enzimas de origen marino dr. josé luis cárdenas lópez ... · dr. josé luis cárdenas lópez...
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Pescando enzimas marinasPescando enzimas marinasPescando enzimas marinasPescando enzimas marinas
Enzimas de origen marinoEnzimas de origen marinoEnzimas de origen marinoEnzimas de origen marinoDr. José Luis Cárdenas LópezDr. José Luis Cárdenas López
20142014--11
Pescando enzimas marinas
� Los oceanos representan >95% de la biosfera.� La especies marinas > mitad de la biodiversidad total del globo (se estima en 500 millones de sp.)
� Los organismos marinos habitan nichos � Los organismos marinos habitan nichos ambientales únicos. ( ejemplo: -2°C en los polos y 103°C en las termas submarinas)
� Del ambiente marino se han estudiado < 1% de productos naturales con potencialidades de uso
Desarrollo comercial de enzimas marinas
�Enzimas a partir de desechos de procesos de productos marinos�Industria de alimentos�Campo biomédico�Campo biomédico�Herramientas biotecnológicas
�Clonación de genes de extremozimas
La mayor parte del océano < 5°C
Algunos posibles usos de enzimas psicrofílicas (Niehaus et al., 1999)
�Detergentes en frio�Textiles�Textiles�Bioremediación�Rx Acil-transferasas�Agentes de procesamiento de alimentos
Aplicaciones de enzimas de organismos acuáticos adaptadas al frio
Enzima Fuente Aplicación Referencia
fosfatasa Alcalina Camarón rosa del
norte
r-DNA kit (Olsen et al.,
1990)
Aminopeptidasas Calamar Illex Maduración de queso
Cheddar
(Raksakulthai et
al., 2001)
Colagenasa Cangrejo Producción de Caviar (Gildberg, 1993)
Proteasas digestivas Calamar Illex Aceleración de la salsa
de pescado
(Raksakulthai et
al., 1986)
Lipasas Bacalao del Atlántico Modificación del aceite (Lie and
Lambertson,
1985)
Lisozima Scallop del Ártico Anti-microbiano (Myrnes and
Johansen, 1994) Johansen, 1994)
Pepsina Bacalao del Atlántico
Bacalao del Artico
Cuajado en frio (Brewer et al.,
1984)
Pepsina Bacalao del Atlántico Remoción de piel (Haard, 1992c)
Tripsina Bacalao de
Groelandia
Prevención de sabor
oxidado en leche
(Simpson and
Haard, 1984)
Tripsina Bacalao de
Groelandia
Aceleración de
fermaentacion de
Herring
(Simpson and
Haard, 1984)
Tripsina Bacalao del Atlántico Aisalmiento de
carotenoproteinas de
desechos de camarón
(Cano-Lopez et
al., 1987)
Tripsina
/Quimiotripsina
Turbot Extracto de sabor de
camarón
(Gildberg et al.,
2000)
Penzim de bacalao del Atlántico
� Psoriasis, excema. � Pústulas de fiebre,
cortes e incisiones quirurgicas, infecciones de infecciones de hongos en la piel
� Incrementa la pérdida de tejidos muertos
� Propiedades anti-adherentes
5X que el de clara de huevo a temp bajasy rango de acción antimicrobiano mas amplioy rango de acción antimicrobiano mas amplioIMPORTANTE en “alimentos enfriados”
Activación con sales
�Proteasas gástricas de algunos peces marinos tienen isoenzimas que son activadas con NaCl.�Cepas marinas de trucha arcoiris�Cepas marinas de trucha arcoiris
�Estabilidad y actividad con NaCl es importante en algunos alimentos fermentados.
Activación con sal de Isoformas de Pepsina de Bacalao de Groelandia
Porcina A
Squires & Haard (1985)
Zymogramas Electroforéticos de Isoformas de Pepsinógeno (trucha)
Peces sin estómago
�Tripsinas activas en proteinas nativas
La proteasa tipo tripsina de Crawfish rompe la Lys 43
Pectato liasaCrawfish rompe la Lys 43 [Jeong et al. 2001. J Food Biochemistry].
