Fuentes de obtención de enzimas, Upibi IPN, Presentación

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Fuentes de obtención de enzimas

Enzimas de origen animal, vegetal y microbiano Dr. Luis Carlos Fernández Linares

¿De dónde se extraen las enzimas?

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Animales: Algunas enzimas, como la tripsina y la quimotripsina, se obtienen de animales, específicamente de órganos como el páncreas. Plantas: Algunas enzimas se encuentran naturalmente en plantas. Por ejemplo, la bromelina se extrae de la piña y se utiliza en la industria alimentaria y en la producción de suplementos dietéticos. Microorganismos: bacterias, hongos y levaduras. Estos microorganismos pueden ser modificados genéticamente. Síntesis química: Poco común pero algunas enzimas también se pueden sintetizar quimicamente en el laboratorio. Dr. Luis Carlos Fernández Linares

Enzimas animales

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Por más de 50 años la fuente principal de las enzimas fueron los animales

• Páncreas: Fuente de enzimas digestivas, como tripsina, quimotripsina y lipasa.
• Estómago: Fuente de enzimas digestivas específicas, como la pepsina.
• Intestinos: Fuentes de enzimas digestivas, como la peptidasa y la maltasa, que ayudan en la descomposición de proteínas y carbohidratos, respectivamente.
• Hígado: Algunas de las enzimas hepaticas incluyen la catalasa y el alcohol deshidrogenasa, importantes en la desintoxicación y el metabolismo de las sustancias en el cuerpo.
• Leche: La leche, contiene enzimas como la lactasa, que ayuda en la digestión de la lactosa presente en la leche.

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Enzimas de animales no convencionales

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• Insectos: como los escarabajos, las mariposas y las hormigas. Algunas enzimas del sistema digestivo pueden ayudar en la descomposición de la celulosa (producción de biocombustibles).
• Peces: Algunos peces, como las rayas y los tiburones, producen enzimas que les permiten mantenerse en aguas frías. Estas enzimas podrían tener aplicaciones en la industria alimentaria y farmaceutica, en la conservación de alimentos y el desarrollo de medicamentos estables a bajas temperaturas.
• Anfibios: Los anfibios, como las ranas y los sapos, producen toxinas y proteínas que podrían tener aplicaciones en la investigación científica y la medicina.
• Aves: los pollos y las aves marinas, producen enzimas especializadas para la digestión de alimentos, la formación de huevos y otras funciones fisiológicas. Estas enzimas podrían tener aplicaciones en la industria alimentaria y la producción de productos farmacéuticos.
• Invertebrados marinos: los corales, moluscos y equinodermos, producen una variedad de enzimas con propiedades únicas adaptadas a su entorno acuático. Estas enzimas podrían tener aplicaciones en la industria alimentaria, cosmética y farmacéutica.

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Desventajas de enzimas de origen animal

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• Concentración, extracción y purificación
• No son muy estables al pH bajo del estómago humano
• Son sensibles a la temperatura
• Son limitadas en tipo y número
• Contaminación y riesgos de salud
• Inestabilidad y variabilidad
• Limitaciones éticas y ambientales
• Costos

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Enzimas vegetales

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• Las enzimas vegetales fueron descubiertas y explotadas.
• La bromelina fue extraída de la piña. . La papaína fue extraída de las semillas de papaya.
• Estas enzimas resultaron menos afectadas por el pH y la temperatura del cuerpo humano.
• Las enzimas vegetales también están limitadas en tipo y número.

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Enzimas vegetales: ejemplos

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• 1. Papaína: fuente la papaya (Carica papaya) , tiene propiedades proteolíticas; se utiliza en la industria alimentaria para ablandar la carne, clarificar la cerveza y como ingrediente en productos para el cuidado de la piel.
• 2. Bromelina: Se extrae de la piña (Ananas comosus) , tiene propiedades proteolíticas similares a la papaína. Se utiliza en la industria alimentaria para ablandar la carne, en la fabricación de cerveza para mejorar la claridad y en la producción de suplementos dietéticos.
• 3. Fitasa: Se encuentra en granos y semillas y se utiliza en la industria alimentaria y en la alimentación animal para mejorar la disponibilidad de minerales como el fósforo en los alimentos.
• 4. Celulasa: Se encuentra en varias plantas y hongos; descompone la celulosa. Se utiliza en la industria papelera para ablandar la pulpa de la madera y en la industria alimentaria para la producción de zumos de frutas clarificados.
• 5. Lipasa: Se encuentra en diversas plantas y tiene la capacidad de descomponer los lípidos. Se utiliza en la industria alimentaria para mejorar la textura y el sabor de los productos grasos, como el queso y los productos lácteos.

