Estudio comparativo de enzimas proteolíticas en el fruto de Toronche (Carica-stipulata) y papaya (Carica Papaya-)

¨Extracción y Estudio Comparativo de las Enzimas Proteolíticas del Fruto Toronche (Carica-Stipulata) y de la Papaya (Carica-Papaya) y su Aplicación en la Industria Alimenticia¨ y sus beneficios

Resumen

En el presente trabajo se realizó la extracción y el estudio comparativo de las Enzimas Proteolíticas del fruto toronche y de la papaya y su aplicación en la industria alimenticia. El látex fue extraído mediante incisiones verticales en la fruta verde del toronche como de la papaya, las cuales fueron sometidas al proceso de extracción del látex y al proceso de secado del látex mediante el método de secado con estufa, al igual que se realizaron experimentaciones para determinar la actividad enzimática de la enzima papaína presente en el látex de ambos frutos mediante el método de coagulación de leche (Balls and Hoover) y el método de determinación de proteínas en leche. Por otro lado se realizo la aplicación de la enzima papaína en la industria cervecera demostrando que por cada 11 gr de enzima papaína obtenida del fruto toronche se obtiene la turbidez necesaria para un hectolitro de cerveza comercial.

Introducción

La industrialización de frutas en nuestro país está limitada hacia la exportación de jugos, concentrados, conservas y mermeladas, sin considerar otros principios activos que contienen las frutas como subproductos, sean estos proteicos o enzimáticos los cuales pueden ser usados como colorantes, clarificantes, saborizantes y coadyuvantes de ciertas reacciones químicas en la elaboración de otros productos. El toronche es una fruta poco conocida en nuestro país con excelentes características nutricionales, esta fruta se la puede encontrar en distintas regiones del país como son El Oro, Loja y Azuay, con mayores producciones del fruto en la provincia de Loja, la comuna Cochecorral cuenta con una plantación aproximadamente 1700 hectáreas[6], con el objetivo de mejorar el fruto e incentivar a la industrialización en otras provincias, esta comuna se encuentra desarrollando productos a base del fruto toronche como son mermeladas, aguas aromáticas, jugos y toronches en almíbar, estos productos se comercializan en la provincia de Loja, también es importante destacar que el fruto toronche al pertenecer a la familia de las caricáceas contiene en su composición papaína que es una enzima proteolítica utilizada en la industria cervecera y en la industria cárnica.

En el continente Americano los países de Estados Unidos, México y Chile son los mayores productores de la enzima papaína extraída del fruto papaya. Es por eso que el objetivo principal de esta tesis es determinar la existencia de la papaína en el toronche (Carica-Stipulata) y compararla con la papaína extraída de la papaya (Carica-Papaya) estableciendo una comparación entre las dos enzimas, el grado de efectividad y el costo en su extracción, de ser efectivo y rentable esto evitará la importación de materia prima de mayor costo, de esta forma se brindará una nueva alternativa de la obtención de la enzima papaína del fruto toronche en nuestro país.

2. Materiales y Métodos

2.1. Materia Prima.

El toronche es una fruta tradicional de la provincia de Loja con las siguientes características en su producción y cultivo. Las plantas crecen hasta una altura de 10m aproximadamente, propagadas por semillas o por estacas; típico estípulas que se convierten en espinas después de la caída de las hojas, hojas lobuladas, flores blancas variable, de color amarillo a rojizo, plantas dioicas, frutas variable 10-lobulado, de color verde amarillento a naranja en la madurez. En comparación con el común de las papayas, los frutos son muy pequeños llegan a medir 6-15cm los grandes y 3-8 cm los pequeños; un peso de 40-150g, (Ver Figura 1.1.), muchas semillas; pulpa de color amarillo crema y posee un fuerte y agradable aroma.

Su composición nutritiva incluye proteínas, carbohidratos, vitaminas, calcio, potasio y fosforo considerándose una fruta con altas propiedades nutritivas, al igual que en su composición los frutos inmaduros tienen tal vez el más alto contenido de una enzima proteolítica conocida como enzima papaína muy utilizada actualmente en diferentes industrias a nivel mundial [3].

figura 1.1

Entre los componentes enzimáticos que posee el toronche (Carica-Stipulata) están las enzimas proteolícas como la papaína, que tiene la capacidad de digerir las proteínas de los alimentos ver figura 1.2., que se obtiene a partir del látex de la fruta verde de la papaya (Carica-Papaya) antes que comience su maduración [5].

La papaína, se caracteriza por ser un polvo amorfo, granuloso de color blanco, grisáceo o parduzco; ligeramente higroscópico e insoluble en agua y en la mayoría de solventes orgánicos. Es soluble en alcohol etílico y metílico.

