Enzimas del cuajo para la producción de quesos

Itziar Ibarlucea y Gemma López. Curs 2008-2009

Introducción

El cuajo, o renina, es un complejo natural de enzimas presente en el jugo gástrico de los mamíferos rumiantes para digerir la leche materna y que se utiliza en la producción de queso. Su función biológica en los mamíferos es la de cuajar la leche, de forma que se relentece su paso por el estómago permitiendo así su absorción.
Esta propiedad es la que se utiliza en la producción de queso, el cual es básicamente la cuajada posteriormente tratada. Por ello, el único proceso estrictamente necesario en su producción es el cuajado. Las formas más comunes de realizar la separación de la leche en cuajada y suero son la acidificación (fermentación por bacterias lácticas) y la adición de cuajo. Mediante la primera forma se suelen obtener los quesos frescos, mientras que añadiendo también cuajo los quesos son más duros, secos y curados. En cualquier caso, la cuajada es posteriormente cortada en pequeñas secciones y calentada para facilitar la extracción del suero. A continuación se añade a un molde donde será prensada perdiendo así humedad y adquiriendo mayor consistencia. Le sigue el tratamiento con sal (salmuera o sal sólida) que mejorará su conservación y resaltará su aroma y textura. Dependiendo del tipo de queso se aplican un gran número de técnicas específicas, que dan las características finales al sabor y a la textura.



Composición del cuajo

El cuajo contiene básicamente dos enzimas: una mayoritaria, la quimosina y otra minoritaria, la pepsina. La potencia de un cuajo se suele referir a la cantidad de quimosina que contiene, y ésta variará en función de la edad del rumiante: los lactantes presentan una relación de 90% quimosina - 10% pepsina, mientras que en adultos es de 10% quimosina - 90% pepsina.
La quimosina (EC 3.4.23.4) es una proteasa de 323 residuos. Es sintetizada por las células del estómago de los rumiantes como pre-pro-quimosina (inactiva) cuya cadena tiene 58 aminoácidos más que la quimosina activa. Se secreta al cuarto estómago como pro-quimosina, también inactiva, tras el corte de 16 aminoácidos. Finalmente a pH ácidos, como el del estómago, se lleva a cabo una proteolisis catalítica de 42 aminoácidos que la convierte en la enzima activa. Su actividad es la de romper específicamente enlaces peptídicos entre la fenilalanina 105 y la metionina 106 de la kappa-caseína de la leche.
La selectividad de substrato de la quimosina viene determinada por presencia de una zona específica con cargas negativas, que interacciona con las histidinas que ocupan las posiciones 98, 100 y 102 en la kappa-caseína. Las bajas temperaturas inactivan esta enzima y las superiores a 45 ºC la desnaturalizan. La temperatura ideal para la coagulación de la leche es entre 28 y 37 ºC.

Proceso de coagulación de la leche

La leche está compuesta por carbohidratos (lactosa), lípidos (triacilglicéridos) y proteínas (caseína). Estas últimas son las responsables de la coagulación de la leche.
La caseína (alfa, beta y kappa) se encuentra en la leche formando submicelas, unidas entre si a través de fosfato cálcico, constituyendo así micelas de caseína.


Estructura de las micelas de caseína

Al añadir el cuajo a la leche, gracias al pH ácido de ésta (6,6), la quimosina es activa y hidroliza el enlace Phe(105) – Met(106) de la kappa-caseína. La proteína queda partida en dos fragmentos: uno insoluble (1-105) que se mantiene en la micela, y otro soluble (106-169) que es eliminado de ésta. En presencia de iones calcio, las micelas modificadas se agregan entre si formando una red tridimensional llamada paracaseína, que precipita. La leche queda así separada en cuajada y suero.

Resultado de la adición de cuajo a la leche: cuajado y suero



Industrialización

Antiguamente el cuajo se obtenía del cuarto estómago de animales lactantes, ya que en él actúa la renina (quimosina y pepsina). Este tipo de preparación recibe el nombre de rennet.
La elaboración antaño consistia en dejar secar los estómagos hasta que la renina difundiera (más información en http://es.wikipedia.org/wiki/Cuajo). El inconveniente del método antiguo radica en la dificultad para obtener dosis precisas de cuajo, y en su variabilidad de concentración a lo largo de su tiempo de uso.
Debido a esto y al incremento de la demanda de producción de queso, a lo largo de la historia se han desarrollado otras técnicas para solventar-lo (enzimas coagulantes). Las podemos clasificar según su origen en: coagulantes vegetales, microbianos y la quimosina producida por fermentación (FPC).
En la actualidad los FPC son los que tienen mayor participación en el mercado, con una tendencia de crecimiento. Los cuajos de ternero y bovino adulto (rennet) se encuentran en segundo lugar, y los coagulantes de Rhizomucor miehei (microbiano) son el tercer tipo de enzimas coagulantes más utilizadas en la elaboración de quesos.

• El cuajo químico
  El cuajo sintético es obtenido a partir de procedimientos de síntesis química sin usar el estómago de terneros como materia primera y se comercializan en pastillas.
  
  
• Los coagulantes vegetales
  Muchos vegetales contienen proteasas útiles para la elaboración de quesos tradicionales, especialmente en Portugal y en el mediterráneo. Entre los vegetales con esta característica destaca la flor de cardo (Cynara cardunculus) para la elaboración de quesos extremeños como la “Torta del Casar”.
  La preparación enzimática se obtiene artesanalmente macerando en agua los filamentos de los pistilos. (más información y otros ejemplos).
  
  
• Los coagulantes microbianos
  A partir de la década de 1940 se empezó la búsqueda de coagulantes microbianos. Todos los utilizados en la elaboración de quesos son de origen fúngico. Una de las más utilizadas es la proteasa de Rhizomucor miehei, que es una aspartil-proteasa, como la quimosina. Ésta proteasa es la más glicosilada de todas las de este grupo, razón de que sea termorresistente. Se han comercializado tres tipos de aspartil-proteasas (más información).
  
  
• La quimosina producida por fermentación (FPC)
  Con el desarrollo de las técnicas de ingeniería genética y debido a que los coagulantes microbianos generalmente son demasiado estables a la temperatura, permaneciendo activas en el cuajo después de la precipitación y originando una proteólisis perjudicial, se han introducido en la industria quesera quimosinas recombinantes. Se utilizan microorganismos en los que se insertan el gen de la pro-quimosina bovina en el genoma. La cadena polipeptídica es la misma que la original, pero la glicosilación es distinta. En la actualidad se utiliza el hongo Trichoderma reesei.
  La quimosina recombinante está presente en el mercado desde 1990, pero en la Unión Europea no está autorizada, sobretodo para los quesos con denominación de origen.
  

