Aplicación de la transglutaminasa microbiana en quesos frescos de coagulación ácida y de coagulación enzimática

Resumen

Las propiedades nutricionales y sensoriales han hecho del queso un producto altamente consumido a nivel mundial. El hecho de facilitar la conservación de los componentes de la leche en su matriz supuso la introducción del queso en la dieta humana, y con el tiempo se han desarrollado una gran cantidad de variedades, con diversos sabores y texturas, determinadas además por las costumbres y culturas de las diferentes regiones del mundo. Esto ha llevado a un incremento importante en su consumo desde finales del siglo pasado, así como a la búsqueda de nuevas herramientas que permitan optimizar la producción quesera y, al mismo tiempo, dar solución a un importante problema medioambiental provocado por la incorrecta disposición final del suero con una gran carga de materia orgánica, que resulta de la elaboración del queso y que ha ido en aumento con la expansión de la industria quesera mundial. Con los recientes avances en el campo de la biotecnología y la búsqueda de alternativas que permitan optimizar los procesos de la industria alimentaria, la Transglutaminasa Microbiana (MTGasa) ha resultado un enfoque novedoso, con un gran potencial para el desarrollo de nuevos productos y para la mejora de la calidad y la funcionalidad de los ya existentes. Su capacidad para catalizar reacciones de transferencia del grupo acilo entre el grupo -carboxamida de residuos de glutamina presentes en péptidos y proteínas, y una variedad de aminas primarias, permiten la formación de diferentes productos en función de las moléculas involucradas. De las tres reacciones principales que puede catalizar la MTGasa, la de mayor interés para su aplicación en el sector alimentario es la del entrecruzamiento de proteínas, lo cual puede provocar cambios importantes en el comportamiento de las macromoléculas de la matriz alimentaria. En la leche, las proteínas susceptibles de ser tratadas con MTGasa son las proteínas séricas y las caseínas. Estas últimas constituyen un excelente sustrato para la enzima, debido a que casi no poseen una estructura secundaria, lo cual facilita el acceso a los residuos aminoacídicos de la proteína implicados en la reacción enzimática, haciéndola más vulnerable a la acción de la MTGasa. En contraste, la naturaleza globular de las proteínas séricas hace que tiendan a ser sustratos menos reactivos con la enzima, llegando a interaccionar únicamente bajo condiciones que favorezcan su despliegue total o parcial. Estudios acerca de la aplicación de la MTGasa en quesos indican que el tratamiento con esta enzima permitiría incrementar el rendimiento de la cuajada y mejorar algunas de sus características. En este sentido, el objetivo de esta tesis doctoral fue evaluar la aplicación de la MTGasa producida por la empresa BDF Natural Ingredients en la elaboración de quesos frescos tanto de coagulación ácida como enzimática y de un queso análogo, a partir de sus efectos en el rendimiento quesero y en la calidad del producto final, básicamente en cuanto a composición química y textura, tomando como referencia el tratamiento sin MTGasa. Los perfiles electroforéticos de la fracción caseínica de los quesos junto con su microestructura se evaluaron con la finalidad de analizar la implicación de la enzima en los cambios observados. El tratamiento enzimático con MTGasa de los quesos frescos permitió la obtención de valores de rendimiento superiores, en comparación con las muestras Control. En el caso de los quesos de coagulación ácida, se incrementó el rendimiento en una relación dependiente de la concentración de MTGasa aplicada en el rango ensayado, llegando a valores de hasta un 19% respecto al Control. Este incremento se dio gracias a una mayor retención de agua y a la menor pérdida de proteínas asociadas a la fracción de finos. Esto se tradujo, además, en la obtención de quesos más nutritivos, debido a su mayor contenido en proteína, aunque tanto en relación a la composición como a la mayoría de parámetros analizados, la sobredosificación de la enzima conlleva un retroceso en las mejoras obtenidas. En los quesos de coagulación enzimática, el efecto de la MTGasa fue evaluado según el momento de adición de la MTGasa durante el proceso de producción (previa o conjuntamente a la adición del agente coagulante) y para tres tipos de cuajo diferentes. Para todos ellos, el tratamiento con MTGasa también incrementó el rendimiento respecto al Control, sin importar el momento de adición; tampoco se observó un patrón de comportamiento distinto en función del tipo de cuajo empleado. En este caso, el incremento en el rendimiento se debió exclusivamente a una mayor retención de agua. En los análogos de queso no se evaluó el rendimiento ya que las condiciones de proceso no conllevan una pérdida de producto durante la elaboración. Las propiedades de textura también se vieron afectadas por la incorporación de la MTGasa al proceso de producción de los quesos. En cuanto a los de coagulación ácida, se obtuvo un incremento en la dureza de los quesos tratados bajo cualquier dosis de enzima aplicada, aunque se comprobó que la dosis óptima de enzima sería de 0.4 g de MTG·L-1, a partir de la cual se obtendría un retroceso en las mejoras obtenidas tanto en la textura del queso como también en otros parámetros. Por el contrario, los quesos de coagulación enzimática presentaron una disminución en la dureza en comparación con los quesos Control, probablemente debido a que la mayor retención de agua no se acompañó de una mejora en la recuperación de proteína. En ambos tipos de queso, las micrografías SEM estuvieron en sintonía con los cambios observados en las propiedades de textura y de composición química debido al tratamiento con MTGasa. En todos los casos, los efectos de la adición de la MTGasa mencionados, se vieron corroborados por modificaciones en los perfiles electroforéticos SDS-PAGE de los quesos tratados, en los cuales se evidenció la formación de polímeros de alto peso molecular debido al entrecruzamiento de las proteínas por acción de la MTGasa. Por lo tanto, se puede concluir que la aplicación de MTGasa en la elaboración de quesos frescos tanto de coagulación ácida como enzimática tuvo un impacto positivo en el rendimiento quesero y en las características del producto final gracias a la mejora en la microestructura del queso como consecuencia de la actividad polimerizadora de la enzima. En cuanto a los análogos de queso fresco de coagulación enzimática elaborados tanto con CHY-MAX como con Fromase, los efectos beneficiosos del tratamiento con MTGasa sobre las características del producto final fueron menos evidentes a pesar de que las reacciones de entrecruzamiento entre proteínas lácteas por acción de la MTGasa se observaron claramente en los perfiles electroforéticos correspondientes. Aun así, para ambos cuajos, permitió mejorar su textura. En cuanto a la sinéresis, se vio reducida solo en los análogos elaborados con CHY-MAX. Sin embargo, a pesar de haberse presentado una mejora en los análogos experimentales de queso de Burgos, las características resultantes distan de las típicas y deseadas por los consumidores en un queso de coagulación enzimática. Probablemente, una mejora en las condiciones de procesado, sobre todo relacionadas con la etapa de homogeneización de los ingredientes lácteos, pueda traducirse en un mayor impacto del tratamiento con MTGasa en ese tipo de productos.