PLANTA DE PRODUCCIÓN DE BROMELINA (ENZIMA PROTEOLÍTICA)

1. INTRODUCCIÓN.

La bromelina, es un tipo de enzima proteolítica la cual puede ser separada del jugo de los tallos de

piña por precipitación en una solución de metanol. Esta ha sido ampliamente conocida y usada en

los diez años pasados. En la industria de alimentos, su mayor aplicación es en el macerado o

ablandado de la carne, en el enfriamiento de la cerveza, en productos de proteínas solubilizadas,

en desechos de pescados, así como también, en la producción de proteínas hidrolizadas. También

ha sido utilizado en propósitos útiles tal como proteínas digestivas para desordenes internos. Los

residuos de los tallos de piña, 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 orquídeas y plantas de té. Una apreciación del valor del citrato de calcio, producto derivado

de la refinación del ácido cítrico, también es un producto derivado en el procesamiento de

bromelina. Por lo tanto, la producción industrial de la bromelina tiene un elevado valor aditivo.

La descripción del proceso revela un proceso eficiente y automático para la producción de

bromelina. Los tallos de piña, después de cosechados, primero son limpiados, triturados y

prensados a través 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. Después

de la separación de las impurezas disueltas originalmente en el jugo de los tallos de piña, la

solución limpia es nuevamente mezclada con una solución 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 líquida desde el separador de decantado es recuperado en

una torre de absorción. 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 través del proceso.

El capital de inversión, el consumo de energía, el personal de ingeniería con altos conocimientos

tecnológicos y el terreno requerido para la planta de producción de bromelina descrito en este

estudio son relativamente pequeños en comparación a otras muchas plantas industriales

petroquímicas. El proceso de manufactura no es complicado, y es fácil de controlar. El control de

la polución, y el mantenimiento y reparación de las maquinarias y equipos también son fáciles.

Para aquellas naciones de clima tropical y subtropical abundante en piñas, hacen a esta planta de

producción factible cuya inversión puede ser proyectada como una industria orientada a la

exportación.

http://turnkey.taiwantrade.com.tw/showpage.asp?subid=145&fdname=FOOD+MANUFACTURING

&pagename=Planta+de+produccion+de+bromelina

“EXTRACCIÓN Y EVALUACIÓN DE LA ENZIMA BROMELINA A PARTIR DE

DESECHOS DE PIÑA”

RESUMEN: La bromelina es una proteasa ya que cataliza la hidrólisis de los enlaces

peptídicos; se encuentra en la piña perteneciente a la familia de las bromeliaceae;

presenta una intensa actividad proteolítica que se activa por la cisteína, tiosulfato y

glutatión. Esta característica permite la hidrólisis de un sustrato de proteína utilizando

como sustrato la caseína. En el experimento se realizó la extracción de la enzima

mencionada a partir de la pulpa, cáscara y corazón, su actividad se evaluó mediante la

medición de la absorbancia de las tres fracciones obtenidas. La bromelina tiene varias

aplicaciones industriales en el área farmacológica, alimenticia y medicinal.

Palabras clave: Proteasa, actividad proteolítica, caseína, absorbancia, aplicaciones.

INTRODUCCIÓN: Las enzimas son catalizadores específicos de naturaleza proteínica,

que actúan exclusivamente sobre sustancias que tienen una configuración precisa. Las

enzimas se las considera como catalizadores que modifican la velocidad de los cambios

promovidos por ellas, determinan qué sustancias particulares, de preferencia a otras

distintas son las que van a sufrir los cambios, además son las encargadas de graduar la

velocidad de una reacción determinada en el interior de las células. (1)

La Bromelina es una enzima de acción proteolítica que rompe las moléculas de las

proteínas para una mejor asimilación de los aminoácidos que las componen. La enzima

se encuentra distribuida en el fruto, tallo y hojas de la piña. La posibilidad de utilización de

la enzima en diversos campos es muy importante, las aplicaciones médicas y

farmaceúticas de la misma requieren cantidades de enzima purificada (2).

La bromelina reduce inflamaciones y protuberancias, se la usa para reducir la actividad

antitumoral, en desórdenes digestivos, degradación natural de coágulos de sangre, ayuda

a mejorar la digestión de las personas, desdoblando las proteínas de los alimentos que

ingerimos (3).

Esta investigación se realizó con el objetivo de evaluar la actividad enzimática de la

bromelina mediante la cantidad de unidad de digestión de la caseína obtenida de la

absorbancia de las soluciones de las distintas fracciones de la piña.

