Enzimas para la texturización

Enzimas para la texturización
Ver fotos y comprobar que es la última versión
Cada vez más los consumidores esperan que los alimentos
satisfagan diversas necesidades emocionales y la textura
desempeña un importante papel para ello. Crear las
características de textura que responden a los deseos del
consumidor puede ser crucial para el éxito de un producto. Por
ello, la textura es uno de los factores esenciales en el
proceso de desarrollo de nuevos productos (Commarmond, 2011).
Las enzimas se utilizan desde hace siglos para mejorar la
textura, la apariencia y el valor nutricional de algunos
alimentos. Se trata de proteínas que actúan como catalizadores
de las reacciones bioquímicas (Van Oort, 2010). En producción
alimentaria, las enzimas tienen grandes ventajas ya que pueden
emplearse como sustitutos de sustancias químicas en un amplio
rango de procesos; actúan de forma específica, reduciendo las
reacciones secundarias y los residuos y, al actuar como
catalizadores, propician condiciones menos extremas en las
reacciones y procesos de transformación, permitiendo conservar
los atributos de los alimentos y sus componentes.
En la actualidad, la legislación aplicable sobre el uso de
enzimas en el procesado de alimentos está regulada por cada
país y es variable entre países, tanto de la Unión Europea
como a nivel internacional. Así, es posible que dos países que
permitan el uso de una enzima lo hagan para distintas
aplicaciones o procesos, o que el uso de una enzima esté
permitido en un país y en otro no. A nivel comunitario, el
Reglamento 1332/2008 establecerá las normas para la aplicación
de enzimas alimentarias que desempeñen no solo una función
tecnológica (fabricación, elaboración, tratamiento, embalaje,
transporte o almacenamiento) sino también las utilizadas como
coadyuvantes tecnológicos. Este reglamento establecerá que
solo las enzimas alimentarias que figuren en la lista
comunitaria podrán comercializarse como tales y utilizarse en
alimentos (art.4) y no podrá comercializarse ningún alimento
preparado con una enzima alimentaria que no cumpla con el
presente reglamento y sus aplicaciones (art.5).
Por otra parte, en marzo de 2011, la Comisión Europea publicó
una modificación del Reglamento 1331/2008 que establece el
procedimiento de autorización de las enzimas alimentarias.
Esta modificación entró en vigor el 11 de Septiembre, fecha a
partir de la cual las empresas tendrán dos años para la
presentación de los expedientes de las enzimas alimentarias
que ya se comercializan en el mercado europeo. Una vez que la
Agencia Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) haya
completado todas las evaluaciones, la Comisión Europea
establecerá la primera lista positiva comunitaria de enzimas
alimentarias (art.17, 1332/2008). Hasta entonces, seguirán
siendo aplicables en los Estados miembros las disposiciones
nacionales vigentes relativas a la comercialización y el uso
de enzimas alimentarias y de alimentos elaborados con enzimas
(art. 24, 1332/2008).
Una nueva generación de productos: los reestructurados
En los últimos años
la tecnología de reestructuración está
siendo muy utilizada por la industria alimentaria,
especialmente en los sectores cárnico y pesquero, con el
objetivo de comercializar una nueva generación de productos,
entre los que destacan los análogos o sucedáneos. En la
elaboración de estos productos se emplean aditivos
alimentarios que proporcionan textura, consistencia y
estabilidad al producto y que son conocidos como agentes de
textura. Entre los aditivos más utilizados se encuentran:
almidones modificados, celulosas modificadas, sustancias
pécticas, gomas, gelatinas y otras proteínas, y varios
preparados comerciales que contienen enzimas en su
composición.
A modo de ejemplo, los alginatos se emplean para elaborar
reestructurados de aros de cebolla o rellenos para aceitunas,
como gelificantes en rellenos cremosos de pastelería o para
estabilizar masas panarias y rellenos de frutas, entre otras
aplicaciones. Los carragenatos permiten obtener un amplio
rango de texturas de gel con aplicación en carnes en conserva
y aportan cremosidad y estabilidad en productos lácteos como
postres, helados y queso. El uso de preparados comerciales que
contienen la enzima transglutaminasa es habitual en la
elaboración de productos cárnicos y pesqueros reestructurados
siendo sus aplicaciones en alimentación muy versátiles (Figura
1). Así, en el mercado se pueden encontrar productos
elaborados con distintas materias primas que combinan, por
ejemplo, bacalao y salmón en una misma pieza.
Aprovechamiento de subproductos
La elaboración de productos reestructurados a partir de
materias primas con bajo o nulo valor comercial puede
considerarse una alternativa para la industria alimentaria.
Esto puede ser importante para el sector cárnico, pero sobre
todo para el sector pesquero, ya que el volumen de
subproductos que se origina tras el procesado del pescado es
considerable y su gestión representa un importante coste
económico para las empresas transformadoras.