Actualidad

Una línea de mejora en cuajos es la producida por C. Hansen, que obtuvo la primera preparación de quimosina en la historia, ha publicado la segunda generación de FPC, 25 veces mejor que el coagulante microbiano producido a partir de Rhizomucor miehei.
Respecto a la comercialización del cuajo, actualmente se utiliza en líquido o en polvo procedente de la industria química.

Producción

La producción mundial de quesos, ha aumentado durante los últimos 20 años superando las 13.500.000 toneladas de las cuales el mayor porcentaje se ha generado en el continente europeo, destacando a Francia y Alemania. A nivel nacional de media se aumenta un 12.5% anual.
Respecto a la producción anual de cuajos, coagulantes o FPC los datos son a nivel comparativo; hoy en día, más del 50% del queso mundial se produce con la primera generación de FPC de Chr. Hansen.

APLICACIÓN DE TÉCNICAS ENZIMÁTICAS EN LA RESTAURACIÓN DE OBRAS POLICROMADAS SOBRE PAPEL

Ariane Aduriz, Alba Berlanga, Esther Guiu Curs 2008-2009

Durante la realización de operaciones de limpieza en obras de arte policromadas son numerosas las ocasiones en las que surge la necesidad de eliminar, de forma selectiva sustancias añadidas en tratamientos previos de restauración. En las obras de arte policromadas, se pueden encontrar sustancias de naturaleza proteica como la cola de origen animal (derivada del colágeno), las proteínas del huevo y la caseína de la leche, utilizados como aglutinantes, adhesivos o de barniz. La eliminación de estos materiales proteicos puede presentar dificultades debido a reacciones de entrecruzamiento que conducen a la formación de sustancias insolubles en agua y en los disolventes orgánicos que pueden favorecer el desarrollo de microorganismos.

Los métodos tradicionales de limpieza implican la utilización de abrasivos, reactivos ácidos, alcalinos o disolventes orgánicos. Los principales problemas son: la falta de especificidad, la elevada retención de algunos productos que pueden ocasionar efectos negativos sobre la obra y la toxicidad que pueden representar para el restaurador. El intento de encontrar métodos de limpieza más selectivos ha llevado al desarrollo de nuevas metodologías basadas en la utilización de disoluciones acuosas de agentes quelantes, tensoactivos o enzimas.

Las enzimas presentan una doble ventaja, su gran especificidad y las condiciones en las que realizan su función son suaves, condiciones óptimas para la eliminación selectiva de sustancias y el empleo de condiciones poco agresivas para la obra.

Teniendo en cuenta la finalidad con que se van a usar las enzimas en procedimientos de limpieza, el grupo de enzimas que presenta mayor interés son el de las hidrolasas, catalizan reacciones de fragmentación de ciertas sustancias, favoreciendo la solubilidad en agua y, por lo tanto, su posible eliminación en el medio empleado.

Existen diferentes subclases:

LIPASAS:

Hidrólisis de triacilglicéridos presentes en el aceite de lino, principal componente de la técnica pictórica del óleo. Por lo tanto, son útiles para la eliminación de repintes de esta naturaleza y para barnices oleorresinosos.

GLICOSIDASAS:

Permiten la degradación de los carbohidratos. Dentro de este grupo encontramos las amilasas que son útiles para la eliminación del almidón, usado frecuentemente como adhesivo. Son las más utilizadas en procesos de restauración de obras sobre papel.

PROTEASAS:

Catalizan la ruptura del enlace peptídico en zonas adyacentes a determinados aminoácidos, dando lugar a fragmentos de proteína de menor peso molecular pero de mayor solubilidad. Son usadas en procesos de restauración del papel, concretamente en la eliminación de adhesivos de cola y barnices de clara de huevo.

Por lo tanto, la utilización de proteasas para la eliminación selectiva de este tipo de materiales, puede ser una alternativa válida a los métodos de limpieza tradicionales. Varios estudios han demostrado que es de suma importancia determinar, previamente a su uso, la actividad de la enzima sobre el substrato que va actuar debido a los siguientes motivos:

1. Los preparados enzimáticos comerciales no siempre tienen una pureza del 100% y pueden contener otras enzimas.
   
2. Los preparados enzimáticos comerciales no han sido diseñados para su utilización en procesos de restauración, sino para aplicaciones biomédicas, bioquímicas, de biología molecular, incluso en industria alimentaria. En estos casos, generalmente el sustrato se encuentra en medio acuoso, mientras que en los aglutinantes proteicos se encuentra en estado sólido. Así, el grado de actividad enzimática sobre estos aglutinantes no es del todo conocida. Además, el uso de una proteasa sin un estudio previo de especificidad, supone un riesgo ya que podrían verse afectados otros componentes proteicos de la obra.
   
3. Cuando los materiales de naturaleza proteica envejecen, pueden dar lugar a otro material diferente al inicial. Por lo tanto, esto puede conducir a diferencias en el reconocimiento de la enzima por el mismo sustrato antes o después de su envejecimiento.
   
4. Para la aplicación de los preparados enzimáticos se suelen añadir otros componentes (agentes espesantes, tensioactivos etc.) que pueden afectar a la actividad de las enzimas usadas.
   

El cuadro muestra el efecto de los diferentes preparados enzimáticos puros sobre los diferentes patrones de aglutinantes proteicos:

	Quimiotripsina	Colagenasa	Tripsina	Subtilisina	XVIIB (V8)
Gelatina	+	++	++	++	+
Cola	+	++	++	++	+
Clara	+	-	-	++	-
Yema	+	*	-	++	+
Caseína	++	++	++	++	+

(+) Hidrólisis apreciable, (++) hidrólisis significativa, -(no se aprecia hidrólisis), (*) hidrólisis muy escasa.
La cola y la caseína son los sustratos más susceptibles a la digestión por parte de las enzimas proteolíticas, mientras que la clara y la yema de huevo muestran mayor resistencia; a excepción del preparado de subtilisina que es el que mayor efecto hidrolítico tiene sobre los patrones de aglutinantes proteicos.

EJEMPLOS:

1. Ejemplo 1:
   Proceso de restauración de una colección de cromos mediante una técnica enzimática. (Es un trabajo presentado en el XIII Congreso de restauración, Lleida 2000)
   Estado del álbum:
   • Los cromos están gravemente dañados por un adhesivo. La cola está alrededor de las imágenes formando manchas marrones en los márgenes que deterioran su integridad y su valor estético.
   • El pegamento es de origen animal (proteína); por ello utilizaremos una enzima proteolítica.
   
   
   Objetivo de la restauración:
   Eliminar restos de cola sin afectar a los pigmentos y la estabilidad de la obra.
   
