Tecnologías enzimáticas que ponen a trabajar las proteínas esenciales de la vida para ofrecer soluciones alimentarias globales sostenibles

Las enzimas son proteínas esenciales para mantener la vida. Presentes en todos los seres vivos, incluidos los microorganismos, las enzimas son catalizadores, lo que significa que aceleran varios tipos de reacciones. En el cuerpo, por ejemplo, las enzimas involucradas en la digestión metabolizan los alimentos, proporcionando energía para los procesos biológicos vitales.

Solo en el cuerpo humano, hay más de 3,000 tipos de enzimas que se encuentran en todas partes, desde la saliva hasta el estómago y el hígado. Algunos trabajan para descomponer el alcohol, otros para mantener las células de la piel. Cada tipo de enzima tiene una forma única que determina con qué tipo de sustancia o sustrato puede reaccionar. Para que tenga lugar una reacción, las moléculas del sustrato deben coincidir con precisión con la forma del sitio activo de la enzima, de la misma manera que una llave encaja en una cerradura. Debido a su naturaleza especializada, la mayoría de las enzimas pueden catalizar solo un tipo de reacción. Las enzimas degradativas son aquellas que separan moléculas de grasa, proteína o carbohidratos como el azúcar y el almidón. Otros tipos de enzimas unen moléculas de sustrato entre sí. Debido a que estas reacciones no modifican las enzimas, se pueden usar una y otra vez, siempre que se mantengan las condiciones óptimas de temperatura y pH. En ausencia de estas condiciones óptimas, las enzimas se vuelven menos reactivas o se desnaturalizan.

Con el tiempo, a medida que la tecnología de fermentación ha avanzado, las funciones de las enzimas también se han llegado a comprender mejor. Hasta hace poco, las enzimas degradantes comprendían la mayoría de las enzimas utilizadas por la industria alimentaria, como en el procesamiento de carne, donde las enzimas degradadoras de proteínas se han utilizado durante mucho tiempo para ablandar bistecs y hamburguesas. Pero investigaciones más recientes han abierto una gama de aplicaciones que aprovechan la capacidad de ciertas enzimas para unir moléculas y promover la elasticidad y firmeza en algunos alimentos. Fue por esta razón que el Grupo Ajinomoto centró su atención en la transglutaminasa.

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La transglutaminasa es una enzima que une las proteínas del cuerpo en polímeros, lo que la hace indispensable para crear barreras y estructuras estables como la piel. A diferencia de otras enzimas que se conocen desde hace siglos, se describió y nombró por primera vez a fines de la década de 1950.

En 1980, uno de los equipos de investigación y desarrollo de Ajinomoto comenzó a trabajar en una forma temprana de carne de origen vegetal hecha con proteína de soya. Uno de los desafíos para desarrollar carne a partir de proteína de soya siempre había sido la dificultad de recrear la textura de la proteína animal. Mientras buscaban una sustancia capaz de impartir la elasticidad y firmeza requeridas a la proteína de soya, los investigadores del Grupo Ajinomoto descubrieron una enzima llamada transglutaminasa. Esto llevó a revelar la potencialidad de esta enzima para formar enlaces covalentes entre cadenas laterales residuales de los aminoácidos glutamina y lisina. Esta reacción permite que las proteínas se coagulen en proteínas más grandes y hace posible crear proteína de soya caracterizada por fibras de proteína fuertes y elásticas similares a las de la proteína animal.

Debido a que la transglutaminasa reacciona con una amplia variedad de proteínas, es útil en una amplia gama de aplicaciones alimentarias. La solución de caseinato de sodio, por ejemplo, una proteína que se encuentra en la leche y que es resistente a la gelificación incluso cuando se calienta, puede gelificarse a temperatura ambiente cuando se trata con transglutaminasa. Esto ha tenido implicaciones importantes para la producción de yogur y queso. Además, dado que la transglutaminasa es activa a temperaturas superiores a 0°C y tiene un rango de pH óptimo amplio de 5.0 a 8.0, se puede utilizar en aplicaciones alimentarias que van desde salchichas y empanadas de carne hasta fideos, tofu y alimentos preparados.

En 1987, el Grupo Ajinomoto y su socio de investigación lograron, por primera vez, producir transglutaminasa en masa a través de un proceso de fermentación utilizando un microorganismo convencional. Esto condujo a la comercialización en 1993 de ACTIVA®, la primera línea mundial de preparaciones de transglutaminasa microbiana para aplicaciones alimentarias.