La papaína bruta, contiene un poco de agua, glúcidos, ácidos orgánicos y una mezcla de enzimas, dónde destacan las denominadas proteasas que actúan rompiendo los enlaces peptídicos en cualquier lugar de la cadena peptídica en la que se hallen situados (endopeptidasas).También contiene pequeñas cantidades de otros enzimas: papaya peptidasa A, lipasa y lisozima (enzima que rompe las paredes de las células bacterianas) [2].

Estructura de la Enzima Papaína.

Métodos Experimentales

Extracción del Látex de la fruta [1]

• Limpiar y desinfectar el área de trabajo y los utensilios a utilizar para el proceso de extracción del látex.

• Colocarse guantes plásticos desechables para evitar alguna irritación en la piel.

• Para la extracción del látex de papayas y de toronches se seleccionan frutos verdes y completamente desarrollados.

• Lavar las frutas de toronches y papayas que van a ser utilizadas para el proceso, secarlas bien con papel toalla para evitar contaminaciones.

• Pesar las frutas de toronches y papayas, para determinar el rendimiento del látex extraído una vez procesado.

• El fruto puede recibir varias incisiones repetidamente a intervalos de tres a cinco días, hasta que la aparición del látex comience a disminuir.

• Todas las incisiones deben ser hechas verticalmente y no más de 4 sangrías deben hacerse a un fruto al mismo tiempo, de 1 a 2 mm de espesor cada incisión.

• Se colocan recipientes bajo las frutas para la recepción del látex y su concentración. Estos pueden ser de diferentes materiales o formas.

Figura 2.2. Extraccion del Látex del Toronche

Procesamiento del látex.

El látex debe ser procesado inmediatamente después de ser extraído del fruto, ya que el objetivo principal es preservar la actividad proteolítica de la enzima.

Para la operación de secado debe transcurrir el menor tiempo posible después del la recolección, a fin de que la actividad del látex no disminuya. El secado se puede hacer de diferentes formas: a pleno sol, utilizando una estufa, un secador de cabina con bandejas, o cualquier otro tipo de horno o fuente de calor.

A continuación detallare cada uno de los pasos a seguir en el procesamiento del látex con el secado con estufa. [9].

• Prender la estufa a una temperatura de 50 ºC.

• Pesar la caja petri.

• Una vez el látex extraído en una caja petri, colocarlo en la estufa por aproximadamente 3 a 4 horas dependiendo de la cantidad de látex.

• Chequear cada determinado tiempo el látex dentro de la estufa.

• En el momento en el que el látex no se pegue y este en forma granulada, esto quiere decir que el proceso de secado ha finalizado.

• Pesar la caja petri con el látex ya seco.

• Colocar el polvo en un mortero y molerlo, hasta que los gránulos de látex seco se pulvericen.

• Colocar el polvo en un recipiente de vidrio oscuro bien sellado.

• Colocar el recipiente en la refrigeradora, para un mejor mantenimiento de la enzima.

Determinación de Actividad Enzimática.

Para la determinación de la actividad enzimática, se detallaran a continuación los dos métodos, utilizados para comprobar la existencia de la enzima papaína y su efectividad.

1. Método de coagulación de leche (Balls and Hoover).

Hay diferentes métodos de comprobación de actividad de una enzima. Este método confía en la capacidad de la papaína en coagular la leche, los análisis se realizaran en 10 mililitros de leche deshidratada, a diferentes concentraciones de papaína (0.0025, 0.005, 0.01 y 0.02) gramos por mililitro de ácido acético, una vez preparada la solución de papaína con ácido agregar a la leche (0.5, 1, 2, 4, 6 y 7) mililitros respectivamente [8].

Esterilizar los instrumentos que se van a utilizar en el autoclave por 45 minutos, y luego colocarlos en la estufa a 120ºC por 30 minutos para eliminar residuos de agua. Se deja enfriar a temperatura ambiente (28 ± 2 ºC).

• Pesar 7.75 gramos de leche en polvo.

• Colocar 54 mililitros de agua en un vaso de precipitación.

• Diluir la leche en el agua y calentarla a 30ºC en un baño de agua y mantener esta temperatura, en una cocineta eléctrica.

• Pesar las diferentes cantidades del polvo de látex seco (0.0025, 0.005, 0.01 y 0.02) gramos por mililitros de ácido acético.

• A una cantidad determinada de leche (10 mililitros), agregar las cantidades de la solución de látex seco diluido en ácido acético (0.5, 1, 2, 4, 6 y 7) mililitros.

• Mezclar el contenido a fondo y controlar el tiempo que demora para detectar la coagulación de la leche (formación de coágulos).

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