   Proceso de restauración:
   1. Clasificación de las páginas en función del grado de deterioro que presentan y grado de intervención que necesitan.
      1. Grado 1: páginas que presentan daños importantes con pérdida de visibilidad de la imagen e importantes manchas de cola oxidada en el soporte.
      2. Grado 2: manchas locales de adhesivo que afectan principalmente al soporte alrededor de los cromos.
   2. En el proceso de restauración se pueden despegar los cromos, por ello, para asegurar la recomposición de la colección se efectúa una detallada documentación fotográfica de las páginas de mayor daño (grado 1).
      
   3. Limpieza en seco con polvo de goma de borrar.
      
   4. Eliminación de restos de adhesivo. (Aquí es donde se aplica la técnica enzimática).
      
   5. Limpieza con agua destilada para eliminar restos de enzimas y de pegamento.
      Proceso previo a la restauración.
   
   
   Se realizan varias pruebas para escoger el método más eficaz de eliminación del adhesivo. El resultado obtenido fue el siguiente:
   

   	estabilidad de tintas	eliminación de manchas
   agua 20 º	++	-
   agua 45º	+	-
   tripsina	++	++
   agua y etanol	-	-

   
   Como podemos observar el tratamiento enzimático es el proceso más adecuado para la eliminación de dichas manchas manteniendo el estado del cromo original.
   
   Eliminación de restos de adhesivo ( Proceso de restauración paso 4):
   
   Condiciones de restauración:
   • Solución enzimática 2mg/l (tripsina).
   • Actividad enzimática: 5.000 U/l
   • pH óptimo: 7
   • Tª ótima: 25º C (ajustado antes del lavado)
     
     
   • Páginas de grado 1: Se introducen en la solución enzimática entre 5 y 15 minutos. Se controla visualmente el proceso de desintegración del adhesivo.
     En el caso de cromos con gruesas capas de pegamento se repetía el lavado.
     
     
   • Páginas de grado 2: La eliminación de manchas locales se puede llevar a cabo sin la necesidad de despegar el cromo del papel. Se realiza con algodón y solución enzimática.
   
   ANTES:
   
   DESPUES
   Acción de las enzimas:
   Catalizan la hidrólisis de las largas cadenas de proteínas en las manchas de cola. Así conseguimos fragmentos más cortos de péptidos, los cuales se disuelven con mayor facilidad en el medio acuoso.
   Ventajas:
   • Método rápido y seguro: Las enzimas pueden hidrolizar un gran número de enlaces en muy poco tiempo.
   • Limpio.
   • Barato. Las enzimas “no se gastan”.
   • Disminuye el tiempo de inmersión. Así reducimos el problema de inestabilidad de los cromos a un lavado acuoso prolongado.
   
   
   Conclusión: las enzimas posibilitan una limpieza efectiva sin el peligro de una pérdida de integridad de los cromos.
   
   
2. Ejemplo 2
   Ponemos como ejemplo algunos de los trabajos realizados por Frantisek Makes (pintor –químico).
   • Restauración de la carroza de la casa real de Francia.
     Las paredes del vehículo estaban cubiertas con 4 capas de pintura; debía quitar dos de las capas. El método tradicional utilizado para este proceso consistía en el uso de solventes orgánicos, pero presentan el inconveniente de que harían desaparecer todas las capas de pintura. Por ese motivo, decidió utilizar las enzimas adecuadas, obteniendo así el efecto deseado: las enzimas trabajaron como un “raspador” químico.
     
     
   • Restauración de cuadros con la ayuda de enzimas: Retrato del emperador Rodolfo II pintado por Arcimboldo.
     Para la restauración del cuadro, en primer lugar, realizó un análisis de la composición química y observó que contenía el plaguicida DDT. La presencia del este plaguicida se debía a que al ser aplicado sobre los campos, penetró en los granos de cereales y leguminosas y por esta vía llegó a los pegamentos y aceites empleados en la restauración de lienzos. Tras la identificación de la composición de la materia a quitar y la correcta decisión del tipo de enzima a utilizar, consiguió quitar el pegamento del lienzo.

BIBLIOGRAFÍA

• SANDRINE DE COUX, “Enzymes Used for Adhesive Removal in Paper Conservation: a literature review” Journal of the Society of Archivists, Vol. 23, No. 2, 2002.
  
  
• PALOMA SÁNCHEZ y CHRISTIAN PRIEBE “Aplicación de una técnica enzimática a la restauración de una colección de cromos”
  
  
• ISABEL BLASCO, SONSOLES DE LA VIÑA, MARGARITA SAN ADRÉS “La utilización de enzimas proteolíticas en procesos de limpieza de policromías. Importancia de la realización de estudios previos de caracterización de los preparados enzimáticos” Actas XV Congreso de Conservación y Restauración de Bienes Culturales. Murcia 2004. PP. 203-212.
  
  
• ISABEL BLASCO, SONSOLES DE LA VIÑA, MARGARITA SAN ADRÉS “Estudio de la especificidad de varios preparados enzimáticos de proteasas mediante SDS-PAGE” Departamento de Pintura- Restauración. Facultad de Bellas Artes, Universidad Complutense de Madrid.
  
  
• EVA MANETHOVÁ Restaurador de origen checo limpia cuadros con ayuda de enzimas [2005-03-10].

Aplicacións dels enzims en la industria

Gemma Freixes Prous Curs 2008-2009

Els enzims, cada dia més, són usats per la indústria en la fabricació de molts productes, ja que són més específics, són biodegradables (respectuosos amb el medi ambient), evita l’ús de compostos químics tòxics…
Els enzims s’han utilitzat des de sempre, sobretot en la industria alimentaria, en la producció del pa, cervesa, formatge, vi, etc. En la majoria d’aquestes aplicacions mil•lenàries l’encarregat de transformar el substrats és el llevat, gracies als enzims que conté.
A partir dels anys 80 gràcies al desenvolupament de la enginyeria genètica, enginyeria de proteïnes i enginyeria química l’ús dels enzims en la indústria creix en un camp on cada vegada són més importants.
S’utilitzen enzims en la indústria alimentaria, tèxtil, en els detergents, en la producció de biocarburants, en la indústria paperera, en la degradació del midó i la cel•lulosa per produir etanol, sector farmacèutic, síntesi química i química fina, etc.
Els enzims més importants en la indústria són les glicosil hidrolases, les proteases i les lipases.
Les glicosil hidrolases trenquen els enllaços glucosídics entre els monòmers dels oligosacàrids i polisacàrids o entre un monòmer i una part no glucosídica (Aglicó). Generalment els polisacàrids que tenen enllaços beta, com la cel•lulosa, tenen funcions estructurals, en canvi els que tenen enllaços alfa, com el midó o el glicogen, tenen funcions energètiques ( la lactosa és l’excepció amb enllaços beta).

