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INHIBIDORES ESPECIFICOS PARA CADA UNA DE LAS TRANSFERASAS DE LA CAÑA DE AZUCAR
Ramos E. L., Ravelo S., ICINAZ, MINAZ.
Versión del artículo que se
presentará en la revista ATAC/2008.
RESUMEN
Los inhibidores específicos para las transferasas de la caña de azúcar, IFOPOL(E), pueden ser usados para inhibir, selectivamente, cada una de las diferentes enzimas presentes en la caña que está involucrada en la transformación la sacarosa en oligosacáridos como son las Kestosas, la Rafinosa, la Lactosacarosa, etc. Los inhibidores se caracterizan por ser derivados de los carbohidratos obtenidos a través de la reacción aminocarbonílica, conocida como reacción Maillard, en condiciones tales que se optimizan sus propiedades como inhibidores específicos para cada una de las diferentes transferasas de la caña de azúcar. Estos nuevos inhibidores específicos permiten manipular la acción de extractos de las enzimas de la caña, donde están presente la mezcla de todas las transferasas, con el fin de obtener a partir de la sacarosa aquellas mezclas de oligosacáridos que resultan de interés para la industria alimentaria y farmacéutica.
INTRODUCCIÓN
Los productos de la reacción Maillard o amino carbonílica (Maillard, 1912) (Reynold, 1963; Reynold, 1965) han mostrado capacidad inhibidora sobre las enzimas (Schumacher and Kroh, 1996; Friedman M., 1992), en especial las asociadas a la formación de oligosacáridos y polisacáridos, tal es así que se han logrado preparados que han mostrado alta eficiencia en la inhibición de la formación de estas sustancias por enzimas producidas por la caña de azúcar y los microorganismos. Estos productos, conocidos comercialmente con el nombre genérico de IFOPOL, y su variante optimizada IFOPOLS (Ramos, Sitio Web) logran, a concentraciones en agua corriente menores de 10 ppm, inhibir las enzimas involucradas en la transformación de la sacarosa presente en la caña y sus jugos. Con el uso de estos productos se logra reducir sensiblemente las pérdidas de sacarosa y la formación de otros oligosacáridos y polisacáridos de reconocido efecto depresor de la eficiencia industrial . Generalmente se asocia la presencia de estas impurezas al aumento de la viscosidad de los productos intermedios de la fábrica, la inhibición del crecimiento y deformación del cristal de sacarosacon, todo lo cual conduce a la aparición de microcristales alargados por su eje “c”. Estos efectos negativos sobre la cristalización de la sacarosa se suman provocando la aparicion de mieles finales de altas purezas al no poder agotarlas ni impedir el escape de microcristales a través de las telas de las centrífugas (Ramos y col., 2002).
No obstante, la tendencia a la formación de diferentes oligosacáridos en los jugos de la caña de azúcar se hace notoria para un gran número de variedades, hallándose que la concentración de estos Azúcares que Impurifican la Sacarosa en los jugos en el momento de su madurez, AIS, resulta ser un índice de la velocidad de auto-degradación de las diferentes variedades de caña luego del corte. De hecho, este índice define la calidad de la caña para la producción eficiente azúcar (Ramos y col., 2006).
Paradójicamente, los oligosacáridos formados por las diferentes variedades de caña, que de cierta manera las caracterizan, poseen interés para la industria alimentaria y farmacéutica al resultar prebióticos. Es decir, que aquellas variedades propensas a formar altos niveles de oligosacáridos funcionales podrían ser de interés para la producción de estos azúcares. Entre los oligosacáridos identificados están las Kestosas, la Rafinosa y la Lactosacarosa (Ramos y col., 2006) (Ramos y col., 2007, Parte 3)
Con el propósito de manipular las enzimas presentes en estas variedades, recientemente se sintetizó a través de la optimización de las condiciones de desarrollo de la reacción Maillard, un inhibidor de las enzimas hidrolasas y polimerasas, IFOPOLIP, que permite acentuar la formación en los jugos de caña de los oligosacáridos, al reducir la hidrólisis y la formación de polisacáridos (Ramos y Ravelo, 2006). No obstante, para completar las herramientas necesarias para actuar sobre el sistema enzimático de la caña, a favor de obtener sólo las mezclas de oligosacáridos que resulten de interés por sus propiedades benéficas a la salud del hombre, resulta necesario poder inhibir selectivamente a las transferasas presente en los extractos de enzimas con el fin de obtener solamente los oligosacáridos deseados con el máximo rendimiento.
En este trabajo se describen las propiedades de varios inhibidores que permiten inhibir selectivamente a cada una de las transferasas presentes en la caña de azúcar.
DISCUSIÓN
Según los últimos resultados de los estudios dirigidos a determinar las posibilidades práctica de emplear el sistema enzimático de la caña para la producción de oligosacáridos de interés para la industria alimenticia o farmacéutica (funcionales), se ha podido determinar que existen variedades de caña que muestran una especial tendencia a acumular oligosacáridos en sus jugos, se ha establecido, además, que poseen capacidad de formar mezclas de oligosacáridos (prebióticos) constituidas por 1-Kestosa, Rafinosa y Lactosacarosa, entre otros azúcares, (Ramos y col., 2006)
Los oligosacáridos 1-Kestosa, Lactosacarosa y Rafinosa, son azúcares que normalmente resultan impurezas dañinas para el proceso de producción de azúcar e impiden el normal crecimiento del cristal de sacarosa.
