en ella como las vitaminas y sales hidrosolubles. 3.2. Inhibición por aditivos (no permitidos). Algunos están prohibidos precisamente por su acción sobre enzimas importantes: -Ácido fórmico: por su poder complejante que inhibe enzimas que contienen Fe+++. -Acidos monocloro- y monobromoacético: por su acción tiolopriva en el sentido de bloquear los grupos sulfhidrílicos de las enzimas. -Ácido bórico: inactivas descarboxilasas, fuera de acumularse en la grasa del organismo. -Base de amonio cuaternario: que activan la citocromo-oxidasa y enzimas digestivas. -Ácido nordihidro-guayarético: (NDHA-antioxidante), inhibe las catalanas, peroxidasas, alcohol-dehidrogenasa, fuera de tener una acción alergizante. 2.3. Inhibición de enzimas por componentes de alimentos: -Factor antitríptico, que se encuentra en el poroto de soya, clara de huevo (ovomucoide) y zumo de papa cruda. -Solanina o solanidina (aglucón) de la papa, que inhibe la colino-esterasa; lo que tiene relación con el control de la conducción de los impulsos nerviosos.

MATERIALES Y MÉTODOS

Materiales:      

Brócoli y vaina. Estufa. Balanza analítica. Cacerola. Solución de peróxido de hidrogeno. Solución de guayacol.

Métodos: Se colocan varias muestras que sean uniformes en peso y tamaño en un recipiente conteniendo agua en ebullición por varios minutos. Luego se van retirando del recipiente cada minuto y se van colocando en un tablero donde se deja enfriar y se realiza un corte diagonal donde luego se adiciona unas gotas de peróxido de hidrogeno y luego una gota de reactivo guayacol, se espera la reacción y si aparece una manca color marrón oscuro quiere decir que la enzima esta aun activa y cunado no se observa esta coloración quiere decir que la enzima ha sido inactivada.

Agua en punto de ebullición

Vegetales cortado y retirados del recipiente en ebullición

Adición de reactivo de peróxido de hidrogeno y reactivo guayacol

RESULTADOS Vegetal Brócoli Vaina

Tiempo de inactivación Minuto 7 Minuto 15

Inactivación de enzimas

CONCLUSIÓN  Se pudo determinar el tiempo óptimo para la inactivación de la enzima en brócoli que ha sido de 7 minutos y el de la vaina que se inactivo al minuto 15.  Se pudo evaluar la resistencia de las enzimas contenidas en el brócoli y vaina.

BIBLIOGRAFÍA  Polata, H., Wilinska, A., Bryjak, J. y Polakovic, M. Thermal inactivation kinetics of vegetable peroxidases. Journal of Food Engineering 91: 387-391 (2009).  Fellows, P. “Tecnología del procesado de los alimentos: Principios y prácticas”. Editorial Acribia,S.A. ISBN: 84-200-0748-X.

 ROBINSON, David. 1991. Bioquímica y valor nutritivo de los alimentos. Primera Edición. Editorial Acribia S.A. Zaragoza-España.  BELITZ, H; GROSCH, W. 1992. Química de los alimentos. Segunda Edición. Editorial Acribia S.A. Zaragoza-España.