Les principales glicosil hidrolases són: les alfa-amilases (3.2.1.1), les beta-amilases (3.2.1.2) i amiloglucosidases (3.2.1.3), les cel•lulases, xilanases, les beta-glucosidades i les beta-galactosidases.
Les alfa-amilases trenquen els enllaços alfa-1,4 interns a l’atzar, el producte de les beta-amilases és la maltosa, i les amiloglucosidades trenquen els enllaços terminals i alliberen glucosa. Els enllaços alfa-1,6 del midó i el glicogen són trencats per l’amilo-alafa(1,6)glucosidasa i també per la amiloglucosidasa.
Les alfa i beta amilases s’utilitzen en el processament del midó per a l’obtenció de sucres, per a l’obtenció de etanol..., en la indústria alimentaria (pa, cervesa, galetes...), en els detergents, en la indústria tèxtil...
Les amiloglucosidases són usades en la elaboració de la pasta de dents i en el processament del midó.

Les cel•lulases, que estan formades per les endoglucanases (3.2.1.4) i per les exoglucanases (3.2.1.91), i les xilanases (3.2.1.8), són els enzims encarregats de trencar els enllaços beta dels polisacàrids cel•lulosa i xilà, respectivament, tal i com suggereix el seu nom.
Les cel•lulases s’utilitzen en els detergents (en aquest cas estan presents en el producte final), en la indústria tèxtil, en l’alimentació animal, en l’obtenció de sucs de fruita...

Les cel•lulases i les xilanases conjuntament s’utilitzen en l’aprofitament de la biomassa i en la indústria paperera.

Les beta-glucosidases (3.2.1.21) trenquen l’enllaç beta de la cel•lobiosa, que és un disacàrid de glucosa beta-1,4.
Les beta-glucosidases s’utilitzen en l’aprofitament de la biomassa i en la millora de l’aroma primari dels vins blancs.

Les beta-galactosidades (3.2.1.23) són les encarregades de hidrolitzar la lactosa.
Tots aquests enzims poden tenir més d’una activitat enzimàtica. Molts d’ells estan formats per diferents dominis (domini catalític, domini enllaçant i domini d’unió a la cel•lulosa (cellulose binding domain, CBD)


Les proteases (3.4.x.x) són els enzims encarregats d’hidrolitzar els enllaços peptícics que hi ha en les proteïnes. Molts d’ells són específics pel lloc on tallen.
Les serin-proteases (tripsina, elastasa, quimiotripsina...) tenen tres aminoàcids catalítics: una serina, una Histidina i un Aspartat.
En canvi les tiol-proteases (papaïna, per exemple) enlloc d’una serina trobem una cisteïna.

Algunes de les aplicacions industrials de les proteases són en la indústria alimentària (en l’elaboració d’extractes de carn i peix, intensificadors del gust i de l’aroma...), en l’elaboració de productes làctics, com el formatge, les llets infantils, en els detergents, en el control de la terbolesa i l’escuma de la cervesa, en la indústria tèxtil (adobat de les pells), en l’alimentació animal, etc.


Les lipases (3.1.x.x) són enzims que trenquen els enllaços èster dels lípids. Catalitzen reaccions en una interfase lípid-aigua i per aquesta raó no segueixen una cinètica de Michaelis-Menten.

Sovint s’extreuen d’animals o microorganismes. Tenen una elevada enantioselectivita, són estables en medis orgànics i no necessiten cofactors per a fer la seva funció. Per aquests motius són enzims molts utilitzats en reaccions de síntesi en medis no aquosos.

S’utilitzen les lipases industrialment en la maduració de formatges, en els detergents, en l’alimentació animal, en productes cosmètics, en la producció d’oli, etc.

Biosensors

Ïa Azogue, Ester Valverde, Sílvia Vives. Curs 2008-2009

Definició i característiques:

Un biosensor és un dispositiu que utilitza reaccions bioquímiques especifiques mitjançant enzims aïllats, immunosistemes, teixits o cèl•lules senceres per detectar compostos químics, generalment mitjançant senyals elèctriques, tèrmiques o òptiques.

Un biosensor es diferencia d’un sensor en que usa un detector d’origen biològic i utilitzen l’especificitat dels processos biològics:

• Especificitat enzims - substrat
  
• Especificitat anticòs - antigen
  
• Especificitat entre les lectines i els carbohidrats
  
• Especificitat entre la complementarietat d’àcids nucleics

Avantatges dels biosensors enfront mètodes analítics:

• Reutilització
  
• Menor manipulació
  
• Menor temps d’assaig.
  
• Repetitivitat i automatització
  
• Llarga vida de l’aparell

Components:

1. Element de reconeixement molecular (detecció): és on hi ha immobilitzat el sistema biològic (enzims, anticossos,...) utilitzat pel reconeixement de l’analit.
   
2. Transductor (conversió de la senyal biològica en senyal elèctrica): per exemple electroquímic, òptic, tèrmic, etc
   
3. Amplificador: degut a que la senyal biològica normalment és molt baixa
   
4. Processador: és un circuit integrat que converteix el senyal elèctric en un registre visual fàcilment interpretat per l’usuari.
   
5. Enregistrador: crea un senyal visual com a resultat de la mesura.
   

Tipus
Hi ha dos criteris de classificació: segons el tipus de biocomponent utilitzat i segons el tipus de transducció.

• Segons el tipus de biocomponent
  • Biosensors catalítics o enzimàtics:l’enzim transforma l’analit en producte detectable. Principalment s’utilitzen oxidoreductases, isomerases o hidrolases.
    
  • Immunosensors:utilitzen anticossos per adherir-se específicament a l’analit
    
  • Genosensors:utilitzen àcids nucleics per detectar seqüències complementaries
    
  • Aptasensors:utilitzen aptàmers que són àcids nucleics de cadena senzilla units a una proteïna pel reconeixement específic de proteïnes, hormones, etc.
    
  
  
• Segons el tipus de transducció
  • Biosensors electroquímics
    
  • Amperomètrics:determinen corrents elèctriques associades amb electrons involucrats en un procés redox.
    
  • Potenciomètrics:determinen variacions de potencial elèctric respecte un elèctrode de referència
    
  • Conductimètrics:determinen canvis en la conductància o conductivitat elèctrica
    
  • Impedimètrics:determinen variacions en l’impedància ( resistència )
    
  • Biosensors termomètrics:utilitzen el calor generat en una reacció per obtenir una senyal.
    
