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a. Pectinasas

El término pectinasas o enzimas pectolíticas concierne sólo a enzimas que degradan la parte galacturónica de estas sustancias. Así las enzimas que degradan las cadenas laterales (arabinasa, galactanasas, etc.) no son consideradas dentro de las enzimas pectolíticas. En consecuencia, las enzimas que degradan los enlaces α-1,4 entre los residuos del ácido galacturónico y las enzimas desesterificantes de estos ácidos constituyen el grupo de pectinasa (Bruchmann 1980).

Las pectinasas se pueden clasificar en:

1. Pectinestearasas

Las pectinestearasas catalizan la reacción:

Como activadores actúan los iones Na+ y Ca2+. Pectina + nH2O nMetanol + Pectato

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La enzima solo separa grupos metilo que se encuentren en la proximidad de grupos carboxilo libres. La pectina totalmente esterificada con metanol es atacada lentamente. La hidrólisis empieza por un extremo y va progresando en la dirección de formación de la cadena. La pectinestearasa es una enzima muy específica que ataca casi únicamente a los grupos metilos de las sustancias pépticas. Por ejemplo, los ésteres del ácido poligalacturónico con etanol, glicol y glicerina; así como los metiléster del ácido galacturónico, son desdoblados muy lentamente (Bruchmann 1980).

Determinadas bacterias patógenas para las plantas (agentes de la podredumbre blanca) poseen también pectinestearasas (Bruchmann 1980). La pectinestearasa forma parte de los preparados enzimáticos empleados en tecnología de los alimentos para degradar las pectinas, en los que va mezclada a poligalacturonasas y pectatoliasas. Los preparados de este tipo, llamados también “enzimas de filtración”, que se obtienen de los mohos (por ejemplo, A.

niger) se añaden a los zumos de frutas y a los mostos para aclararlos y hacerlos más

fácilmente filtrables. Los preparados de pectinestearasas, libres de poligalaturonasas, se emplean para la obtención de pectinas de menor peso molecular, menos esterificadas, necesarias para la producción de jaleas. La enzima contenida en las células superiores, en unión de todas las demás pectin-enzimas (poligalacturonasas y pectatoliasas) (Bruchmann 1980).

2. Poligalacturonasas

Las enzimas de este tipo hidrolizan en general enlaces α-1,4-D-galacturonidos en los pectatos y otros galacturónidos. Se pueden distinguir varios tipos de actividades dependiendo de si las cadenas de pectina son descompuestas cuando están metiladas o cuando no lo están, y si el ataque empieza por cualquier punto no seleccionado (endoenzimas) o por el final de la cadena (exoenzimas) (Bruchmann 1980).

Como fuentes de poligalacturonasas podemos nombrar: plantas superiores (tomate, rábano, calabaza, judías, zanahorias), mohos (Aspergillusniger), levaduras (Saccharomyces fragilis) y bacterias (Klebsiella y Erwinia sp.) (Bruchmann 1980).

La temperatura óptima de acción de las enzimas pectínicas tiene importancia desde el punto de vista técnico, ya que el aclaramiento de los zumos de frutas se hace de preferencia a

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temperaturas altas. Se ha comprobado que una poligalacturonasa del A. niger tiene su óptimo alrededor de 45 °C (pH 5,5), aunque a 60 °C conserva todavía buena parte de su actividad (Bruchmann 1980). Como activadores de las poligalacturonasas sobre todo actúan los cloruros alcalinos.

Los complejos enzimáticos que degradan las pectinas y que contienen poligalacturonasas, como se indica anteriormente, tienen aplicación en la industria de los zumos, vinos y jaleas de frutas. Su obtención industrial para estos fines se consigue mediante fermentaciones microbianas, sobre todo con mohos (Aspergillus y Penicillium) (Bruchmann 1980).

3. Pectatoliasas

Bruchmann (1980) menciona que esta enzima elimina restos Δ-4,5-D-galacturónicos de la pectina, ejerciendo así una despolimerización no hidrolítica, en su mayor parte de acuerdo con el siguiente esquema:

Figura 6: Acción de la pectatoliasa

FUENTE: Tomado de Bruchmann 1980.

Se encuentra, entre otros en el moho Aspergillus fonsecaeus y se encuentra también en los preparados de enzimas pectínicas que se usan corrientemente en el mercado, en los que actúa en unión de pectinestearasas y de diversas poligalacturonasas (Bruchmann 1980).

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b. Celulasas

Bruchmann (1980) menciona que las celulasas hidrolizan los enlaces β-1,4-glucano de las cadenas de celulosa y de sus productos de degradación dando como molécula final a la glucosa.

