Enzimas Industriales

Las enzimas corresponden a proteínas que potencian o aceleran las reacciones químicas causantes de nuevas características en alimentos. Su uso se remonta a varios siglos atrás en distintas civilizaciones

Alimentos

Alimentos

Enzimas

Enzimas

Las enzimas corresponden a proteínas que potencian o aceleran las reacciones químicas causantes de nuevas características en alimentos. Su uso se remonta a varios siglos atrás en distintas civilizaciones para la elaboración de pan, cerveza y queso. En la actualidad, existe una amplia gama de enzimas que se utilizan como aditivos alimentarios y a medida que avanza el conocimiento y la tecnología se van añadiendo nuevas enzimas o nuevos usos a las ya conocidas.

Enzimas

Industriales

¿Cómo funcionan las Enzimas?


El mecanismo de las enzimas es específico. Estas proteínas son capaces de unirse de manera específica a una molécula presente en los alimentos llamada sustrato. Cuando la enzima actúa sobre esta molécula provoca que el sustrato cambie y se transforme en nuevas moléculas llamadas productos. Este cambio se refleja en los alimentos mediante cambios en el color, textura, sabor, aroma, resistencia a condiciones, entre otros. Por lo general, se conocen 2 mecanismos principales para el funcionamiento de las enzimas. El primero se denomina “modelo llave-cerradura” y se observa a continuación:

Captura de Pantalla 2020-11-17 a la(s) 01.24.39

La enzima con el sustrato tiene una forma complementaria que les permite unirse de la misma manera que una llave encaja en su cerradura o que una pieza de un rompecabezas calza con otra. Al unirse, el sustrato se transforma en nuevos productos mientras la enzima mantiene su estado original. El segundo mecanismo se conoce como “modelo de ajuste inducido” y se observa a continuación:

Captura de Pantalla 2020-11-17 a la(s) 01.25.09

Este mecanismo es similar al anterior con la diferencia que cuando la enzima reconoce al sustrato, es capaz de ajustar su forma para poder unirse de manera complementaria y obtener nuevos productos.

¿Para qué sirven las enzimas en los alimentos?


Las enzimas permiten que los alimentos obtengan características deseadas que no se obtendrían de manera natural. Entre las cuáles se encuentran un mejor sabor, textura, aroma o alimentos que se le desea eliminar un componente como la lactosa, grasas saturadas, entre otros. Un ejemplo clásico es el uso de “levaduras” para leudar la masa y obtener un pan con un volumen y porosidad característico de este producto. En este caso, es la enzima amilasa presente en la levadura la que permite que se desarrolle el proceso y sin este componente no se podría obtener pan con las características conocidas.

¿De dónde se obtienen las enzimas agregadas a los alimentos?


Las enzimas no son un invento del ser humano sino un descubrimiento. Existen en todos los organismos vivos y cumplen roles esenciales en su desarrollo. En la industria de alimentos, las enzimas se obtienen de 3 tipos de fuentes que son:

  • Enzimas endógenas, vale decir, son las enzimas propias que se encuentran en el alimento debido a que existen microorganismos que viven ahí.
  • Enzimas comerciales, que se utilizan con las recomendaciones propias de cada marca comercial y cuya aplicación está comprobada y/o certificada.
  • Enzimas purificadas a partir de cultivos, que corresponden a enzimas de microorganismos que se crecen en condiciones controladas y luego se purifican a partir del cultivo.

¿Qué condiciones se necesitan para usar enzimas?


Las condiciones requeridas son específicas para cada enzima y para el tipo de alimento. Para ello es importante determinar las variables que afectan en la acción de la enzima, que por lo general son:

  • Temperatura, tanto de activación como de inactivación de la enzima y el tiempo requerido para tales procesos.
  • pH, en donde pueden ser enzimas que funciones a pH ácido (entre 1 a 6 unidades), pH neutro (pH 7) o pH básico (entre 8 a 14 unidades).
  • Concentración de sales, esto es necesario debido a que las enzimas tienen una forma característica que se ve afectado por las sales presentes en el medio. Tanto una falta como un exceso de sales es perjudicial para la acción de las enzimas.
  • Cofactores, algunas enzimas requieren de un elemento o compuesto distinto para activarse por lo que se debe considerar al momento de su uso.
  • Ausencia de inhibidores, también existen moléculas que pueden bloquear la acción de la enzima y, por ende, obtener resultados indeseados.

