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Proyectos de investigación

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Detección y eliminación de aminas biógenas en alimentos: diseño de nuevos biosensores y nuevos catalizadores de amino oxidasas

XVII Concurso Nacional para la adjudicación de Ayudas a la Investigación en Ciencias de la Vida y de la Materia

Seguridad alimentaria y biotecnología

Investigador Principal: Gloria Fernández Lorente

Más información

Centro de investigación o Institución: Instituto de Investigación en Ciencias de la Alimentación (CIAL). CSIC-UAM.

Sinopsis

Las aminas biógenas (BA) son bases orgánicas de bajo peso molecular, se producen con frecuencia en los alimentos y bebidas fermentadas (queso, vino, etc.) debido a la actividad enzimática de algunas cepas y especies de bacterias lácticas con capacidad de descarboxilar los aminoácidos precursores y dar lugar a las aminas biógenas correspondientes. En altas concentraciones y en personas sensibles, pueden causar problemas en la salud como dolores de cabeza, dificultad respiratoria, palpitaciones del corazón, hipertensión, etc. En los vinos se han identificado diferentes BA, siendo la putresceina la más abundante y la histamina la más problemática. La reducción de las cantidades de BA es, sin duda, un desafío importante para los productores de vino. Una alternativa en estos casos es el uso de enzimas que sean capaces de degradar las BA, una vez que están presentes en los vinos.

En este proyecto se intenta aplicar la biotecnología enzimática a la solución de dos relevantes problemas de seguridad alimentaria. La detección de compuestos nocivos en alimentos y la posible eliminación de estos compuestos tóxicos transformándolos en productos inocuos. Utilizando enzimas con actividad amino oxidasa intentamos diseñar biosensores sencillos y eficientes para la detección de aminas biógenas en alimentos. Utilizando el mismo tipo de enzimas intentaremos preparar catalizadores muy activos y estables capaces de transformar las aminas biógenas en aldehídos inocuos. En este segundo caso necesitaremos eliminar instantáneamente el peróxido de hidrógeno producido para que su acumulación no pueda inactivar las enzimas ni oxidar compuestos relevantes presentes en el alimento (p. ej. en el vino), para ello utilizaremos enzimas con actividad catalasa. Los dos objetivos principales son:

  • A.- Diseño de Biosensores de amino oxidasas para detectar aminas biógenas en alimentos. Inmovilización orientada de variantes de amino oxidasas sobre soportes heterofuncionales de grafeno oxidado para lograr la detección electroquímica del peróxido de hidrógeno producido, interaccionando con el mismo soporte-electrodo en que está inmovilizada la enzima.
  • B.- Co-inmovilización de las dos enzimas (Amino oxidasa y catalasa) en el mismo soporte para lograr la eliminación instantánea del peróxido de hidrógeno producido en el proceso de oxidación.

Se trata de un proyecto multidisciplinar que incluye la búsqueda de nuevas amino oxidasas, la utilización de enzimas recombinantes, y el diseño de mutagénesis dirigida para la orientación correcta de la enzima sobre el soporte-electrodo, la utilización de nuevos soportes heterofuncionales de grafeno, el diseño de procesos de inmovilización multi-etapa, la estabilización de enzimas por unión covalente multipuntual, la co-inmovilizacion y co-localización de dos enzimas en el mismo soporte, etc.

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