  • Biosensors Piezolèctrics:detecten canvis de massa en la superfície del tranductor
    
  • Biosensors Òptics:utilitzen la radiació ( llum ) generada o dissipada
    

Camps d’aplicació:

1. Indústria alimentària:
   Es troben 3 camps d’aplicació dins de la indústria alimentària, són la qualitat alimentària, i la seguretat alimentària, i el control de processos industrials. Cal destacar entre les aplicacions la determinació de paràmetres bioquímics, microorganismes, toxines i substàncies potencialment perilloses per la salut.
   
   http://www.alimentatec.com/muestrapaginas.asp?nodo1=0&nodo2=0&idcontenido=571&content=16&pagina=311
   
   Un exemple de biosensor aplicat en la qualitat alimentària és un biosensor tirosinasa (PPO) per mesurar polifenols en el vi.
   Degut a que les mesures químiques com les colorimetries o les reduccions necessiten temps i generen residus s’intenta construir un biosensor capaç de mesurar la concentració i el potencial de reducció dels polifenols en el vi.
   El biosensor consta d’un electrode (tub de vidre) cobert per una pasta que conté l’enzim tirosinasa que s’extreu de teixit de banana(5%), oli mineral (10%), carboni que conté ruteni (85%) i un fil de coure pel contacte elèctric. També hi ha un electrode de referència i un electrode auxiliar de platí. A aquest conjunt d’electrodes l’anomenen electrode de treball.
   Aquest electrode de treball es col•loca en una cel•la on s’injecta l’analit que conté polifenols que seran selectivament oxidats per la tirosinasa immobilitzada. Com a producte es forma una quinona que es detecta amperomètricament ja que l’electrode auxiliar de platí la redueix a fenol altra vegada. El resultat de el canvi de nanoampers de la corrent de la cel•la de reducció s’amplifica i es converteix en una senyal de voltatge i la tensió resultant es mesura a través d’un registrador gràfic o d’un altre tipus de dispositiu de grabació.
   
   
   Article: William T.Jewel and Susan E.Ebeler. 2001. Tyrosinase Biosensor for the Measurement of Wine PolyphenolicsAm. J. Enol. Vitic. 52:219-222.
   
   
2. Diagnòstic clínic:
   El 1962 Clark i Lyon desenvolupen el primer biosensor per mesurar la glucosa en sang , es basava en la immobilització d’una capa de glucosa oxidasa ( Gox ) sobre un elèctrode selectiu d’oxigen, monitoritzant l’oxigen consumit durant la reacció.
   
   Des de llavors s’han anat desenvolupant i millorant la tècnica ja que aquesta primera generació de biosensors tenia coma principal inconvenient les interferències produïdes per l’oxigen exogen.
   
   Una següent generació es basa en la monitorització del peròxid d’hidrogen format en la reacció. En aquest cas també es presentaven interferències degudes a components sanguinis (àcid ascòrbic, àcid úric, glutationa,...) que s’oxiden a un potencial molt similar.
   
   Per solventar aquest problema es va associar la glucosa oxidasa a un mediador redox i d’aquesta manera l’elèctrode només detectava la transferència d’electrons deguda a la conversió del substrat.
   
   http://www-biol.paisley.ac.uk/marco/enzyme_electrode/Chapter1/introduction.htm
   
   Actualment s’associa el mediador directament al centre actiu de l’enzim (cofactor FAD) per tal d’optimitzar la transferència electrònica entre el centre actiu de l’enzim i l’electrode. Així aconseguim una major efectivitat ja que l’enzim i el mediador estan físicament més aprop.
   
   
   
   
   Vídeo sobre un biosensor de glucosa desenvolupat a la Universitat de Georgetown:
   
   
   
3. Medi ambient
   Article sobre biosensors aplicats en el camp de la contaminació emès per la Revista Internacional de Contaminación Ambiental.
   http://redalyc.uaemex.mx/redalyc/pdf/370/37023104.pdf
   
   Els assajos de biotoxicitat han adoptat una importància creixent en l’avaluació de la toxicitat potencial de mostres mediambientals, degut a que són ràpids i no necessiten la complexa caracterització química.
   
   Un exemple de bioassaig comercial és Microtox. Un bioassaig que examina la toxicitat aguda de mostres mediambientals i compostos purs basant-se en la reducció de la bioluminiscència natural del bacteri marí Vibrio fischeri en presència d’agents contaminants. La toxicitat s’expressa com la concentració de d’agent que produeix la reducció del 50% de la luminiscència inicial (EC50).
   La reacció de bioluminiscència bacteriana està lligada al sistema de transport d’electrons en la respiració cel•lular i és indicativa de l’estat metabòlic de la cèl•lula, de manera que una disminució de la bioluminiscència indica la disminució de la respiració cel•lular. Els contaminants físics, químics i biològics afecten en la respiració cel•lular alterant el percentatge de síntesi de proteïnes i lípids i modificant per tant el nivell d’emissió de luminiscència.
   
   La reacció en conjunt es mostra a continuació:
   FMNH + O + R-CHO → FMN + HO + R-COOH + hν (490 nm)
   
   
   Bioensayo de toxicidad por microtox
   

Les Lacasses

Anna Borrull Riera i Maria Gibert Ricart Curs 2008-2009

1. CARACTERÍSTIQUES
-Nom comú de l’enzim: Lacassa
-Codi enzimàtic (EC): 1.10.3.2, família de les oxidoreductases.

2. CONDICIONS ÒPTIMES
-Temperatura : 55-70ºC
-pH: 4.0-7.0
-Temps d’actuació: de 10 a 30 minuts

Podeu veure un exemple de lacassa comercial a la web de “Productos Químicos S.A".

3. APLICACIONS
Les lacasses son uns enzims que pertanyen al grup de les oxidoreductases (EC 1.10.3.2) produïdes per fongs de polpa blanca, per exemple Trametes versicolor i Pleurotus ostreatus entre molts altres, i que degraden els compostos fenòlics de la lignina. Aquests fongs de polpa blanca secreten extracel•lularment la lacassa, cosa que en facilita la seva purificació en el procés de producció d’aquest enzim.
Entre les nombroses aplicacions de la lacassa hi ha la decoloració de la polpa de paper, decoloració i detoxificació d’aigües residuals o efluents en la indústria tèxtil i la decoloració de teixits (ex. la roba texana). L’alternativa a l’ús de les lacasses en aquests processos és un tractament químic agressiu i tòxic o utilitzar tècniques electroquímiques. A més, l’ús de les lacasses presenta una sèrie d’avantatges: és un enzim estable, en la indústria tèxtil té pocs efectes en la resistència de la tela i dóna una millor reproductibilitat del to obtingut en la decoloració de la tela.