¿Cuáles son las principales industrias que utilizan enzimas?


En alimentos, la mayoría de las industrias utilizan enzimas para lograr nuevos productos. Entre los más destacados se encuentran:

  • Industria láctea, principalmente para la producción de quesos ya sea en su textura, sabor, maduración y en leche para obtener productos sin lactosa.
  • Industria alcoholera, principalmente para la elaboración de vinos modificando su aroma, sabor, tiempo de fermentación y en cervezas para la fermentación, sabor, viscosidad.
  • Industria cárnica, en el tratamiento de carnes para mejorar la ternura, sabor, aroma. También se utilizan enzimas para unir carne fresca de menor calidad para la producción de jamones, salchichas, entre otras.
  • Industria frutícola, principalmente para lograr una mejor producción de jugos, además de mejores propiedades organolépticas.

¿Cómo se determina la eficiencia de las enzimas?


Existen varios métodos para determinar la eficiencia de las enzimas de los que se destacan:

  • Cuantificación de actividad enzimática, esta es una prueba de rutina en laboratorio en donde generalmente se calcula la cantidad de producto formado con una cantidad conocida de enzimas. Cuando es difícil calcular la cantidad de producto también se puede calcular la cantidad de sustrato que va desapareciendo cuando se añade la enzima.
  • Caracterización de alimentos, mediante el uso de equipamiento especializado que permite evaluar textura, concentración de algún componente, color u otros atributos que se esperan del alimento.
  • A simple vista, esto se puede utilizar cuando las características deseadas son evidentes o apreciables sin instrumentos especializados como lo es el sabor, suavidad, volumen, aspecto, entre otros.
 

¿Qué instituciones regulan el uso de enzimas?


Un aspecto crítico para el uso de cualquier compuesto en alimentos es que debe ser seguro para la salud del consumidor final. Es por ello que existen instituciones especializadas para evaluar, regular o recomendar los distintos compuestos que pueden estar presentes en los alimentos junto con la cantidad de los mismos. Uno de las principales instituciones corresponde a la European Food Safety Authority (EFSA) que es la agencia encargada de proporcionar métodos científicos de detección y control asociados con la cadena alimentaria en los países miembros de la Unión Europea. De esta manera, deben proporcionar asesoría científica en la seguridad de alimentos incluyendo la salud humana, de animales y plantas que estén involucradas en la producción de alimentos. En el caso de Estados Unidos se encuentra la Food and Drug Administration (FDA) que es una agencia gubernamental encargada de regular todos los aspectos relacionados con la seguridad en alimentos, así como la aprobación de medicamentos, dispositivos médicos, cosméticos y productos veterinarios, entre otros. En el caso de alimentos, controlan cualquier componente que intervenga en el proceso de producción (como es el caso de las enzimas) y publican listas de compuestos aprobados o rechazados para su uso. Emplean una designación de GRAS (Generally Recognized As Safe) para aquellas sustancias que cumplen con los



criterios de seguridad en alimentos, ya sea mediante análisis en laboratorios propios como también utilizando bibliografía científica especializada. Además, cuentan con una lista publicada en 1958 con enzimas con amplio historial de uso en alimentos por lo que no requieren el nivel de rigurosidad que se aplica a nuevas enzimas. Esta lista se encuentra disponible en el código de regulaciones federales (CFR) 21 partes 182, 184 y 186. Una tercera entidad especializada y reconocida a nivel internacional corresponde al Food and Agriculture Organization (FAO) que corresponde a un organismo perteneciente a la ONU y cuya misión está enfocada en establecer políticas para erradicar el hambre. Esta organización ha establecido una comisión especializada para la redacción de un manual completo para la producción e inocuidad de alimentos conocido como Codex Alimentarius. Este manual cubre todo tipo de alimentos, ya sea procesados, semi-procesados o crudos con regulaciones de carácter general como lo es el etiquetado, presencia de aditivos, inocuidad de los componentes, residuos de pesticidas y también normativa específica para un tipo de producto. Dentro del codex se puede encontrar una lista de enzimas y microorganismos que se consideran seguros para ser usados en la producción de alimentos.