Según datos de la Organización de las Naciones Unidas para la
Alimentación y la Agricultura (FAO), la producción pesquera
mundial por captura y acuicultura en 2008 fue de 142.287.000
toneladas de las cuales, el 81% se destinó a consumo humano
(fresco, congelado, curado y en conserva) y el 19% a otros
fines (reducción y usos varios). En España, un 8.2% de la
producción pesquera se destinó a usos no alimentarios (FAO,
2011).
Por otra parte, estos subproductos también pueden constituir
una nueva fuente de obtención de enzimas u otras sustancias
gelificantes para su aplicación en la fabricación de productos
reestructurados.
Uso de enzimas en procesos de gelificación en frío
En el mercado existen varios preparados comerciales que
contienen enzimas en su composición y que se aplican en los
procesos de gelificación en frío de productos tanto cárnicos
como pesqueros.
La empresa holandesa Sonac comercializa, bajo el nombre de
Fibrimex®, un preparado a base de fibrinógeno y trombina que
se basa en la capacidad para formar redes tridimensionales de
la fibrina. La trombina, enzima implicada en el proceso de
coagulación sanguínea, es la responsable de la transformación
del fibrinógeno a fibrina. La formación del gel se debe a la
interacción de la fibrina con el colágeno permitiendo unir
distintas materias primas, así como cambiar la forma, el
tamaño, el sabor y la palatabilidad del producto y aumentar la
capacidad de retención de agua y el rendimiento. El uso de
este preparado está permitido, por ejemplo, en Estados Unidos,
Francia, Canadá y Japón. En la normativa francesa, está
considerado una preparación enzimática y debe etiquetarse como
“stabilisant:
préparation
enzymatique
d’origine
bovine/(porcine)” , pudiendo utilizarse únicamente en
reestructurados cárnicos o pesqueros que sean consumidos tras
el cocinado. En España, el preparado podría considerarse un
ingrediente y debería mencionarse “proteína de plasma” en la
etiqueta del producto final aunque, no existe legislación
sobre el uso de la trombina en alimentos. Recientemente, el
Parlamento Europeo rechazó su uso por el riesgo de inducir a
error al consumidor al presentarse distintas piezas como un
único producto y por el riesgo de no poder garantizar la
seguridad microbiológica del producto final (RSP/2010/2679).
Por ello, con el fin de ayudar a asegurar la información a los
consumidores acerca de los productos que compran y contribuir
a una mayor transparencia, el nuevo Reglamento Europeo sobre
Etiquetado establece que los productos elaborados a partir de
diferentes partes de pescado o carne empleando otros
ingredientes como aditivos o enzimas alimentarias deberán
especificar que se trata de un producto reestructurado en la
parte frontal del envase mediante las expresiones “combinado
de piezas de carne” o “combinado de piezas de pescado”.
Otra de las enzimas utilizadas en los procesos de
reestructuración en frío es la transglutaminasa. La
particularidad de esta enzima frente a otros agentes
gelificantes no enzimáticos es que, además de ligar las
proteínas sin necesidad de un tratamiento térmico, la
estructura formada es estable tras el mismo (Motoki & Seguro,
1998) y no altera el sabor ni el aroma ni el color del
alimento. Ajinomoto Co. Inc., comercializa varios preparados
enzimáticos “ready-to-use” constituidos principalmente por un
polímero, habitualmente maltodextrina, y transglutaminasa de
origen microbiano. El inconveniente es que al emplearse como
coadyuvante tecnológico (se inactiva por tratamiento térmico),
en España no existe una legislación que marque los límites
máximos de su uso en alimentos ni sus aplicaciones. En Francia
está permitida su utilización como coadyuvante tecnológico y
la normativa establece que la transglutaminasa debe estar
inactiva en el producto final, razón por la cual, solo está
autorizada su aplicación en productos tratados por calor
(queso pasteurizado, preparados cárnicos cocidos y productos
de panadería – bollería). Aun así, la transglutaminasa está
aprobada para su uso en alimentación en Estados Unidos (GRAS,
Generally Recognized As Safe), Canadá, Brasil, Japón, Corea,
China y Tailandia, entre otros países.
Las transglutaminasas: nuevas posibilidades en las especies
marinas
En la década de los 80, se realizaron importantes
investigaciones que demostraron que soluciones con alta
concentración de proteínas procedentes de vacuno, cerdo, pollo
y pescado podían ser gelificadas por una transglutaminasa
proveniente de hígado de cerdo (Motoki & Seguro, 1998). Por
otro lado, estudios sobre la transglutaminasa endógena
presente en el surimi congelado de abadejo de Alaska (Theragra
chalcogramna) mostraron que la enzima era responsable de la
gelificación espontánea de las pastas de surimi y favorecía la
fuerza de gel, que disminuía si se agregaban inhibidores de la
enzima (Maruyama et al., 1995).
