Usos Diversos de las Enzimas Extracelulares en la Industria

Las enzimas extracelulares son enzimas que las células sintetizan y secretan fuera de la célula para uso externo. Estas enzimas desempeñan un papel fundamental en una amplia gama de procesos biológicos.

Las sustancias químicas intracelulares también se conocen como endoenzimas. Son partículas de proteínas que funcionan dentro de la célula. Además, son la razón principal detrás de la mayoría de los procesos biológicos. Este tipo de enzima ayuda a los procesos metabólicos tanto en procariotas como en eucariotas.

Una enzima extracelular es un catalizador que se descarga y actúa en la parte exterior de la célula. Estas exoenzimas asumen un papel esencial durante la descomposición. Además, corrompen partículas complejas en partículas más pequeñas.

Enzimas en la industria láctea

Las enzimas lácteas se utilizan para procesar productos lácteos. Las propiedades de estas enzimas varían ampliamente desde coagulantes, utilización en la elaboración de queso, enzimas bioprotectoras hasta aspectos de mejora de la vida útil del procesamiento de productos lácteos.

Lactasa

La lactasa convierte la lactosa en galactosa y glucosa. Para las personas intolerantes a la lactosa que tienen menos producción de lactasa en el intestino delgado. La lactosa provoca molestias (p. ej., diarrea, calambres y gases) en la digestión de la leche y los productos lácteos. También se utiliza para la producción de yogur helado para elaborar productos cremosos y de mejor sabor. La lactasa se obtiene típicamente de especies de hongos Aspergillus y especies de levaduras Kluyveromyces.

Catalasa

La catalasa tiene un uso limitado y específico en el procesamiento del queso. Se utiliza principalmente en peróxido de hidrógeno, que es un oxidante potente y peligroso para las células del cuerpo. Por lo tanto, se utiliza para hacer ciertos quesos en lugar de pasteurizar (por ejemplo, queso suizo) para ahorrar proteínas de la leche regular que brindan beneficios al producto terminado y realzan el sabor del queso. Se desnaturaliza con la pasteurización a temperatura más alta; sin embargo, los residuos de peróxido de hidrógeno obstaculizan el cultivo bacteriano que es obligatorio en el procesamiento del queso real. En consecuencia, los residuos de peróxido de hidrógeno deben eliminarse antes del envasado.

Lipasas

La lipasa se utiliza para separar la grasa de la leche y le da sabores deseables al queso. Los quesos de sabor fuerte (por ejemplo, el queso romano italiano) se producen utilizando la lipasa. Las grasas insaturadas libres proporcionan un sabor producido por la hidrólisis de la grasa láctea. Los terneros y las ovejas proporcionan lipasa animal; sin embargo, Mucor miehei como especie fúngica suministra lipasa microbiana. La lipasa microbiana está disponible para el procesamiento de queso y es menos específica para hidrolizar ciertas grasas cuando las enzimas de origen animal hidrolizan grasas de longitud corta y media.

Otras enzimas lácteas relacionadas y sus usos

Las aplicaciones de alimentos lácteos incluyen el uso de diferentes enzimas, como la proteasa, para disminuir las propiedades alérgicas de los productos lácteos bovinos y la lipasa para mejorar el sabor del queso. Las caseínas, que son solubles en ácido, no tienen sabor y pueden ser adecuadas para la adición a bebidas y alimentos ácidos mediante la limitación de la proteólisis. Los hidrolizados de caseína son mejores para usar en alimentos a base de proteínas de leche para recién nacidos con alergia a la leche bovina.

Actualmente, la proteasa presenta el 60% de las enzimas industriales; sin embargo, las proteasas microbianas son valiosas debido a que son fáciles de obtener, usar y recuperar. El sabor picante del queso azul es producido por grasas insaturadas de cadena corta y metilcetonas. La mayor parte de la lipólisis en el queso azul es producida por la lipasa de Penicillium roqueforti y una parte menor por la lipasa de la leche. Las enzimas lipolíticas, como las esterasas y las lipasas, están relacionadas con la digestión de la degradación de lípido. El Penicillium restrictum está presente en el suelo y en diferentes partes residuales de aceite que producen lipasa.

