OBTECIÓN DE QUERATINASA BACTERIANA A PARTIR DE MUESTRAS DE SUELO Y ANALISIS DE PARÁMETROS ÓPTIMOS DE PRODUCCIÓN Y DE ACTIVIDAD DE LA ENZIMA.

 0                        UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA METROPOLITANA[pic 1]

               FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES MATEMÁTICAS

                                                Y DEL MEDIO AMBIENTE

ANTEPROYECTO DE TESIS

OBTECIÓN DE QUERATINASA BACTERIANA A PARTIR DE MUESTRAS DE SUELO  Y ANALISIS DE PARÁMETROS ÓPTIMOS DE PRODUCCIÓN  Y DE ACTIVIDAD DE LA ENZIMA.

Matías Contreras Garay

Erick Claro Vergara

Profersor Guía : Gustavo Faúndez

Año 2012

INTRODUCCIÓN AL TEMA

La queratina es un grupo de proteínas de estructura fibrosa con residuos de cisteína y enlaces disulfuro, por ello muy rica en azufre. Esto le otorga gran resistencia, a la digestión, la hidrolisis por enzimas no específicas, e incluso a la temperatura (Goddard y Michaelis,1934).Características que la hacen especial en su función estructural a nivel celular y tejidos, por ello está muy extendida en la naturaleza, ya que es el principal constituyente de las capas mas externas de la epidermis en los vertebrados y faneras como son las uñas y el pelo en seres humanos, y la lana, plumas, pezuñas, escamas, cuernos y ranfotecas en animales vertebrados.

Las enzimas queratinasas son proteasas capaces de hidrolizar algunos enlaces de esta proteína queratina, estas se encuentran presentes de manera natural en al algunos microorganismos como los son las bacterias Bacillus spp, o Streptomyces spp. y hongos, como los dermatofitos, por ejemplo el Trichophyton, los cuales invaden el tejido queratinizado de hombre y animales, causando la infección de la tiña. Estos microorganismos utilizan la queratina como fuente de nutrientes. Es por esto que de manera natural, no se acumulan estructuras como las plumas y pelos en vida libre, sino que son degradados por estas bacterias, o también en el caso de los hongos dermatofitos, que utilizan estas estructuras de tejido queratinizado para parasitar.(Brandelli et al.,2010)

Muchas estructuras queratinizadas están presentes en plantas de producción y curtiembre animal, ya sea como desecho o como principal materia prima para el producto. Es por esto que resulta muy atractivo y de gran interés biotecnológico e industrial aprovechar las propiedades únicas de la enzima queratinasas. Esta enzima nos puede ayudar a utilizar los desechos dándole una buena aplicación, o también ayudar en fases del procesamiento de la materia prima y así facilitar, hacerlo mas económico, o simplemente mas amigable para el medio ambiente. (Balaji et al., 2008)

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

La queratinasa es una enzima proteasa, y como tal, son muy cotizadas a nivel industrial, ya que se utilizan en industrias tan variadas como la de la carne, como ablandador, en la producción de cerveza como clarificante, optimizando eficiencia de detergentes, en la industria del pan, industria láctica y farmacéutica, entre otros. Las queratinasas son utilizadas en la producción de cuero y lanas, tratamiento de desechos de industria agrícola, en la producción de alimentos para animales, en la industria cosmética, farmacéutica y biomédica, y en la producción de biopolímeros, detergentes y químicos de limpieza.  

A continuación presentamos un pequeño análisis de problemáticas enfocadas en la industria avícola, lugar en donde se pretende obtener la materia prima, particularmente en el tratamiento de los de desechos de plumas, para la  producción de harina de plumas.

En Chile, la producción y consumo de carne de aves ha tenido un sostenido aumento en los últimos años, superando el consumo per cápita de carne de bovino, probablemente por que resulta una alternativa económica a esta. Actualmente durante el año se producen actualmente aproximadamente 500 mil toneladas de carne de ave en Chile. El rendimiento de carne neta obtenida de cada ave es cercano al 75% lo cual implica una cifra cercana a 150 mil toneladas potenciales de residuos, ya sean plumas, cabezas, patas y vísceras. Estos residuos pueden representan un riesgo para el medio ambiente y la salud. Actualmente las plantas faenadoras, cumplen las normativas chilenas y algunas se encargan de aprovechar estos residuos obteniendo subproductos de importancia, como harina de plumas, carne y sangre. Las plumas poseen un alto contenido proteico (95% de peso seco), principalmente de queratina (88%), por lo que han sido utilizadas como una alternativa económica de fuente de proteínas, para la producción de alimento nutritivo de animales en forma de harina. Para fabricar esta harina es necesario procesar la pluma para obtener el hidrolizado proteico de queratina. Este proceso se realiza aplicando solubilización en un químico y un proceso de cocción a gran temperatura y presión. Además de requerirse gran cantidad de energía en este proceso, también provoca un detrimento en la calidad nutricional de la harina, debido a la alteración de aminoácidos por las condiciones requeridas para poder romper enlaces covalentes en la proteína. Es por esto que el desarrollo de un proceso de hidrólisis enzimática utilizando queratinasas presenta una serie de ventajas. El proceso enzimático puede resultar en un ahorro de consumo de energía y por lo tanto económico, además de permitir la obtención de un producto de mayor calidad nutricional. También este método permitiría una solución más ecológica y amigable con el ambiente, a partir del aprovechamiento de desechos industriales.

OBJETIVO GENERAL

Aislar microorganismos con actividad queratinolítica a partir de muestras de granjas y plantas faenadoras avícolas y caracterizar  esta actividad enzimática en bacterias seleccionadas.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

- Aislar microorganismos de interés a partir de las muestras recolectadas y selección de bacterias queratinolíticas.

- Detección de actividad proteolítica y queratinolítica y selección de cepas de mayor capacidad de degradación

- Caracterización e identificación de los microorganismos seleccionados.

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