4. MILLORES DE L’ENZIM
En una investigació realitzada l’any 2007 es va aconseguir dissenyar un enzim lacassa mutant que és potencialment la base de nous fàrmacs i biocombustibles

Un equip del Consell Superior d’Investigacions Científiques (CSIC), junt amb científics de la Universitat de Lund (Suecia) i de l’Institut Tecnològic de Californi (EEUU), ha dissenyat un enzim amb alta resistència a dissolvents orgànics. Cal tenir en compte que les lacasses són pèptids i que, per tant, són molècules polars que no es solubilitzaran en solvents orgànics, els quals són poc polars. La lacaza mutant R2 ha estat creada per evolució artificial o dirigida, aquesta técnica simula els passos de l’evolució natural però redueix el temps en què es produeixen de milers d’anys a mesos o setmanes.

En el treball publicat en l’últim numero de “Chemistry & Biology” s’indica que podrien tenir aplicacions en l’eliminació de contaminants ambientals, producció de biocombustibles o creació de nous fàrmacs. Amb aquest sistema d’evolució dirigida s’ha dissenyat un enzim resistent a elevades concentracions de dissolvents orgànics i que pot reutilitzar-se conservant la máxima eficiència, cosa que és necessària per solubilitzar contaminants ambientals. A més, aquest mutant està probat per la síntesi de molècules amb activitat neuroprotectora, amb posibles aplicacions sobre la malaltia del Alzheimer.

A la taula 1 es veuen les diferents variants de proteïnes mutants i la seva tolerància, activitat i estabilitat en diferents solvents orgànics.

Taula 1. a) Activitats de la lacassa. b) Ratio entre l’activitat de la proteïna mutant corresponent respecte a la soca salvatge. c) Tolerància als solvents orgànics (%). d) Percentatge residual d’activitat després d’incubar l’enzim en un solvent orgànic durant 24 hores.
El mutant R2 (l’últim de la taula anterior) és l’escollit per les millores aportades.

¿Se puede cambiar el grupo sanguíneo de las donaciones de sangre?

Noelia Cuadrado. Curs 2008-2009

Las personas con grupo sanguíneo 0 tienen el llamado tipo universal, y pueden dar su sangre a cualquier tipo de receptor, pero lo tienen mucho más difícil para encontrar un donante. Al menos, hasta ahora, ya que unos investigadores de la Universidad de Copenhague (Dinamarca) han desarrollado un sistema que convierte los grupos sanguíneos A, B y AB en el tipo 0.

El estudio fue publicado en la revista Nature Biotechnology, y se vale de unas enzimas recién descubiertas. Unos resultados satisfactorios en este campo supondrían un gran avance para el mundo de las transfusiones, ya que serían más seguras y porque se acabaría con la escasez de provisiones del tipo 0 que generalmente se da en los hospitales. La sangre tratada y liberada de sus antígenos podría servir para hacer transfusiones a cualquier paciente.


Figura 1. Glóbulos rojos de la sangre


GRUPOS SANGUÍNEOS
El grupo sanguíneo es determinado por los antígenos presentes en la superficie de los glóbulos rojos. Dichas moléculas son carbohidratos que causan reacciones inmunológicas peligrosas cuando se transfieren a personas con otro grupo sanguíneo.

Las personas con sangre del tipo A tienen glóbulos rojos que expresan antígenos de tipo A y anticuerpos contra los antígenos B en el suero de su sangre, y lo contrario para el grupo B. Los individuos de tipo 0 no expresan ninguno de los dos antígenos pero sí anticuerpos contra ambos. Y por último, el tipo AB expresa ambos antígenos y no fabrica ninguno de los dos anticuerpos (Figura 2). Estas combinaciones determinan que el tipo 0 pueda ser transfundido sin ningún problema a personas con otros tipos (universal), y que el AB pueda recibir de cualquier tipo AB0. Pero supondría un problema grave que una persona que por su grupo sanguíneo fuese capaz de producir anticuerpos contra uno de estos antígenos, recibiese sangre que contuviese dichos antígenos.


Figura 2. Sistema ABO de grupos sanguíneos. El grupo es determinado por los antígenos A y/o B presentes en la superficie de los glóbulos rojos.


ENZIMAS QUE CONVIERTEN CUALQUIER SANGRE EN TIPO 0
La idea de cambiar el grupo sanguíneo surgió en los años 80 cuando se encontró una enzima capaz de eliminar el antígeno B, aislada del grano de café. Aunque el proceso era tan ineficiente que no resultaba práctico. La base del método consiste en romper los enlaces que unen los azúcares inmunoespecíficos responsables de la especificidad A y B a la superficie de los eritrocitos mediante enzimas. Los investigadores han encontrado una enzima producida por la bacteria Bacteroides fragilis que elimina el antígeno B y otra procedente de Elizabethkingia meningosepticum (causa un tipo de meningitis en niños) que elimina el antígeno A. Estas enzimas son glicosidasas, y una vez purificadas son altamente eficientes.

La α-galactosidasa rompe el enlace α1,3-galactosa que une los residuos de los antígenos del grupo B. Recientemente se ha identificado una familia procariota de alfa-galactosidasas con gran especificidad por el sustrato y un pH óptimo de actividad neutro, sintetizadas por Bacteroides fragilis.

La α-N-acetilgalactosaminidasa tiene el mismo papel en la rotura del enlace establecido entre los antígenos A y la superficie de los glóbulos rojos.
La combinación de las dos enzimas convierte cualquier grupo sanguíneo en grupo 0. Esto abre camino para la producción de sangre universal a partir de las extracciones de donantes de cualquier tipo, aunque todavía se están realizando ensayos clínicos para confirmar que la sangre producida con este sistema es segura y eficaz.


Figura 3.Antígenos del grupo sanguíneo ABO.

Este vídeo emitido en el programa Redes explica cómo funcionan las enzimas.
Descubren Enzimas para Cambiar el Grupo Sanguíneo:

Enzims usats en l’elaboració del pa

Mireia Carmona i Paula Vergés-Tapiró Corbella. Curs 2008-2009



Introducció
El pa és un aliment quotidià que s’elabora des de fa uns 12000 anys. Aquest aliment s’obté a partir de la cocció de la massa (composada bàsicament per farina, sal i aigua).
Fig. 1. El pa, un aliment amb molta història

Enzims utilitzats
Els enzims són proteïnes que actuen com a catalitzadors de les diferents reaccions bioquímiques que constitueixen el metabolisme dels éssers vius. La presència d’una quantitat determinada d’enzim es necessària perquè es pugui dur a terme una reacció amb una velocitat de reacció controlada major o menor.

Dins dels propis enzims dels cereals són d’interès: les amilases, proteases, hemicel•lulases i lipases. Aquests actuen en els diferents processos de panificació. La qualitat del producte final (volum i aspecte de conservació) dependrà de les seves quantitats. Les condicions climatològiques durant les últimes fases del cultiu del blat condicionaran en gran part a la concentració natural d’aquests enzims en els cereals panificables.
Antigament, la manca d’amilases es corregia de forma habitual amb l’addició de malta, que és el producte resultant de la germinació controlada del blat o l’ordi, segons el seu destí per la fabricació de pa o cervesa, respectivament.
Actualment, la majoria dels enzims produïts industrialment per la seva utilització en els processos de panificació es produeixen mitjançant fermentacions de microorganismes seleccionats.