Enzimas exogenas

Para ofrecer una variedad de sabores e intensidades de queso en los quesos azul, cheddar, suizo, romano y provolone, se ha desarrollado la tecnología EMC para su inclusión en numerosos productos lácteos y alimenticios en niveles bajos. Las enzimas extracelulares tienen éxito en aumentar el envejecimiento; sin embargo, no se promovió su uso generalizado debido a los altos costos y los desafíos para tener una cuajada uniforme y el problema de la maduración excesiva del queso.

Muchas enzimas menores con aplicación limitada en los procesos lácteos son la sulfhidrilo oxidasa, la lactoperoxidasa, la glucosa oxidasa, la catalasa, la lisozima y la superóxido dismutasa. Tanto la catalasa como la glucosa oxidasa se utilizan en los procesos de conservación de alimentos. La superóxido dismutasa es un antioxidante para los alimentos; sin embargo, es más potente en la disponibilidad de catalasa y genera H₂O₂. Los grupos sulfhidrilo, que se generan térmicamente, se cree que son la razón del sabor a quemado en las leches tratadas a temperaturas ultra altas. Las condiciones asépticas pueden superar estos defectos.

Fuentes microbianas

Las enzimas producidas por fuentes microbianas son moléculas biológicas que, conocidas como catalizadoras de reacciones bioquímicas, desempeñan su papel en la estimulación de las reacciones químicas necesarias, así como en la formación de productos fermentados.

La B-galactosidasa es producida en el ambiente intracelular por bacterias y levaduras. Se ha mostrado actividad de b-galactosidasa extracelular en sobrenadante libre de células durante la fase de crecimiento. Las características únicas como la producción de enzimas extracelulares, la hidrólisis eficiente de la lactosa y la funcionalidad de temperatura amplia del aislado de levadura PCH397 son de relevancia industrial. Estudios revelaron la producción extracelular de B-galactosidasa a partir de una nueva fuente de levadura y sus aplicaciones en la hidrólisis de la lactosa de la leche y la síntesis de valiosos prebióticos de importancia industrial.

La proteasa microbiana, la lipasa y la B-galactosidasa son ejemplos importantes de tal interés en los alimentos industriales y los productos lácteos. Esto se debe a sus propiedades termoresistentes, termoestabilidad y termoacidófilas.

El mercado mundial de producción de enzimas microbianas utilizadas en el procesamiento de productos lácteos está creciendo. En un futuro cercano, la necesidad de enzimas extracelulares sin duda aumentará significativamente, esencialmente debido a la demanda de productos lácteos con un valor nutricional significativo para cambiar hacia alimentos bajos en grasas y saludables.

Empresas que se destacan en la producción y venta de enzimas microbianas:

Enmex (Kerry Group): Especializada en la producción y comercialización de enzimas para aplicaciones en alimentos, bebidas, nutrición animal y más
Novozymes: Una empresa danesa líder en biocatalizadores y enzimas para diversas industrias, incluyendo la cosmética y la alimentación.
DuPont: Ofrece una amplia gama de productos bioquímicos, incluyendo enzimas microbianas para diferentes aplicaciones industriales.
BASF: Una de las mayores empresas químicas del mundo, que también produce enzimas microbianas para diversas industrias.
Genencor (ahora parte de DuPont): Conocida por sus enzimas y biocatalizadores para aplicaciones en alimentos, cosméticos y otros sectores.
AB Enzymes: Una empresa alemana que se especializa en la producción de enzimas para la industria alimentaria y otras aplicaciones.
Amano Enzyme Inc.: Una empresa japonesa que produce y vende enzimas a nivel mundial para diversas aplicaciones industriales y cosméticas.
Enzymical: Proveedor de enzimas con sede en Alemania, ofreciendo una variedad de enzimas para diferentes industrias
Química G.H.T: Proveedor de enzimas con sede en México, especializado en la venta de enzimas para diversas aplicaciones