Enzimas recombinantes y microorganismos modificados para producir alimentos

Desde hace miles de años los seres humanos han utilizado los hongos, bacterias y enzimas recombinantes para la producción de alimentos y bebidas fermentadas de gran importancia alimenticia e incluso social y cultural, tales como la leche, quesos, vinos, panes, cervezas y otros.

En la actualidad, la aplicación de la biotecnología ha producido un alto desarrollo en este tema, sobre todo en alimentos y bebidas fermentados.

Muchos de los microorganismos utilizados se han mejorado genéticamente y también se ha obtenido una gran gama de enzimas recombinantes de gran utilidad para este sector; esto por medio de la introducción de nuevos genes, o bien, a través de la modificación de sus funciones metabólicas.

Tales modificaciones son beneficiosas para la industria alimentaria, pues esto permitiría utilizar microorganismos que se ajustan mejor a los procesos tecnológicos, optimización de los resultados, disminución de los tiempos de producción, o bien, se podría mejorar características organolépticas de los productos elaborados.

 

Microorganismos

 

Se ha hecho uso de algunas bacterias y levaduras para la obtención de alimentos a escala industrial (vino, cerveza, pan), siendo esta una de las aplicaciones más antiguas de la biotecnología. En las últimas décadas, se ha llevado a cabo procesos de selección de las mejores cepas y se han desarrollado grandes industrias y economías con base en ellas.

La biotecnología microbiana provee los métodos para manipular genéticamente a los microorganismos cultivados a gran escala cuya mejora de características da lugar a nuevos productos microbianos.

Según el Instituto Internacional de Ciencias de la Vida (ILSI Europa), al año 2003 no se había aprobado el uso de microorganismos modificados genéticamente para su utilización en productos alimentarios (Ejemplo: yogures y queso) en los cuales se encontrarían como organismos viables.

La mayoría de estas cepas se inactivan durante el proceso de producción del alimento y no suelen estar presentes como organismos viables en el producto final. Por ejemplo, las cepas de levadura Saccharomyces cerevisiae se utilizan tradicionalmente de una forma amplia en la producción de pan, cervezas, vinos y sake.

Sin embargo, desde el año 1990 se aprobó en el Reino Unido el uso y el mejoramiento de las características de cepas usadas tanto en fermentación de bebidas como en la producción de pan, favoreciendo la industria alimenticia.

Se han modificado bacterias lácticas que portan genes de otros organismos, de forma que mediante su uso es posible controlar, e incluso acortar, los tiempos de maduración de los quesos sin pérdida de calidad.

En el caso de las levaduras, se han generado levaduras panaderas modificadas genéticamente que incrementan el volumen y la vida útil del pan que producen, e incluso algunas de ellas evitan problemas de salud laboral ligadas al uso de enzimas durante la panificación.

En vinos se han construido levaduras vínicas modificadas genéticamente que al fermentar rinden caldos con aroma más afrutado, una característica organoléptica muy apreciada por el consumidor, o que incrementan la concentración de compuestos como el resveratrol (polifenol), supuestamente implicados en la mejora de la circulación sanguínea3.

Además del campo de los alimentos y bebidas fermentadas, existe una amplia categoría en la industria alimentaria en que se utilizan los microorganismos o productos de ellos.

 

Enzimas recombinantes

 

Existen distintas enzimas de interés industrial que pueden obtenerse mediante la utilización de plantas o a partir de microorganismos, con el uso de la ingeniería genética. Cuando una enzima nueva es identificada en un microorganismo, el gen que codifica para la misma puede ser transferido a alguna bacteria de la cual se conoce mucho, y que es utilizada comúnmente en la industria cervecera y panadera, tales como Bacillus, Aspergillus y Sacharomyces.

Su manipulación es segura, son de crecimiento rápido y de esta manera se puede producir mayor cantidad de dicha enzima en el tanque de fermentación.

El concepto de transferencia de un gen que codifique para esa enzima de interés es el mismo que se aplica a las plantas mediante el uso de diversas técnicas biotecnológicas, para crear plantas que funcionen como biofactorías

Aunque no se utilizan microorganismos modificados genéticamente (MMG) en productos alimentarios, muchas enzimas empleadas en la producción alimentaria se obtienen ahora a partir de MMG producidos a escala en sistemas de fermentación. El MMG se separa del producto o de la enzima antes de que ésta sea utilizada en el procesado del alimento.

El producto obtenido, la enzima recombinante, es de mayor pureza, lo cual contribuye a una mejor calidad del producto. Además, la producción tan abundante de enzimas, asegura un suministro adecuado de estas, y se reduciría su extracción a partir de las fuentes convencionales.

Un ejemplo de esto es el caso del gen de la quimosina del ternero (una enzima de los estómagos de los terneros que se utiliza en la producción de queso). Ésta se introdujo en microorganismos de uso alimentario, como el hongo Aspergillus.

La producción anual de queso en el 2003 fue de 14 millones de toneladas y para esto se requiere 56.000 kg de quimosina, lo que equivale a 70 millones de toneladas de estómago de terneros. Sin embargo, con la producción de esta enzima utilizando microorganismos, se reduce la cantidad de terneros sacrificados para obtener la quimosina.

Actualmente también se producen mediante MMG unas 40 enzimas alimentarias (Cuadro 3), esto se puede comparar con las más de 150 enzimas microbianas utilizadas en la producción de alimentos. Actualmente se puede notar un uso continuo de microorganismos y enzimas recombinantes en muchos procesos a escala de la industria alimentaria. Esto, debido a la demanda y necesidad de grandes cantidades de estos insumos lo cual requiere que se reduzcan los costos de producción, sin perder la calidad.

Por lo tanto, la incorporación de las técnicas biotecnológicas no reemplazaría los métodos convencionales e insumos utilizados, sino más bien complementaría de manera positiva en la mejora y optimización de las prácticas actuales. En el futuro, el uso que se haga de los microorganismos modificados y las enzimas recombinantes en el dominio de la tecnología de alimentos, estará determinado por la valoración de los riesgos y los beneficios asociados a este tipo de tecnologías.

 

Referencias

1. Association of Manufaturers and Formulators of Enzyme Products (Amfep). 2007. List of commercial Enzymes. Disponible en: http://www.amfep.org/list.html

2. Biesgen, C.; Hillebrand, H.; Herbers, K. (2002). Technical enzymes produced in transgenic plants. Phytochemistry Reviews 1, 79-85.

3. Genoma España / CIAA-PCM. 2005. Biotecnología en el sector alimentario. Documento de Divulgación. Genoma España, España. pp 6-16.

4. Madigan, M.; Martinko, J.; Parker, J. 2003. Brock: Biología de los microorganismos. Prentice Hall, 10 Ed. Madrid, España. pp 956-961.

5. Robinson, C. 2003. Alimentos y Tecnología de modificación genética: Salud y seguridad en el consumidor. ILSI Europe. pp 27-31.

 

Por Giovanni Garro M. y Ka Lai Lam C.