A continuació s’exposen els enzims procedents dels cereals que actuen en la panificació:

1. Amilases
   Hi ha dos tipus d’estructura diferents que composen el midó: l’amilosa, constituïda per unitats de glucosa formant cadenes lineals, i l’amilopectina, que està composada per cadenes de glucosa ramificades. Mitjançant l’acció de les amilases, en la ruptura d’aquestes cadenes de molècules de glucosa, el llevat podrà produir sucres fermentables. Aquest procés rep el nom d’hidròlisi enzimàtica.
   
   L’acció de les amilases es present durant el procés fermentatiu, però es en el moment d’introduir el pa al forn quan es produeix un augment de l’activitat fins que la temperatura interna de la massa assoleix els límits tèrmics d’inactivació.
   Podem considerar com una influència positiva, el fet de produir-se un efecte de ralentització de la retrogradació del midó, produïda com a conseqüència d’assolir un contingut idoni d’amilases, especialment d’alfa-amilasa, que ens aporta un volum correcte del pa i afavoreix la seva conservació.
   
   L’efecte principal de les amilases sobre la massa és l’augment de la velocitat de fermentació, facilitada per la major producció de gas i pel lleuger estovament de la massa produït per l’alliberació d’aigua absorbida pels grànuls de midó atacats. A l’entrar la massa al forn, i fins l’innactivació dels enzims, es produeix una acceleració violenta de les diferents reaccions implicades en la fermentació, augmentant la producció de gas dilatant-se aquest i evaporant-se l’alcohol i part de l’aigua de la massa. La gelatinització del midó, molt més sensible en aquest estat a l’atac enzimàtic, també i contribueix. Les dextrines no consumides, van a mantenir més flonja la molla, però també a determinar coloració de l’escorça.
   
   Tipus d’amilases. Hi ha diferents tipus d’amilases. Les alfa-amilases es poden obtenir a partir de fongs o de bacteris:
   
   
   • amilases d’origen fúngic
     La seva producció es realitza mitjançant fermentació d’una soca del fong Aspergillus niger, i és la més usada en la fabricació del pa, com alternativa a la farina de malta. Algunes característiques generals:
     • són termolàbils (s’innactiven amb l’increment de la temperatura al entrar al forn a 60-65ºC). Aquest punt es pot exemplificar en el gràfic següent.
       
       
     • pH òptim àcid: 4.2-5.8
       
     • la producció de gas és un paràmetre important a controlar en les farines.
     
     
     
   • alfa amilasa bacteriana
     Es produeix a partir del bacteri Bacillus subtilis. Algunes característiques generals són:
     • és molt resistent a la calor (70-90ºC)
       
     • efecte secundari típic: disminució de la viscositat de l’engrut del midó.
     
     
     
   • alfa-amilasa d’origen cereal (farina de malta)
     La seva elaboració es basa en la germinació del blat per a produir una mobilització les alfa amilases naturals del gra. Algunes característiques generals:
     • s’innactiven a 75-80ºC
       
     • pH òptim: 4.7-5.4
     
     
     
   • L’Amiloglucosidasa (Glucoamilasa)
     S’obté del fong Aspergillus rhizopus i actua sobre les dextrines produint glucosa, provocant l’acceleració de la fermentació.
   
   
   
   
2. Pentosanases
   Enzims que actuen sobre els pentosans, que són uns polisacàrids diferents del midó. S’usen per frenar l’envelliment ràpid del pa degut a que retarden la velocitat de retrogradació del midó. Alhora també retenen aigua, i d’aquesta manera el pa es manté tou durant més temps.
   
   
3. Proteases
   L’ús d’aquests enzims en l’elaboració del pa no es corrent a Espanya. Les proteases d’origen fúngic són menys agressives de les d’origen bacterià.
   
   
4. Lipoxigenases
   Aquests enzims són molt freqüents en la farina de la soja. L’efecte que desenvolupa la lipoxigenasa sobre l’àcid linoleic, és la formació d’hidroxiperòxids, que produeixen una oxidació acoblada de substàncies lipòfiles, com els pigments carotenoids. L’oxidació es produeix durant l’etapa d’amasat i dóna lloc a una molla més blanca i brillant, al mateix temps que augmenta el volum del pa i perd gust.
   
   
5. Lactasa
   La lactosa pot ser hidrolitzada per la lactasa donant lloc a glucosa i galactosa. Això produeix un augment de la velocitat de fermentació i contribueix a la coloració del pa.
   
   
6. Glucosa-oxidasa
   La glucosa-oxidasa catalitza l’oxidació de la glucosa a àcid glucònic i peròxid d’hidrogen, en presència d’aigua i oxigen. Aquest procés transformatiu potencia l’oxidació de les proteïnes, augmentant la tenacitat del gluten i reduint la seva extensibilitat.
   

Taula 1. Classificació dels diferents grups d’enzims. Les dades de la taula han estat extretes del llibre: El pan precocido de Francisco Tejero, Barcelona, Montagud, 1998

Gràcies a l’utilització dels enzims, podem obtenir el pa, producte quotidià que es presenta en diferents formes i gustos segons el conjunt d’elements que han participat en el seu procés, com són els enzims provinents dels diferents tipus de farines.

Fig. 2. Diferents varietats de pa.

Altres enllaços d’interès:

• Investigadors de la Universitat d’Alcalá (UAH) patenten un novedós complex enzimàtic com coadjuvant tecnològic en el procés de panificació de masses de farina: http://www.madridiario.es/2007/Abril/ciencia-tecnologia/17138/enzimas-mejoran-el-pan.html
  
• Glossari

L’ENZIM POLIFENOL-OXIDASA

Andrea Guiu i Cristina Prada

Descripció de l’enzim:

Els polifenol oxidases (E.C 1.10.3.X) són uns enzims del grup oxidorreductases que actuen amb difenols o compostos relacionats com a donants. Són coneguts també com a fenoloxidasa, fenolasa, monofenol oxidasa, difenol oxidasa i tirosinasa.
Es divideixen en quatre subclasses:
- Lacases (E.C.1.10.3.2)
- Catecol oxidases (E.C.1.10.3.1)
- Ascorbat oxidases (E.C. 1.10.3.3)
- Tirosinasas (E.C. 1.14.18.1. i 1.10.3.1).

Contenen coure com a grup prostètic.