CDUmg=Et-EbEs*50*1110*DF

MATERIALES Y MÉTODOS

Una piña entera grande (Ananas comosus), Etanol (grado industrial 96% de pureza), Tris

HCl 50 mM pH8, Sustrato: Caseína, Reactivo de terminación TCA, Tubos de ensayo,

Balanza Analítica, Sistema de calentamiento, Pipetas, Papel filtro, Extractor y

Espectrofotómetro.

PROCEDIMIENTO

Procedimiento de extracción

Se lava y fracciona la piña en pulpa, cáscara y corazón, por separado, se filtra y se añade

cierta cantidad de etanol. La mezcla se coloca en una botella de vidrio etiquetada y en

refrigeración (-10°C) durante 7 días.

Procedimiento de evaluación de la actividad enzimática

Las muestras se centrifuga a 8500 rpm por 10 min; se elimina el sobrenadante y en cada

muestra se coloca 1 ml. de solución tampón Tris-HCl 50 nM pH 8. El trabajo se realiza por

duplicado, se pesa 0.01g de bromelina y ésta se diluye. Se coloca la caseína en un baño

de agua a 37ºC por 10min, se añade 1ml de la sol. de enzima, se mantiene en el baño por

10min; añadir 5 ml. del reactivo TCA, a 37ºC por 30min. Filtrar los contenidos de los tubos

a temperatura ambiente, medir la absorbancia a 275nm, teniendo como base a la tirosina.

Estándar de tirosina

Preparara una sol. que contenga exactamente 50 µg/ml. De L-Tirosina en HCl 0.1 N. Lea

y registre la absorbancia del estándar a 275 nm usando agua destilada para el blanco.

Solución de Enzima

Diluir 0,01 gr. de enzima en 200 µl de diluyente de enzima

RESULTADOS

Tabla 1. Absorbancia de las soluciones a 275nm.

| Muestra | Absorbancia (nm) |

Tirosina | 1 | 0.344 |

Pulpa | 1 | 0.506 |

| 2 | 0.539 |

Corazón | 1 | 0.397 |

| 2 | 0.4 |

Cáscara | 1 | 0.426 |

| 2 | 0.458 |

Fuente: Lab. Ingeniería de las enzimas

CÁLCULOS

Ejemplo del cálculo 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 digestión de la caseína para las distintas fracciones

| Muestra | CDU |

Pulpa | 1 | 31.64 |

| 2 | 34.28 |

Corazón | 1 | 22.93 |

| 2 | 23.17 |

Cáscara | 1 | 25.25 |

| 2 | 27.81 |

Fuente: Estudiante

Tabla 3. Promedio de la unidad de digestión de la caseína (valor final)

| Promedio | CDU (mg/ml) |

Pulpa | 1 - 2 | 32.96 |

Corazón | 1 - 2 | 23.05 |

Cáscara | 1 - 2 | 26.53 |

Fuente: Estudiante

DISCUSIÓN

La piña es una fruta rica en bromelina; el uso de etanol a bajas temperaturas hace

referencia a que los solventes orgánicos inactivan muchas enzimas a temperatura

ambiente; de modo que la separación debe llevarse a cabo a baja temperatura y permitir

la extracción de la enzima. La colocación de la caseína provocó la formación de una

sustancia lechosa, ésta es una proteína muy flexible y fácilmente hidrolizada, ya incubado

en el baño de agua, se agregó el reactivo de terminación TCA (Sol. De ácido

tricloroacético y acetato de sodio) que precipitó la enzima, una vez filtrados las muestras

para eliminar cualquier tipo de impureza y al preparar la sol. estándar de tirosina se

registro los valores de absorbancia en el espectrofotómetro de las soluciones a una

longitud de onda de 275 nm; se calculó la unidad de digestión de caseína (CDU) para

cada fracción y de estas obtuvimos un valor promedio final que es la cantidad de enzima

que libera 1 µg de tirosina después de 1 minuto de digestión a 37° C en un sustrato de

caseína.

