Utiliza in vitro de biológico cryoprotectants

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En el ínterin, las técnicas de prevención de congelación son útiles. Por impregnar el tejido con pequeñas moléculas comestibles, contenido de hielo y se reducen los daños posteriores, pero las texturas resultantes son los de las frutas confitadas o verduras en lugar de los productos naturales. Porque no es necesaria la viabilidad de membrana, tejido preblanched es frecuentemente utilizado, permitiendo la transferencia de masa más rápida del pequeño sol-utes en las estructuras celulares.

La ruta alternativa para quitar el hielo la cristalización es un enfriamiento rápido en el estado acristalada. Ciertamente, esto puede eliminar los daños estructurales durante la congelación, que es la base de la Criomicroscopía. Pero las tasas de transferencia de masa limitar el tamaño de la muestra en que esto puede lograrse y descongelar nunca es lo suficientemente rápido como para evitar la cristalización de causar daños extensos.

Congelación de tasa variable produce algunas ventajas para la calidad de los alimentos. Aquí, el enfriamiento inicial hasta el punto de congelación es lenta, minimizando los gradientes térmicos en toda la muestra y permitir algunos subenfriamiento dentro de las células. La presencia de pequeños solutos es ventajoso porque el grado de subenfriamiento es aumentado por más que la reducción del punto de congelación. A continuación, la refrigeración es acelerado en un intento de producir muchos núcleos de todo el sam-ple. La congelación intracelular es ventajoso porque la estructura bruta se mantiene aunque los procesos metabólicos y compartimentación de membrana son destruidos. Lamentablemente, la nucleación es variable entre las muestras y no fácilmente controlado, el equipo requiere una mayor inversión de capi-tal y el rendimiento es inferior. Los mejores productos congelados todavía son aquellos cuya estructura y composición son resistentes, o recuperar, la presencia de hielo.

Congelar-tolerante y congelación-evitando los organismos requieren de protección mucho más sofisticado, pero parece que usa la ley de Raoult, produciendo pequeñas moléculas intracelularmente. Por ejemplo, los aminoácidos, glicerol, sorbitol e incluso eth-glicol ylene están presionados en servicio (pisos pisos & 1988; Duman et al., 1991; Chen et al., 1995). Sin embargo,

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Figura 2. Franc'ois-Marie Raoult (1830-1901). La ley de Raoult: la presión de vapor del disolvente en una solución ideal disminuye a medida que su fracción molar disminuye.

[pic 7]

Es interesante observar cómo un conjunto común de moléculas pequeñas son seleccionados cuando según Raoult esto no es necesario. Estas moléculas son especialmente seleccionados por su capacidad de regular el hielo, o tienen otras funciones en la estructura de protección? Si es así, serán importantes industrialmente. Son simplemente el menos perjudicial metabolitos dejados por procesos metabólicos modificados térmicamente? Se han invertido considerables esfuerzos en intentar responder a estas preguntas, pero completo entendimiento y el consenso, no se han alcanzado.

En primer lugar, debemos reconocer que la ley de Raoult no es adecuada para describir el proceso de congelación a altas concentraciones de soluto o bajas temperaturas. Una segunda restricción al crecimiento del hielo se produce cuando el punto de transición de cristal de soluto es alcanzado (figura 5).

Esto identifica una composición en la que el hielo se detiene eficazmente el crecimiento y es una restricción cinética en lugar de una transición de fase termodinámica. Este estado ha sido ampliamente estudiado recientemente y que sin duda puede desempeñar un papel en los procesos industriales (Blanshard & Lillford 1993). La figura muestra la línea de transición de vidrio para una pequeña de azúcar y un polisacárido. Tenga en cuenta que esta última es la más eficaz para elevar la temperatura de vidriar pero permita la para-mulation de más hielo que la pequeña molécula antes de vidrio-ing se produce. A pesar de mucho debate, se reconoce ahora que vidriar de peso molecular comparable azúcares se produce a temperaturas similares, de manera que al igual que la ley de Raoult, el tamaño importa más que la configuración molecular para determinar las transiciones de vidrio. Es probable que los sistemas naturales aprovechan este estado físico, y esto será discutido para casos específicos.

3. La trehalosa versus otros azúcares

Esto no reduce el azúcar es producida por levaduras e insectos en grandes cantidades (Duman et al., 1991). Su uso como crioprotectores en sistemas comerciales ha sido patentado ampliamente (Roser 1987, 1989; Tunnacliffe et al., 1998). Sin embargo, si sus propiedades son únicas en modo alguno es todavía controvertida. En sistemas simples se muestra poco más capa-bilidad de proteger la estructura de las proteínas contra la congelación de otros azúcares simples. En nuestras manos, sacarosa y otros de mayor peso molecular no azúcares reductores como raf-finose y la estaquiosa son igualmente eficaces. Las patentes sobre el uso de la mayoría de los polioles comunes también han sido concedidos (Franks et al., 1996). Los argumentos que la trehalosa es capaz de cristal a una temperatura superior a comparable dissacharides

Phil. Trans. R. Soc. Lond. B (2002)

Cryoprotectants biológicos

P. J. Lillford y C. B. Holt 947

Hielo

( a )

( b ).

Las cavidades

[pic 8]

1 mm

[pic 9]

Figura 3. Efectos de congelación/descongelación en fresa. ( a ); ( b ) fresca Congelada/Descongelada.

[pic 10]

Figura 4. Sección delgada de tejido congelado/descongelado zanahoria (grandes huecos son regiones de descongelado hielo).

Son infundadas. Se informa de experimentos que demuestran que es posible tener la exclusividad en la protección de estructuras de membrana (Rudolph et al., (1986), aunque los autores reportan efectos similares de galactosa.) Aunque estos resultados se refieran a sistemas artificiales en lugar de intactas las células biológicas, pueden tener valor