La comercialización de ACTIVA® como preparaciones de transglutaminasa (mezclas de la enzima con otros materiales alimentarios) en lugar de en forma de enzima pura ayudó a las empresas a aplicar fácilmente la tecnología de enzimas alimentarias en su procesamiento de alimentos. Además, dado que la reactividad de la transglutaminasa varía según el tipo de sustrato proteico (reacciona mejor con la leche, la carne y la proteína de soja que con la clara de huevo), la velocidad de reacción y el rendimiento económico de ACTIVA® mejoraron aún más al mezclar subagentes seleccionados, o materiales alimentarios, optimizados para cada tipo de aplicación alimentaria. De manera similar, esta tecnología de preparación de enzimas también mejoró otras métricas de rendimiento, como la textura, la moldeabilidad y la capacidad para inhibir el deterioro de los alimentos con el tiempo. ACTIVA® puede frotarse sobre la superficie de cortes y recortes de carne o mezclarse con carne molida antes de permitir que cuaje. De esta manera, pequeñas cantidades de carne se pueden colocar en capas, moldear o moldear en productos tales como rollos de carne, trozos de carne o hamburguesas y nuggets de carne.

Desde entonces, el Grupo Ajinomoto ha desarrollado más aplicaciones y nuevas preparaciones enzimáticas que mejoran las funciones de la transglutaminasa en respuesta a las necesidades de la industria alimentaria. Actualmente está desarrollando una gama mundial de productos para mejorar la textura, inhibir la degradación con el tiempo y mejorar la formabilidad en una amplia gama de productos cárnicos, lácteos y mariscos, además de pan, fideos y productos proteicos de origen vegetal.

El Grupo Ajinomoto ha estado ampliando sus soluciones de enzimas alimentarias al combinar no solo la transglutaminasa sino también otras enzimas con diversos materiales alimentarios. Mientras que las enzimas degradantes ordinarias generalmente destruyen la textura natural de la carne al descomponer las proteínas, el Grupo ha desarrollado tratamientos enzimáticos patentados que ablandan la carne sin sacrificar su textura natural, produciendo productos de alta calidad con propiedades físicas como la sensación en la boca que los productores y consumidores de alimentos demandan. Otros productos funcionan para romper las cadenas de almidón en el arroz para aumentar la retención de agua sin pérdida de textura, mejorando los rendimientos de producción y prolongando la vida útil al evitar la retrogradación del almidón durante el almacenamiento.

Estas tecnologías enzimáticas avanzadas están contribuyendo a una mejor productividad de los alimentos, reducción de costos y un uso más eficiente de los reactivos alimentarios. En particular, el Grupo Ajinomoto ha sido pionero en la unión de formulaciones que están revolucionando la forma en que se produce la carne en forma para aplicaciones como la parrilla y la barbacoa. Por lo general, cortar grandes cortes de carne genera cantidades significativas de recortes que terminan desperdiciándose. Pero el uso de tratamientos con enzimas para unir los cortes de carne en un molde antes del procesamiento produce rebanadas de carne más uniformes, lo que reduce la pérdida de alimentos y aumenta la eficiencia de la producción. Las enzimas alimentarias ahora también se usan en aplicaciones menos comunes, como productos del mar como bolas de pescado, y abren una gama de posibilidades adicionales.

Pero el poder de las enzimas no termina ahí. Junto con los cambios sociales, como el envejecimiento de la población, las soluciones de enzimas alimentarias de Ajinomoto están evolucionando y encontrando nuevas aplicaciones alimentarias, como filetes de pescado deshuesados ​​y fáciles de comer, que tienen una gran demanda en los hospitales. Las preparaciones de enzimas también se están utilizando para desarrollar alimentos más conscientes de la salud, ya que pueden compensar la pérdida de textura que comúnmente se produce cuando se reducen la sal o los fosfatos en la carne y el pescado.

Junto con las aplicaciones de sabor y sabor que utilizan la tecnología patentada del Grupo Ajinomoto umami y  kokumi aplicaciones, las tecnologías de enzimas del Grupo tienen un papel importante que desempeñar en la oferta de soluciones alimentarias integrales que promuevan la salud y la nutrición global sin comprometer el sabor. Además, se utilizan cada vez más como materiales de etiquetado limpio en productos de proteínas de origen vegetal y llamando la atención por su capacidad de contribuir a la sostenibilidad.