En el campo de la biotecnología, existen muchas aplicaciones industriales que dan como resultado productos biotecnológicos que utilizamos a diario en casa. Algunas de ellas son aplicaciones de la ciencia de los alimentos que utilizan enzimas para producir o mejorar la calidad de diferentes alimentos.
En la industria láctea, algunas enzimas son necesarias para la producción de quesos, yogur y otros productos lácteos, mientras que otras se utilizan de forma más especializada para mejorar la textura o el sabor. A continuación se describen cinco de los tipos de enzimas más comunes y su función en la industria láctea.
La leche contiene proteínas, específicamente caseínas, que mantienen su forma líquida. Las proteasas son enzimas que se añaden a la leche durante la producción de queso para hidrolizar las caseínas, específicamente la caseína kappa, que estabiliza la formación de micelas y evita la coagulación. Cuajo y renina son términos generales para cualquier enzima que se utilice para coagular la leche. Técnicamente, cuajo también es el término que se utiliza para el revestimiento del cuarto estómago de un ternero.
La enzima más común que se aísla del cuajo es la quimosina. La quimosina también se puede obtener de otras fuentes animales, microbianas o vegetales, pero la quimosina microbiana autóctona (de hongos o bacterias) no es eficaz para elaborar queso cheddar y otros quesos duros.
La escasez de cuajo de ternera ha impulsado la ingeniería genética de la quimosina microbiana mediante la clonación de genes de proquimosina de ternera en bacterias. La quimosina modificada genéticamente puede estar involucrada en la producción de hasta el 70% de los productos de queso. Si bien el uso de enzimas modificadas genéticamente salva la vida de los terneros, presenta problemas éticos para quienes se oponen a comer alimentos preparados con GEM.
Además de las caseínas, la leche contiene distintos tipos de proteínas. La leche de vaca también contiene proteínas del suero, como la lactoalbúmina y la lactoglobulina. La desnaturalización de estas proteínas del suero mediante proteasas da como resultado un yogur más cremoso. La destrucción de las proteínas del suero también es esencial para la producción de queso.
Durante la producción de quesos blandos, el suero se separa de la leche después de cuajarla y puede venderse como un suplemento nutricional para el culturismo, la pérdida de peso y la reducción de la presión arterial, entre otras cosas. Incluso ha habido informes sobre el uso del suero dietético en terapias contra el cáncer y su papel en la inducción de la producción de insulina en personas con diabetes tipo 2.
Las proteasas se utilizan para producir proteína de suero hidrolizada, que es proteína de suero descompuesta en secuencias polipeptídicas más cortas. El suero hidrolizado tiene menos probabilidades de causar reacciones alérgicas y se utiliza para preparar suplementos para fórmulas infantiles y usos médicos.
La lactasa es una enzima glicósido hidrolasa que descompone la lactosa en sus azúcares constituyentes, galactosa y glucosa. Sin una producción suficiente de enzima lactasa en el intestino delgado, los seres humanos se vuelven intolerantes a la lactosa, lo que provoca molestias (calambres, gases y diarrea) en el tracto digestivo tras la ingestión de productos lácteos.
La lactasa se utiliza comercialmente para preparar productos sin lactosa, en particular leche, para estas personas. También se utiliza en la preparación de helado, para lograr un producto más cremoso y con un sabor más dulce. La lactasa se prepara generalmente a partir de la especie Kluyveromyces de la levadura y de la especie Aspergillus de los hongos.
La enzima catalasa ha encontrado un uso limitado en un área particular de la producción de queso. El peróxido de hidrógeno es un oxidante potente y tóxico para las células. Se utiliza en lugar de la pasteurización, al elaborar ciertos quesos como el suizo, para preservar las enzimas naturales de la leche que son beneficiosas para el producto final y el desarrollo del sabor del queso.
Estas enzimas se destruirían con el calor elevado de la pasteurización. Sin embargo, los residuos de peróxido de hidrógeno en la leche inhibirán los cultivos bacterianos necesarios para la producción del queso, por lo que deben eliminarse todos los rastros de este. Las enzimas catalasas se obtienen normalmente de hígados bovinos o de fuentes microbianas y se añaden para convertir el peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno molecular.
Las lipasas se utilizan para descomponer las grasas de la leche y dar sabores característicos a los quesos. Los quesos de sabor más fuerte, por ejemplo, el queso italiano Romano, se preparan utilizando lipasas. El sabor proviene de los ácidos grasos libres que se producen cuando se hidrolizan las grasas de la leche. Las lipasas animales se obtienen del cabrito, el ternero y el cordero, mientras que la lipasa microbiana se deriva de la fermentación con la especie de hongo Mucor meihei .
Aunque existen lipasas microbianas para la elaboración de queso, son menos específicas en cuanto a las grasas que hidrolizan, mientras que las enzimas animales se decantan más por las grasas de longitud corta y media. Se prefiere la hidrólisis de las grasas de cadena corta porque da como resultado el sabor deseado de muchos tipos de queso. La hidrólisis de los ácidos grasos de cadena más larga puede dar como resultado una sensación jabonosa o la ausencia total de sabor.