Tesis Doctoral demuestra usos innovadores de unas enzimas vegetales
El trabajo de la ingeniera agrónoma Melanie Gómez Herrera, descubrió potenciales aplicaciones de proteasas cisteínicas extraídas del ananá y del caraguatá (Bromelia serra), que van desde la producción de quesos hasta el manejo de cultivos bajo estrés hídrico. Como parte de la versatilidad de las enzimas, halló que son resistentes al calor y tiene potencial para coagular la leche bovina.
Una investigación enfocada en el análisis de las proteasas cisteínicas, un tipo de enzimas presentes en plantas como la piña o ananá (Ananas comosus) y una especie nativa llamada Bromelia serra, obtuvo resultados que abren nuevas utilidades de estas enzimas en diversos campos, desde la producción de alimentos hasta el control de enfermedades en cultivos.
El trabajo formó parte de la Tesis Doctoral de la ingeniera agrónoma Melanie Gómez Herrera y contó con el asesoramiento y dirección de la doctora Paula Alayón Luaces (Facultad de Ciencias Agrarias UNNE) y la co-dirección de la doctora María Victoria Avanza (IQUIBA NEA CONICET-UNNE).
Entre los hallazgos más destacados, se encontró que las enzimas de Bromelia serra mantienen su actividad en un amplio rango de pH y son capaces de resistir altas temperaturas, lo que las hace particularmente interesantes para su uso industrial. Además, el estudio reveló que las plantas de ananá, a mayor estrés hídrico (falta de agua) producen una mayor cantidad de estas enzimas, lo que podría ser aprovechado para optimizar su producción. Por otra parte, la investigación permitió saber que las enzimas de Bromelia serra tienen potencial para ser utilizadas en la elaboración de quesos, ofreciendo una alternativa vegetal al cuajo animal tradicionalmente empleado.
La importancia de este trabajo radica en la creciente demanda de enzimas proteolíticas (capaces de descomponer proteínas) en la industria. Estas sustancias tienen múltiples aplicaciones, desde la mejora de alimentos hasta el desarrollo de productos farmacéuticos. La búsqueda de fuentes naturales y sostenibles de estas enzimas es un área de gran interés para los científicos y la industria.
La doctora Gómez Herrera planteó con su estudio cuatro objetivos principales: analizar las enzimas presentes en las hojas de Bromelia serra en diferentes estaciones del año; estudiar cómo se comportan las enzimas del ananá cuando la planta sufre falta de agua; evaluar si estas enzimas pueden usarse para controlar microorganismos que causan enfermedades en las plantas, y examinar cómo las enzimas de Bromelia serra afectan la coagulación de la leche de vaca.
Contexto de la investigación
Algunas plantas de la familia de las bromeliáceas, a la que pertenecen tanto el ananá como la Bromelia serra, producen estas enzimas (proteasas cisteínicas) en cantidades superiores a las que necesitan para sus funciones vitales. Esto las convierte en excelentes candidatas para su aprovechamiento industrial.
Estudios previos ya habían demostrado que la bromelina, una enzima presente en el tallo de ananá, tiene diversos usos, como el control de ciertos microorganismos que causan enfermedades en las plantas y aplicaciones en la industria alimentaria. Un aspecto interesante que se conoció antes de este estudio es que algunas plantas, cuando sufren falta de agua, activan genes que producen más enzimas proteolíticas. Este fenómeno se había observado en la planta modelo Arabidopsis thaliana, pero no se había estudiado en profundidad en ananá.
La investigación arrojó varios resultados significativos. En el caso de la Bromelia serra, se descubrió que la cantidad de enzimas en sus hojas no varía significativamente a lo largo del año. Sin embargo, se logró aumentar la concentración de estas enzimas mediante técnicas de laboratorio. Las enzimas extraídas muestran actividad en un amplio rango de pH, siendo más activas en condiciones ácidas. También demostraron una notable resistencia al calor, manteniendo casi la mitad de su actividad incluso después de ser algunas temperaturas cercanas al punto de ebullición del agua durante una hora.
En cuanto al ananá, se confirmaba que las plantas sometidas a estrés hídrico producían más enzimas, tanto en sus tallos como en sus hojas. Este hallazgo podría ser útil para optimizar la producción de estas enzimas en cultivos controlados.
Contrariamente a lo esperado, las enzimas estudiadas no mostraron efectividad para controlar los microorganismos que causan enfermedades en las plantas, al menos en las especies analizadas en este estudio. Un resultado novedoso fue el descubrimiento de que las enzimas de Bromelia serra pueden usarse para coagular la leche de vaca. Aunque la eficacia observada fue baja, los investigadores sugieren que podría mejorarse concentrando más las enzimas. Este hallazgo sienta las bases para futuros estudios sobre la producción de quesos utilizando enzimas vegetales en lugar de cuajo animal e incluso producción de otro tipo de «quesos» utilizando bebidas de origen vegetal (leguminosas) con alto contenido de proteína como por el ejemplo el tofu. Además, se descubrió que las enzimas de Bromelia serra pueden producir sustancias con propiedades antioxidantes al hidrolizar las proteínas de la leche. Esto abre la puerta a posibles aplicaciones en la industria alimentaria y farmacéutica.
Beca Fulbright
Durante el desarrollo de su Tesis Doctoral, Melanie Gómez Herrera aplicó para una beca de estadía de investigación Fulbright en la Universidad de Hawái en Manoa (Oahu).
La beca tuvo una duración de 3 meses en la que trabajó bajo la supervisión del Dr. Robert Paull, referente internacional en investigación de ananá y otros frutales, en conjunto con la empresa Dole.
Esta estadía le permitió vincularse con investigadores de prestigio y contacto con el sector productivo internacional. Actualmente, junto con el Dr. Paull continúan trabajando con los datos obtenidos durante la estadía para publicarlos en revistas de alto impacto. Por el momento, fruto de ésta Tesis, se publicó un artículo científico en una revista internacional y otro artículo bajo revisión para publicar:
-Gómez Herrera M. D., Alayón Luaces P., Bruno. M., Liggieri C., Avanza M. V. (2022). Proteolytic characterization of a novel enzymatic extract from Bromelia serra leaves, Annals of the Brazilian Academy of Sciences 94 (4). https://doi.org/10.1590/0001-3765202220201871
– Gómez Herrera M. D., Cardozo M., Prieto C., Avanza M.V., Alayón Luaces P. (2024). Biological activity of proteolytic enzymes isolates from native and cultivated Bromeliaceae in Corrientes on phytopathogenic microorganisms (En revisión:19/08/2024).
La Ingeniera Gómez Herrera también se desempeña como docente auxiliar de primera en la Catedra de Fruticultura de la carrera de Ingeniería Agronómica de la UNNE.