CONCLUSIONES

* La piña 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 encontró en la pulpa con un valor de (32.96) a diferencia de la cáscara

(26.53) y el corazón (23.05). Existiendo una mayor actividad enzimática de la bromelina

en la pulpa; el estudio se llevó a cabo con un método sencillo no muy costoso, en donde

las mejores condiciones para la extracción fueron con el solvente orgánico etanol, una

temperatura de -10°C y durante una semana. Se midió la absorbancia de las soluciones

en el espectrofotómetro a 275 nm; utilizando agua destilada como blanco, la actividad fue

determinada por medición de la velocidad de liberación de tirosina a partir de caseína

como sustrato expresada en unidades enzimáticas.

BIBLIOGRAFÍA

* (1) Laguna, José, Bioquímica, Editorial Fournier S.A, Edición 2°, México/1976. Págs.:38

– 42.

* P Gacesa y J Hubble, Tecnología de las enzimas, Editorial Acribia S.A, Edición 1°,

Zaragoza (España)/1.990. Págs.:35 – 49 y 73 – 75.

* (2)-(3) La bromelina: Enzima prodigiosa de la piña. Disponible en:

http://naturasaludplus.blogspot.com/2008/05/la-bromelina-enzima-prodigiosa-de-la.html

* Métodos para la purificación 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 útil de comer piñas

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

Hace aproximadamente 500 años que Cristóbal Colón "descubrió" la piña, cuando la cambió por piezas de fantasía a los indios de la isla Guadalupe. Una vez que hubo probado la fruta, el navegante intuyó instantáneamente su valor comercial y se intrigó también por la versatilidad de sus usos medicinales. Los isleños bebían jugo de piña como una ayuda a la digestión y como cura para el dolor de estómago, 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 cicatrización.

En la actualidad, los bioquímicos dedicados a la extracción de compuestos de origen vegetal han encontrado una explicación para estos variados usos: la planta de la piña es una rica fuente de Bromelina, una enzima que ayuda a la digestión dado que puede hidrolizar grandes moléculas proteicas a pequeños péptidos y aminoácidos.

El jugo de piña proporciona un activo ingrediente a las lociones para el cuidado de la piel, porque la bromelina que contiene destruye las capas externas, muertas o dañadas de la piel quedando expuestas las capas internas más suaves. Este mismo efecto ha sido usado para la eliminación de verrugas. También los isleños de Guadalupe hablan descubierto que preparaciones concentradas removían el pelo del cuerpo, esta vez porque la romelina hidroliza otra proteína: la queratina, constituyente esencial del pelo.

Colón estaba más interesado en la guerra que en la cosmética, y se interesó vivamente en las capacidades cicatrizantes de la bromelina, que agregaba a su capacidad degradadora de tejido dañado una propiedad antiséptica, pues atacaba las bacterias dejando la herida limpia y seca.

Una tecnología para el desecho

La enzima se encuentra distribuida tanto en el fruto como en el tallo o las hojas de la piña. En la actualidad, los productores de piña dado el alto valor comercial de la fruta extraen la enzima desde los tallos o troncos, un ejemplo clásico 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 éstas se dan cada vez de menor tamaño. 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 extracción 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 almidón, que luego de molido y mezclado con agua produce un "jugo de tronco" rico en enzima. La bromelina luego se precipita con un solvente orgánico del tipo de la acetona, y luego se seca y envasa como un fino polvo blanco.

Las aplicaciones terapeuticas

Científicos modernos están 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 sanguíneos por coágulos estructurados por una proteína llamada fibrina y que es responsable de al menos la mitad de las muertes en países desarrollados como G. Bretaña. Los ataques al corazón son a menudo causados por un bloqueo de los vasos sanguíneos que irrigan el corazón. Una situación similar se observa en los accidentes vasculares cerebrales.

La formación de coágulos sanguíneos es un proceso que ocurre -naturalmente en individuos normales pero que está controlado por un delicado balance entre la formación de coágulos y su degradación. La bromelina parece promover selectivamente la de-gradación natural de coágulos de sangre, sin causar hemorragias, en sujetos que presentan bloqueos en vasos sanguíneos.

La sangre contiene una proteasa natural que degrada coágulos, llamada plasmina, la cual debe ser activada desde su forma inactiva, el plasminógeno. SI este sistema natural no está balanceado, los niveles de plasminas pueden estar bajos, permitiendo que los coágulos persistan y bloqueen los vasos sanguíneos. lnvestigaciones realizadas por Steven Tanssing en Hawai, han demostrado que la bromelina puede estimular la conversión de plasminógeno en plasmina, lo cual permite des-hacer eficientemente los coágulos de fibrina.

La capacidad de la bromelina para promover la dispersión de coágulos ha sido probada en dos ensayos

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