Las enzimas, una alternativa bio al refinado de aceites
Daniela Lorena Lamas. Departamento de Química e Ingeniería Química. Planta Piloto de Ingeniería Química- CONICET – Universidad Nacional del Sur.
Desde sus inicios, la biotecnología ha revolucionado diferentes procesos productivos y ha hecho realidad muchas de las expectativas creadas en su entorno para la disminución del impacto ambiental. Entre los sectores donde ha tenido un particular desarrollo se destaca el sector alimentación, con una importante aplicación de la tecnología enzimática a la industria aceitera.
Los mercados internacionales de aceite comestible se caracterizan por la alta competitividad y las crecientes exigencias de calidad, lo que conlleva a la mejora de métodos para la caracterización y control de calidad de las materias primas, productos y subproductos, y a la implementación y desarrollo de tecnologías o métodos alternativos que beneficien las condiciones de procesamiento y almacenamiento del producto final.
La calidad y estabilidad del aceite de girasol resultan fundamentales para su aceptación y comercialización, éstas propiedades se ven influenciadas por la presencia de algunos componentes minoritarios como tocoferoles, ácidos grasos libres, fosfolípidos, ceras y metales que tienen propiedades antioxidantes y pro-oxidantes. Históricamente, estos componentes se eliminaban mediante procesos físicos o químicos, y en las últimas décadas se han investigado y desarrollado metodologías alternativas que además de ser eficientes y seguras no perjudican el medio ambiente.
En este sentido, una de las estrategias más competentes es la utilización de enzimas que son catalizadores biológicos altamente específicos, biodegradables y fácilmente removibles. En el año 1992, las empresas Lurgi y Röhm patentaron un proceso para eliminar los fosfolípidos presentes en el aceite, utilizando enzimas. Con el avance de la biotecnología, este proceso denominado desgomado enzimático protagonizó, en la última década, investigaciones mundiales. El objetivo principal se enfocó en lograr alta eficiencia en el proceso a través de la reducción de fosfolípidos, y un aumento en el rendimiento de aceite.
Aplicación enzimática
Durante las IX Jornadas Regionales de Estudiantes de Química e Ingeniería Química [1] desarrolladas en la Universidad Nacional del Sur de la ciudad de Bahía Blanca estudiamos, junto a un grupo de alumnos, el cambio producido por las enzimas sobre las características organolépticas del aceite crudo de girasol procesado.
Los ensayos de desgomado enzimático se realizaron en reactores batch en paralelo, utilizando dos enzimas comerciales diferentes, fosfolipasas y aciltransferasas, y una mezcla de las mismas. El agregado de enzimas se realizó cuando la temperatura del baño de agua conectado al sistema, marcó 50 °C. El análisis realizado reveló que las enzimas modificaban drásticamente el color, la apariencia y consistencia del aceite crudo, pero no afectaba el olor característico.
Paralelamente, en un trabajo reciente [2], fue resumido el efecto del desgomado enzimático sobre los metales y el color del aceite crudo, desarrollando un nuevo enfoque que considera la posibilidad de reducir las tierras de blanqueo necesarias para el proceso de decoloración. En dicho estudio se ha logrado comprobar que la intensa reducción de metales era consecuencia del arrastre de los mismos por parte de los fosfolípidos, componentes “blanco” de las enzimas utilizadas. La eliminación de ambos compuestos parecería ser responsable del cambio en la apariencia del aceite.
Por otro lado, el conocimiento de los componentes específicos que se eliminan durante este proceso permitió estudiar la influencia del mismo sobre calidad y estabilidad oxidativa del producto tratado. Asimismo la diversidad de enzimas comerciales, disponibles en el mercado gracias a la ingeniería genética, permite encontrar diferencias en el producto procesado. Esto constituye un beneficio si se conoce la materia prima de partida, ya que permite seleccionar con que enzima trabajar dependiendo de las condiciones iniciales y las características deseadas del producto final.
Las enzimas fosfolipasas han demostrado superioridad en la eliminación de trazas de metales con respecto de las aciltransferasas. Las enzimas aciltransferasas logran un mayor rendimiento de proceso cuando el aceite a tratar es rico en esteroles. Ambas enzimas manifestaron ser altamente efectivas al momento de actuar sobre los fosfolípidos.
La mezcla de enzimas se manifiesta como un verdadero punto medio entre las diferentes propiedades destacadas de cada una, mostrando una gran capacidad de eliminación de metales, y buen rendimiento del aceite rico en esteroles. Este proceso muestra varias ventajas con respecto de los procesos tradicionales, ya que no se requieren altas temperaturas, en algunos casos las enzimas se pueden reciclar y reutilizar, y el agua de desecho se presenta en un volumen ínfimo, lo que constituye una tecnología amigable con el medio ambiente.
Conclusiones
Los últimos avances en este tipo de procesos demuestran que la combinación de enzimas es la mejor alternativa para el rendimiento de aceite y la eliminación de sustancias no deseables. Hoy, la ingeniería genética está en pleno desarrollo, y el diseño de biocatalizadores para ser aplicados a nivel industrial es una de las temáticas claves para la mejora de procesos a gran escala. Esta técnica moderna permite “diseñar enzimas” siendo capaz de aislar los genes de interés de una enzima determinada, combinarlos con la de otra enzima de utilidad; e insertarlos en un microorganismo recombinante con capacidad de reproducción inmediata.
La tendencia futura utilizando esta herramienta podría intentar lograr el efecto de la combinación de dos o más enzimas en una sola cepa. Con esta mirada, la biotecnología sería capaz de estudiar los catalizadores biológicos idóneos para remover todos los componentes indeseables, y unificarlos en una sola célula enzimática, a fin de refinar aceites comestibles en pasos mínimos con tecnologías limpias. De este modo, es de esperar que en años venideros el uso de biocatalizadores sea aún más importante de lo que lo es hoy.
Referencias:
1. IX Jornadas Regionales de Estudiantes de Química e Ingeniería Química de la Universidad Nacional del Sur, “Alternativas Bio al Procesamiento de Alimentos: Análisis y Conclusiones”. Agosto de 2013.
2. DL LAMAS, GH CRAPISTE, DT CONSTENLA “Physicochemical characterization of crude and enzymatic degumming sunflower oil.” 15th Latin American Congress and Exhibition on Fats and Oils - /AOCS/ Santiago de Chile, Chile, 20 a 23 de Agosto de 2013. Contacto: [email protected]