Las transglutaminasas se distribuyen ampliamente en la
naturaleza (Figura 2). Según la base de datos de enzimas de la
Universidad Técnica de Braunschweig, el 28% está presente en
mamíferos, el 19% en invertebrados marinos como la vieira, el
langostino o el calamar; el 16% en microorganismos, el 16% en
plantas, el 7% en peces, el 5% en aves y el 9% restante en
otros organismos como nemátodos, mohos y parásitos (Brenda
database, 2011).
Investigaciones más recientes han detectado la presencia de
transglutaminasa en surimi y músculo blanco de jurel
(Trachurus murphyi), con valores óptimos de pH de 5.4 y 7.6 y
temperaturas óptimas entre 50 y 60º C (Curotto et al., 2007);
y en mojarra (Oreochromis niloticus), con una temperatura
óptima de 37-50ºC y un pH óptimo de 7.5 (Worratao and
Yongsawatdigul, 2005). Además, se han obtenido dos
transglutaminasas a partir de hemolinfa y músculo de vieira
(Pactinopecten yessoensis) que presentan temperaturas óptimas
de 15 y 40ºC respectivamente (Nozawa et al., 2005),
características muy interesantes para su aplicación en
procesos de gelificación en frío de productos alimentarios.
También se han descrito algunas transglutaminasas de origen
microbiano. La enzima producida por Streptoverticillium
mobaraense presenta un pH óptimo entre 5 y 8 y una temperatura
óptima de 50ºC y, a diferencia de las transglutaminasas de
origen animal, su actividad es independiente de calcio,
permitiendo su aplicación en una gran cantidad de alimentos.
La mayor parte de los estudios describen transglutaminasas de
origen humano dada su implicación en varias enfermedades y su
importante papel en la coagulación sanguínea. Sin embargo, la
información disponible acerca de otras transglutaminasas es
escasa, especialmente de las de origen marino (Figura 3), y
sería interesante conocer sus condiciones óptimas de actividad
así como sus constantes cinéticas para una mejor manipulación
y aplicación a conveniencia en el procesado de alimentos.
A
nivel
comercial,
se
utilizaron
inicialmente
transglutaminasas de origen animal pero su producción era
costosa: la cantidad que se extraía era escasa y de calidad
media y su aplicación en alimentos era difícil. Por ello se
buscaron otras fuentes de transglutaminasa y tras evaluar la
rentabilidad de extracción a partir de varios tejidos animales
(hígado, músculo, sangre, etc.) y la producción en varias
cepas de microorganismos (Palafox y García, 2007), se halló la
especie de microorganismo más eficiente en la producción de
transglutaminasa, el Streptoverticillium mobarense (Ando et
al., 1989). Hoy en día, la producción industrial de
transglutaminasa se lleva a cabo mediante un proceso
fermentativo realizado por este microorganismo.
En AZTI-Tecnalia se trabaja en el desarrollo de productos
reestructurados a partir de materias primas de origen cárnico
y pesquero mediante transglutaminasa microbiana y el preparado
enzimático a base de fibrinógeno y trombina (Imagen 1). Se
emplean especies de origen marino y de acuicultura como la
bacaladilla, la verdel, el chicharro, la dorada, la lubina y
el salmón, así como recortes procedentes del despiece y
procesado cárnico y pesquero. Los productos resultantes son
resistentes al corte y a la manipulación, y presentan una
textura y unas características organolépticas satisfactorias.
Aunque aún existe una limitación en este proceso debido a los
tiempos de formación del reestructurado y al empleo de
ingredientes de distinto origen a la materia prima utilizada
(origen pesquero).
Además, se están caracterizando nuevas enzimas de origen
marino con capacidad de reestructuración y se ha visto que
algunas de estas enzimas podrían trabajar en un amplio rango
de temperaturas con una actividad adecuada como para obtener
un proceso de gelificación óptimo y rápido a bajas
temperaturas.
Perspectivas de futuro
Considerando la variedad de aplicaciones alimentarias de las
transglutaminasas, la falta de legislación a nivel europeo
sobre el uso de estas enzimas en alimentos, el empleo de
ingredientes de diferente origen con respecto a la materia
prima y la escasa información disponible acerca de las
características enzimáticas de las transglutaminasas de origen
marino, parece que la obtención y caracterización de enzimas a
partir de pescado o sus subproductos podría ser una opción
interesante para la elaboración de reestructurados pesqueros.
Esto
permitiría reducir costes, mejorar la imagen del
producto frente al consumidor, incrementar la disponibilidad y
comercialización de nuevos ingredientes y, sobre todo,
conseguir un mayor aprovechamiento de los coproductos
generados durante el procesado de pescado ofreciendo al
consumidor productos frescos de alto valor añadido.