Además, este mismo autor menciona que la “celulasa” no es ninguna enzima aislada sino un sistema enzimático que posee por lo menos tres actividades. Según Fennema (2000), las enzimas que actúan sobre la celulosa y sobre los intermediarios de su degradación pueden dividirse en cuatro grupos:

Las endoglucanasas [1,4(1,3; 1,4)-β-D-glucán 4-glucanohidrolasas] son relativamente inactivas frente a las regiones cristalinas del algodón u del Avicel, pero hidrolizan las regiones amorfas de estos sustratos, incluyendo al papel de filtro, y los sustratos solubles, como la carboximetilcelulosa y la hidroximetilcelulosa. La actividad endoglucanasa se caracteriza por una hidrólisis al azar de enlaces β-glucosídicos que provoca una rápida disminución de la viscosidad relativa con relación a la velocidad de incremento de grupos reductores. Los productos, especialmente al final de la secuencia de reacciones, incluyen a la glucosa, la celobiosa y las celodextrinas de varios tamaños.

El segundo grupo de celulasas es el de las celobiohidrolasas (1,4-β-D-glucán celobiohidrolasas) que son enzimas del tipo exo. Degradan la celulosa amorfa por eliminación cuantitativa de celobiosa de los extremos no reductores de la celulosa. Cuando son puros, son usualmente poco activos sobre el algodón pero pueden hidrolizar cerca del 40 por ciento de los enlaces hidrolizables del Avicel, una celulosa microcristalina. La velocidad de disminución de la viscosidad en relación al aumento de grupos reductores es mucho menor que en las endoglucanasas.

El tercer grupo de celulasas es el de exoglucohidrolasas (1,4-β-D-glucán glucobiohidrolasas), que hidroliza consecutivamente unidades de glucosa del extremo no reductor de las celodextrinas. La velocidad de hidrólisis disminuye a medida disminuye la longitud de la cadena de sustrato.

El cuarto grupo de enzimas lo constituyen las β-glucosidasas (β-D-glucósido glucohidrolasas) que escinden la celobiosa hasta glucosa y eliminan glucosa del extremo no

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reductor de celodextrinas pequeñas. A diferencia de las exoglucohidrolasas, la velocidad de hidrólisis de la β-glucosidasa aumenta a medida que el tamaño del sustrato disminuye, siendo la celobiosa el sustrato que más rápidamente se hidroliza.

La mejor fuente de obtención de preparados técnicos capaces de atacar a la celulosa cristalina es el hongo Trichoderma viride. También los preparados obtenidos a partir del Aspergillus niger tienen cierta importancia (Bruchmann 1980).

El pH óptimo de los sistemas celulolíticos suele estar entre 4 y 6. Son termoestables y la temperatura óptima para alguno de ellos se encuentra alrededor de 60 °C (Bruchmann 1980).

Dentro de las aplicaciones que se le otorga a estas enzimas está la extracción de los componentes del té verde, obtención del almidón de batatas o de maíz, modificación de alimentos vegetales, destrucción de excrementos en procesos de clarificación y aumento de la flexibilidad del papel (Bruchmann 1980).

c. Hemicelulasas

Fennema (2000) menciona que existen varias endo- y exo- pentanasas (hidrolasas), debido a la gran complejidad de las hemicelulosas. Las enzimas de tipo endo- son de dos tipos: las arabanasas que hidrolizan los enlaces glucosídicos 1,4-α-D-arabinopiranosilo en el esqueleto lineal de los arabanos y las xilanasas que hidrolizan los enlaces glicosídicos 1,4-β-D- xilanopiranosilo en xilanos y arabinoxilanos. Las enzimas del tipo exo- de un primer grupo actúan en el extremo no reductor de los arabanos (las arabinosidasas), xilanos (xilosidasas) y las arabinoxilanos (xilanosidasas). Los enzimas del tipo exo- del segundo tipo (arabinosidasas) eliminan unidades arabinofuranosílicas laterales de los arabinoxilanos.

Algunos hongos producen cantidades considerables de pentosanasas. También existen varias endo y exo pentosanasas en niveles muy bajos en el trigo. La concentración de algunas pentosanasas aumenta en unas 6-10 veces durante la germinación de las semillas. Se cree que las pentosanasas están primariamente localizadas en el salvado, pero se desconoce dónde están localizadas las enzimas que son sintetizadas de nuevo durante la germinación (Fennema 2000).

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2.4.5. USO DE ENZIMAS EN LA EXTRACCIÓN DE ACEITES DE DIFERENTES