No obstante, al tratar de incrementar el contenido de estos azúcares en los jugos, empleando el inhibidor de las enzimas IFOPOLIP, con capacidad de inhibir a las invertasas y las polimerasas y no a las transferasas de la caña, no se observaron incrementos notorios en los rendimientos, ver Tabla 1. Este comportamiento del sistema enzimático de la caña parece estar asociado a la presencia de mecanismos de control de la formación de oligosacáridos en la gramínea que pueden responder a la presencia de inhibidores de las transferasas formados por la propia caña. Recientemente se han podido aislar extractos de algunas partes de la caña con un alto poder inhibidor de la formación de oligosacáridos en los jugos (Ramos y col. , 2007).
TABLA 3: * Monosacárido que se forma colateralmente durante la acción de la mezcla de enzimas presentes en muchas variedades caña.
IFOPOL- INHIBIDOR DE LA FORMACIÓN DE POLISACÁRIDOS Y OLIGOSACÁRIDOS
() -La letra entre paréntesis indica las condiciones óptimas particulares que fueron empleadas para la síntesis del inhibidor. El error ponderal en los valores del % de inhibición para 4 corridas resultó menor del 2 %.
Para manipular efectivamente el sistema enzimático de la caña para la producción de oligosacáridos de interés como alimentos funcionales debe evitarse o reducirse la formación de otros azúcares que no posean tales propiedades. Para ello debe eliminarse las enzimas que no resulten de interés a través de complejas separaciones cromatográficas o, de ser posible, inhibiendo su acción sobre la sacarosa.
Los trabajos encaminados en esta última dirección han permitido la preparación de productos Inhibidores de las Transferasas Específicos, IFOPOL(E), que pueden ser usados durante la preparación de mezclas de oligosacáridos a partir de la sacarosa empleando extractos de las enzimas Transferasas presentes en las diferentes variedades de caña. Los productos IFOPOL(E) se han logrado obtener a través de la reacción aminocarbonílica y están constituidos por mezclas de productos Amadori y N-Glicósidos que resultan particularmente estables, y que, además, poseen un poder inhibidor inusual y con alta especificidad para las diferentes transferasas presentes en la caña. Los inhibidores IFOPOL(E) permiten la preparación de mezclas de los oligosacáridos que sean de interés para la industria alimentaria y farmacéutica, por medio de la mezcla de transferasas de la caña, al impedir la formación de determinados oligosacáridos indeseables en la mezcla edulcorante.
Los productos IFOPOL(E) resultan novedosos por su capacidad de inhibir específicamente a cada transferasa de la caña, diferenciándose por esta propiedad del IFOPOLS que están dirigidos a la inhibición de los tres tipos de enzimas: las hidrolasas, polimerasas y transferasas de la caña y el IFOPOLIP, que inhibe solo a los dos primeros tipos de enzimas y no a las transferasas. En la Tabla 2 se muestran las características de variantes comerciales de los dos primeros tipos de inhibidores. Como se puede apreciar el primero inhibe con alta eficiencia los tres tipos de enzimas, por lo que no puede usarse para la preparación de oligosacáridos usando extractos de las mezclas de estas enzimas de la caña. El segundo permite la acción solamente de las transferasas, facilitando la acumulación de los oligosacáridos en los jugos.
Los productos IFOPOL(E) además de poseer propiedades excepcionales como inhibidores específicos de las transferasas producidas por la caña son altamente estables, lo cual facilita su empleo en la industria azucarera para la diversificación de la producción de edulcorantes a partir de la sacarosa. Durante la preparación de mezclas de oligosacáridos (funcionales) los productos IFOPOL(E) controlarían la formación de determinados oligosacáridos indeseables.
No obstante, los tres tipos de inhibidores se obtienen igualmente a través de la reacción Maillard (reacción que normalmente se desarrolla entre los azúcares y las proteínas durante la cocción de los alimentos), y que hemos sintetizados en condiciones tales que no resultan tóxico. Esto se ha podido comprobar en estudios realizados en CEMPALA utilizando diferentes animales, (Arteaga y col., 2006).
En resumen:
1.
Los productos inhibidores de las transferasas IFOPOL(E) son altamente especificos y efectivos en la
inhibición de las diferentes transferasas presentes en la caña de azúcar.
2.
Los productos IFOPOL(E) resultan estables, manteniendo su poder inhibidor de las
enzimas presente en la caña y sus jugos.
3.
Los productos desarrollados no resultan tóxicos.
La actividad inhibidora de los IFOPOL(E) se hace manifiesta al añadir uno o varios de ellos a los jugos de caña en un rango de concentraciones de 10-50 ppm, observándose de un 90 a un 100 % de reducción en la concentración de aquellos oligosacáridos que forman las transferasas inhibidas, ver Tabla 3. Los inhibidores mantienen su actividad por largos períodos y pueden usarse directamente luego de diluirse a la concentración de trabajo. Las soluciones diluidas resultan estables por varios días o pueden estabilizarse por períodos de hasta un año.
CONCLUSIONES
Se ha logrado desarrollar a través
de la reacción Maillard productos inhibidores de las enzimas con alta
especificidad para cada una de las transferasas presentes en los jugos de
las diferentes variedades de la caña de azúcar. Estos están formados
por una mezcla particularmente activa de N-glicósidos y productos Amadori,
cuyas propiedades inhibidoras están determinada por las características
estereoquímicas y proporciones de los residuos de los azúcares que
forman tales compuestos.
Los productos IFOPOL(E) resultan particularmente estables y no resultan tóxicos ni contaminante al medio ambiente.
Los IFOPOL(E) pueden emplearse para la preparación de mezclas de aquellos oligosacáridos formados por las variedades de caña, que posean propiedades de interés para la industria alimenticia y farmacéuticas.
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BIBLIOGRAFÍA