Pectato liasa
Tripsina de bovino
Tripsina de Cunner
Simpson & Haard (1985)
Tripsina de Cunner
Tipo-Tripsina de Cunner
Cunner
Tautogolabrus adspersus
Desechos de la planta de procesamiento
Hasta hoy se han usado para subproductos de bajo valor: alimento animal o biofertilizante
�2 opciones: �2 opciones: �desechar � implicaciones ecológicas,
legales y económicas�Recuperar � tradicionalmente bajas
recuperaciones 20 a 30% (visceras, cabeza, piel, caparazones, hueso y SOLIDOS)
DESECHOS
�Difieren en composición y cantidad según especie y proceso…entre mas pasos mayor desecho…
�El agua es EL gran desecho ya que se �El agua es EL gran desecho ya que se usa para muchos pasos (limpieza, descongelado, transporte, cocimiento, formulación..etc.)
�En el fileteado se obtiene únicamente un 25 a 30% de producto, el resto es desecho
RECUPERACIÓN
�SOLIDOS: proteína es el componente principal
�Enzimas� proteasas (vísceras y trozos de músculo)de músculo)�Digestivas: tripsina, quimiotripsina,
colagenasas, elastasa, peptidasas, esterasas, pepsina, todas estas con una gran cantidad de aplicaciones industriales
�Musculares: proteasas para el recambio proteico, lisosómicas, sarcoplásmicas y de la matriz extracelular del tejido conectivo
�Algunas son especialmente importantes en el ablandamiento del músculo (Catepsina L, B), ablandamiento del músculo (Catepsina L, B), por lo que se debe atacar la actividad con algún inhibidor dependiendo de la especie usada
� SURIMI
Otras enzimas�A partir de crustáceos�Fosfatasa alcalina, se usa para detectar
reacciones antigeno-anticuerpo en inmunología y en la clonación de genes
�Se ha recuperado de agua de lavado de �Se ha recuperado de agua de lavado de camarón, es dimérica y cuando se disocian las subunidades retiene la actividad. Tiene baja termosestabilidad
�Hialurinidasa, acetil glucosaminidasa y quitinasa
Métodos para recuperar enzimas
�Ensilaje�Filtración con membranas
�Ultrafiltración 0.05 µm a 1 nm y 10 a 100 PSI�Calentamiento óhmico, se usa para tratamiento �Calentamiento óhmico, se usa para tratamiento
térmico de algunos tipos de surimi, pero en base a las propiedades de estabilidad térmica se pueden obtener algunas enzimas viables (catepsinas termoresistentes)
Métodos alternativos
�Cromatografía�Precipitación con sulfato de amonio o con
solventes�2 Fases acuosas (polietilen glicol y �2 Fases acuosas (polietilen glicol y
solución salina)�Estos son métodos más finos, usualmente
para fines de caracterización
Separación en fases
PCR, amplificación del DNA
José Luis Cárdenas López
Cuánto DNA en una célula
�Orden de pg picogramos (billonésima de gramo)
�Por lo que para estudiarllo se necesita AMPLIFICAR…aumentar la cantidadAMPLIFICAR…aumentar la cantidad
�Es posible gracias a que el DNA se puede duplicar…
PCR (reacción polimerasa en cadena)
�Kary Mullis�1983�Cetus Corporation�Nobel 1993�Nobel 1993
�Técnica para duplicar o copiar una porción del DNA fuera de la célula viviente
Taq polimerasa
Taq = Thermus aquaticus, bacteria termófila que vive a 176°F (80 C)en aguas termales de Yellowstone
¿Cual es mejor, obtener enzimas de tejidos de desperdicio o fabricarlas a partir de la bioquímica de microorganismos (fermentación)?
�Son complementarios, �búsqueda de enzimas de organismos con �búsqueda de enzimas de organismos con
características especiales�Obtener enzimas modelos�Lograr esas características dirigiendo
mutaciones específicas
�Grandes oportunidades de investigación�Todo proceso biológico tiene alguna(s)
enzima(s) involucrada(s)�Grandes oportunidades de $$ y de �Grandes oportunidades de $$ y de
mejoras de procesos tecnológicos�Mucho que hacer