Descubre en este artículo cómo las enzimas inmovilizadas están revolucionando la industria alimentaria, desde maximizar sabores y texturas hasta mejorar la sostenibilidad de los procesos. Aprende sobre las técnicas más efectivas de inmovilización, cómo medir y optimizar su actividad, y las consideraciones regulatorias clave.
¡Innova y transforma tu producción alimentaria con enzimas inmovilizadas!
En la industria alimentaria, las enzimas se utilizan para recuperar subproductos, facilitar la fabricación, mejorar el aroma y/o estabilizar la calidad de los alimentos. Estas macromoléculas pueden catalizar los procesos químicos más complejos en las condiciones ambientales y experimentales más favorables.
Todo gracias a sus excelentes propiedades funcionales de actividad, selectividad y especificidad. Además, al considerarse generalmente seguras (GRAS) desde un punto de vista legal, se ha promovido su uso en el procesamiento de alimentos.
¿Qué beneficios específicos aportarán las enzimas inmovilizadas a mis productos alimentarios?
La inmovilización de enzimas permite a las industrias simplificar y reducir el costo de muchos procesos industriales, ya que las enzimas pueden reutilizarse en condiciones industriales. La ingeniería de biocatalizadores, utilizada para la preparación de catalizadores altamente eficientes y muy robustos, es la clave para la optimización y simplificación de procesos.
La combinación de productos de interés y procesos optimizados es crucial para que los nuevos alimentos se conviertan en una realidad industrial y social. Así, el desarrollo de protocolos simples para la inmovilización y estabilización de enzimas se ha vuelto extremadamente importante en el campo de la biotecnología enzimática aplicada a la tecnología de alimentos¿Qué técnicas de inmovilización son las más efectivas y compatibles con diferentes procesos?
Las técnicas de inmovilización se definen como procesos en los que las enzimas se localizan en sus formas insolubles, utilizando soportes o no, conservando y en algunos casos mejorando su actividad y estabilidad. De esta manera, las enzimas inmovilizadas se pueden separar fácilmente del medio de reacción y se promueve su reciclabilidad y reutilización.
Las enzimas inmovilizadas y estabilizadas podrían reutilizarse durante largos períodos de tiempo en duras condiciones industriales, permitiendo así un proceso económicamente valioso, que también ofrece muchas ventajas, como un diseño simplificado del reactor y un control de la reacción.
Las técnicas de inmovilización se pueden clasificar en métodos irreversibles o reversibles. La inmovilización irreversible ocurre cuando un biocatalizador se une covalentemente a un soporte y, a menos que se destruya la actividad biológica de la enzima, la unión no se puede separar. Además, la inmovilización irreversible podría desarrollarse mediante encapsulación o reticulación sin utilizar soportes.
La inmovilización de enzimas del soporte se puede establecer mediante interacciones físicas o químicas. Por lo tanto, en la inmovilización reversible, las enzimas inmovilizadas se pueden separar del soporte en condiciones suaves. El último enfoque es muy atractivo, principalmente por razones económicas, ya que cuando la actividad enzimática disminuye, el soporte se puede reutilizar y reponer con una nueva enzima.
Desafíos técnicos o limitaciones al implementar enzimas inmovilizadas
Al elegir el método de inmovilización adecuado para cada aplicación y enzima prevista, se deben considerar los siguientes requisitos
- la preservación de la actividad enzimática manteniéndola lo más cerca posible de su estado nativo;
- garantía de la estabilidad de la biomolécula;
- selectividad y sensibilidad para el sustrato de interés;
- actividad enzimática máxima por unidad de matriz;
- bajo costo.
La elección del tipo adecuado de material para utilizar como matriz, portador o soporte para la inmovilización de enzimas es esencial para lograr la máxima carga de enzimas, que es el objetivo principal de cualquier proceso de inmovilización para desarrollar reacciones eficientes y rápidas.
Enzimas inmovilizadas en la industria alimentaria
La mayoría de los datos relacionados con la aplicación de enzimas inmovilizadas se limitan a experiencias de laboratorio debido a su difícil implementación en la industria alimentaria. Algunos de los ejemplos sobre usos de inmovilización de enzimas para la modificación de alimentos:
Las enzimas pectinolíticas se utilizan para la clarificación de jugos con el objetivo de eliminar la turbidez causada por la presencia de sustancias pécticas y almidón. A pesar de la actividad catalítica superior de la pectinasa, el uso de esta enzima en su forma libre presenta inconvenientes, como una menor estabilidad en condiciones de operación, la incapacidad de aislar el producto y la imposibilidad de ser repetida continuamente en un proceso industrial.
Estos problemas se pueden superar inmovilizando las enzimas, lo que aumenta la estabilidad del catalizador y ayuda a la reutilización continua del mismo. En este caso, se discute la aplicación de pectinasas inmovilizadas en la clarificación de jugos como alternativa a los procesos convencionales.
Se han estudiado con éxito varias enzimas, incluidas la galactosidasa, la catalasa, la pepsina y las peroxidasas, en relación con la capacidad de la inmovilización para aumentar la eficiencia de su aplicación en el procesamiento de diferentes productos lácteos.
La enzima galactosidasa se utiliza principalmente para procesar productos lácteos y tratar la intolerancia a la lactosa, una afección en la que el intestino delgado no puede digerir o descomponer toda la lactosa ingerida. En cuanto al proceso de elaboración del queso, el cuajo y las lipasas son esenciales para el desarrollo de un sabor característico
El uso de enzimas inmovilizadas en la fabricación alimentos funcionales y nutracéuticos ha aumentado debido al gran interés en estos nuevos productos. La tecnología de inmovilización se utiliza para aislar nutracéuticos e incorporarlos a alimentos comunes para mejorar su valor añadido.
La elección del tipo de enzima, el material de soporte, el método de inmovilización y la aplicación en la industria alimentaria influye en la economía general del proceso, que es un factor clave para comercializar con éxito un sistema enzimático inmovilizado.
El desarrollo y la optimización de nuevas estrategias de inmovilización para producir biocatalizadores altamente estables superarán los posibles inconvenientes asociados con la ampliación industrial.
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