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Enzimas microbianas

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• Son mucho más parecidas a las enzimas que requiere el hombre, además de ser muy variadas
• Se extraen de bacterias u hongos desarrollados por fermentación
• Se pueden producir en grandes cantidades, sin depender de climas, épocas del año u otras restricciones
• Con el desarrollo de la ingeniería genética, se ha logrado modificar las enzimas producidas por los microorganismos.
• Se han producir enzimas humanas (i.e., insulina) clonadas en bacterias u hongos

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Ejemplos de preparaciones enzimáticas y su origen

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Origen Enzima 1900 1950 1976 Animal Renina i Tripsina i Pepsina i Vegetal Amilasa (malta) i Papaína i Microbiana Proteasa (bacteria) i Amiloglucosidasa i Amilasa (bacteria) i Glucosa isomerasa i Renina i Amilasa (hongo) i Pectinasa i Proteasa (hongo) i arlos Fernandez Linares

Enzimas: origen y función

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• PEPSINA. Enzima natural que descompone proteínas y su función depende de la disponibilidad de HCI
• BROMELINA. Extraída de la piña, tiene proteasa azufrada que ayuda a degradar proteínas
• PAPAÍNA. Extraída de la papaya, rompe los péptidos proteicos para digerir alimentos proteicos con más potencia
• PANCREATINA. Conjuntos de enzimas de origen animal con propiedades proteolíticas, lipolíticas y glicolíticas secretadas por el páncreas al intestino delgado
• LIPASA. Extraída de una fuente fúngica (Aspergillus oryzae), descompone las grasas en ácidos grasos y glicerol
• BILIS DE BUEY. Mejora la digestión de las grasas y combate el estreñimiento por la estimulación del flujo de bilis y mejora el funcionamiento de la vesícula biliar

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Enzimáticas: origen y función

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• AMILASA. Extraída del Aspergillus oryzae, actúa degradando el almidón, el glucógenos y polisacáridos específicos
• PROTEASA. Enzima digestiva secretada por el páncreas, metabolizan carbohidratos, almidón y proteínas
• CELULASA. Extraída del Aspergillus, descompone la celulosa y glucanos que se encuentran en los alimentos con fibra
• QUIMIOTRIPSINA. Enzima de origen animal que descompone componentes proteicos
• LACTASA. Extraída de levaduras y hongos, descompone la lactosa de los productos lácteos
• TRIPSINA. Enzima de origen animal que puede romper péptidos y otros compuestos de aminoácidos hallados en alimentos proteicos

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Principales empresas productoras de enzimas

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• Novozymes: Danesa líder mundial en la producción de enzimas industriales. Aagricultura, bioenergía, alimentos y bebidas, cuidado del hogar y más.
• DuPont Industrial Biosciences (ahora parte de DowDuPont): USA, Produce enzimas para una variedad de industrias, incluyendo la alimentaria, la textil y la energética.
• DSM: DSM Holandesa que produce una amplia variedad de productos químicos, incluyendo enzimas para aplicaciones industriales, alimentarias y nutricionales.

® novozymes Dr. Luis Carlos Fernández Linares

Principales empresas productoras de enzimas: continuación

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• AB Enzymes: Alemana, AB Enzymes es un líder mundial en la producción de enzimas para aplicaciones en panadería, procesamiento de alimentos, piensos animales, papel y pulpa, entre otros sectores.
• Amano Enzyme Inc .: Japonesa se especializa en la producción de enzimas para aplicaciones en alimentos, bebidas, productos farmacéuticos, cuidado personal y otros sectores.
• BASF: Alemana, produce una amplia gama de productos, incluyendo enzimas para aplicaciones industriales, agrícolas y de alimentos y bebidas.

® novozymes Dr. Luis Carlos Fernández Linares

Principales compañías productoras de enzimas en México

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1. ENZILIMP: Producción de enzimas y productos biotecnológicos para diversas aplicaciones industriales, agrícolas y ambientales. Ofrecen una variedad de enzimas para la industria alimentaria, agrícola, textil, papelera, entre otras.
2. Biotecnología Mexicana: Producción de enzimas y microorganismos para aplicaciones agrícolas, industriales y ambientales. Ofrecen soluciones biotecnológicas para la mejora de la producción agrícola, la remediación ambiental y la optimización de procesos industriales.
3. Grupo PROBIOMA: Producción y comercialización de enzimas y microorganismos para aplicaciones en agricultura, acuicultura, tratamiento de aguas residuales y biotecnología industrial.
4. Enmex S.A. de C.V. Produce proteasa bacteriana, a-amilasa, glucoamilasa y quimosina.

ENMEX S.A. DE C.V. Dr. Luis Carlos Fernández Linares

El mercado de enzimas en México

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Enzimas en México 2022 EXPORTACIONES | IMPORTACIONES $51,5M | $133M RNK MUNDIAL 20 / 140 RNK 433 / 1193 | RNK MUNDIAL 18 / 200 RNK 422 / 1208 https://oec.world/es/profile/bilateral-product/enzymes/reporter/mex En 2022

• Exportó $51.5M USD
• Exportador número 20 en el mundo.
• Producto número 433 más exportado
• Importó $133M
• Importador número 18 en el mundo.
• Producto número 422 más importado USA ($46.5M), Dinamarca ($33.6M), Francia ($15.6M), China ($1.9M), y Alemania ($6.4M). Cuajo concentrado, 0.82% Otras, 22.90% Pancreatina, 0.98% Amilasas y proteasas, 55.50% Papaína, 1.93% Celulasas, 9.80% Fitasas, 5.70%

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Avances científicos y tecnológicos en enzimática y biocatálisis

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Desarrollo de la ingeniería genética. Avance en el conocimiento de la relación estructura y función de enzimas. Acceso a microorganismos termo e hipertermófilos. Desarrollo de métodos de inmovilización y purificación. Actividad en medios no acuosos. TERMOFILAS Los termofilos producen enzimas que son estables a altas temperaturas