Localització i funció biològica de l’enzim:

Els polifenols es troben àmpliament distribuits en el regne vegetal. Formen part de la nostra dieta a través de l’ingesta de fruita i vegetals i derivats (sucs, vi, tè). Els trobem en major concentració en fongs (bolets), patates, prèssecs, pomes, plàtans, alvocats, fulles de tè, cafè i fulles de tabac.

Es troben relacionats amb l’enfosquiment de les fruites i hortalisses quan es fereixen. En teixits vegetals intactes, els PPO i els substrats d’aquest es troben separats per estructures cel•lulars. És per això que no es produeix l’enfosquiment. Al realitzar el tall o ferir-lo, l’enzim entra en contacte amb els substrats i apareix el color marronós.
És de gran importància en la determinació dels atributs de qualitat de fruites i hortalisses ja que a través de les seves reaccions pot produir no només canvis de color sino també de sabor i valor nutritiu.

Cada cop té més força la idea de que els PPO juguen un paper important en la prevenció de l’atac a les plantes per part d’insectes i microorganismes.

ABANSDESPRÉS
Substrats:

Els substrats de PPO es troben àmpliament dividts en el regne vegetal i són considerats metabolits secundaris. Els substrats més importants són la tirosina, la catequina, l’àcid cafeico, l’àcid clorogènic i el fenol, entre d’altres.
Estructuralment, tots els substrats contenen un anell aromàtic i un o més grups hidroxils (-OH).

Parlarem més àmpliament del fenol per la seva presència en aigües residuals:

1. Fenol
El fenol en forma pura és un sòlid cristal•lí de color blanc-incolor. La seva fòrmula química és C6H5OH. El fenol no és un alcohol.

És una substància manufacturada que s’utilitza principalment en la producció de resines fenòliqueas, en la producció de nylon i altres fibres sintètiques, en la indústria química – en la producció de fungicides i desinfectants– i farmacèutica – en la producció d’àcid acetil salicílic –.
És un dels principals residus de les indústries carboníferes i petroquímiques.

Quan el fenol entra en contacte amb el clor (compost molt comú en les aigues tractades pel consum humà) forma compostos fenilclorats, molt solubles i citotòxics perl a seva facilitat per atravessar membranes cel•lulars. La seva presència però, no és només tòxica per els humans sinó també ho és per peixos i animals aquàtics. Aquest fet planteja la necessitat de depurar-lo de les aigues residuals.


Mecanisme d’acció dels PPO:

Els PPO catalitzen dos tipus de reaccions utilitzant O2 com agent oxidant:
(1) la o-hidroxilació de monofenols per a produir o-difenols
(2) la posterior oxidació de o-difenols a o-quinones
La reacció general de l’enzim, catalitza la formació de quinonas altament reactives que reaccionen amb grups amino o sulfhidrils de proteïnes.

1. Hidroxilació. Activitat monofenol oxidasa.
Els polifenol oxidases fan l’hidroxilació de monofenols a partir de l’oxigen molecular per tal de formar o-difenols.


2. Oxidació dels o-difenols. Activitat difenol oxidasa.
Els o-difenols s’oxiden donant com a producte o-quinones:


L’explicació per el color marronós que adopten les fruites en l’oxidació es deu a que a les o-quinones reaccionen amb els grups nucleòfils presents en les proteïnes – com aminoàcids, grups fenòlics i altres – generant melanina.


Aplicacions:

Ús dels PPO en la depuració d’aigües residuals:
La legislació indica que l’índex màxim de fenols que es pot trobar a l’aigua és de 0,2mg/l. En aigues residuals es poden trobar índex de fenols de concentracions molt variables, depenent de la zona. Generalment el grau de contaminació per fenol en aigües oscil•la entre els 20 i els 200mg/l. (www.gencat.net)
El mètode que s’utilitzarà per la depuració d’aigües és el mètode enzimàtic. Aquest consisteix en la utilització de PPO que oxidaran els fenols a les corresponents o-quinones que posteriorment donaran lloc a compostos insolubles que precipitaran.


Les o-quinones reaccionen de forma espontànea per a la formació de polímers que són insolubles en aigua. D’aquesta forma, es facilita la recuperació.
O–Benzoquinone - polímers insolubles en aigua

Producció de xocolata:
En la producció de xocolata, PPO és un component responsable per la formació de precursors del sabor, començant en la fase oxidativa de la fermentació i continuant a la fase de secat.
Els canvis produits són una reducció del to amarg com a resultat de les interaccions polifenol-proteina. In aincrement de l’oxigen en la massa de cacau durant el procès de secat indueix l’oxidació màxima d’epicatequines i procyanidines – altres substrats de PPO – causant la producció de melanina i melanoproteínes que són les responsables del color marró de la xocolata.

Elaboració de té:
Els PPO juguen un paper important durant la fermentació del té negre gràcies a l’oxidació dels polifenols.
El grup majoritari de polifenols en el tè són les catequines.

Durant la fermentació les catequines s’oxiden a l’o-quinona corresponent, que continua a una segona oxidació per tal de formar te-flavines. Els compostos posteriors són pigments grocs que s’oxiden a te-rubigens, pigments marró-fosc, responsables del color del tè negre.
La qualitat del tè, basada en l’evaluació sensorial del color i l’amargura, ha estat relacionada amb el contingut de te-flavina.
Les te-flavines, te-rubigens i cafeïna són els ingredients essencials en els tès de qualitat.

Els PPO es relacionen també amb el nivell de cafeína i fibra crua.

Altres aplicacions:
Les melanines produides per l’acció dels PPO tenen força com a colorants alimentaris i actúen com a excel•lents protectors solars quan s’apliquen a la pell.


Referències:

• NAZ, Shanina. ENZYMES AND FOOD, Oxford (2002)
  
• NOLLA FUSTÉ, M. Teresa. Aïllament de bactèries resistents al fenol a partir de fangs actius de depuradora, selecció i estudi de soques degradadores. Facultat de Ciències Químiques de Tarragona, Universitat de Barcelona. Juny de 1986 (Tarragona).
  
• DURAN, Nelson; EPOSITO, Elisa. Potential applications of oxidative encimes and phenoloxidase-like compounds in wastewater and soil treatment. Biological Chemistry Laboratory. Institut de Química, Universitat Estadual de Campinas (Brazil).1 d’Abril del 2000.
  
• RODRÍGUEZ, M.J.; SOSA, S.G.J; GARZA, G.Y. Tratamiento de aguas contaminadas con residuos fenolíticos mediante células de Citrobacter freundii con actividad tyrosinfenoliasa. Departament de Biotecnologia, Facultat de Química, Universitat Autònoma de Coahuila (Mèxic).
  
• American Society For Microbiology
  
• Generalitat de Catalunya
  
• Sociedad Española de Enfermedades Infecciosas y Microbiología Clínica