Procesamiento

Enzimas personalizadas permiten mejorar el olor de las proteínas de pescado en polvo

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By Milthon Lujan

Un modelo de la enzima mFMO (amarillo y azul), que muestra la ubicación de algunos de los aminoácidos modificados (rojo). La parte verde es un cofactor necesario para que funcione la enzima. Fuente: Rasmus Ree.
Un modelo de la enzima mFMO (amarillo y azul), que muestra la ubicación de algunos de los aminoácidos modificados (rojo). La parte verde es un cofactor necesario para que funcione la enzima. Fuente: Rasmus Ree.

En un nuevo estudio, los investigadores de NORCE muestran que se puede eliminar una sustancia química que hace que la proteína de pescado en polvo huela a pescado, lo que abre la puerta al uso de estas proteínas en batidos de proteínas y sustitutos de comidas.

La biotecnología ofrece la oportunidad para que los productores de productos del mar exploten mejor sus subproductos.

Una proteína en polvo, hecha de subproductos de pescado, se puede mejorar usando herramientas de precisión molecular llamadas enzimas. Los biotecnólogos de NORCE encontraron y desarrollaron enzimas con propiedades particularmente buenas para que los subproductos de la piscicultura y la pesca puedan aprovecharse mejor.

Las enzimas, en esencia, son catalizadores. Aumentan la velocidad de una reacción química, sin consumirse ellos mismos. Pueden ser increíblemente precisos y selectivos en las reacciones que catalizan. Sin embargo, muchas enzimas son muy sensibles a la temperatura y pierden su actividad alrededor de los 40 °C o más.

En el proyecto anterior a este estudio, aMASE, los investigadores encontraron una enzima que podía eliminar una molécula que causa el olor a pescado. Llevando su investigación un paso más allá, recientemente publicaron un artículo en la revista Applied and Environmental Microbiology, demostrando una variante de enzima llamada mFMO_20, que se ha mejorado haciéndola más resistente al calor.

“Empezamos con una enzima que es un catalizador eficaz, pero incapaz de tolerar altas temperaturas. Ahora tenemos una enzima que funciona mejor en condiciones de procesamiento. Esperamos que tal enzima sea de interés para los productores de productos del mar que deseen explotar aún mejor sus subproductos, para aumentar su rentabilidad”, dice el investigador de NORCE, Rasmus Ree.

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El trabajo se ha realizado en el marco del proyecto de la UE OXIPRO. Ree es coautora del estudio, que se realizó en colaboración con investigadores del CSIC en Madrid. Los otros investigadores de NORCE involucrados en el nuevo estudio son Marianne Goris, Pål Puntervoll y la directora de investigación Gro Bjerga.

“Nuestra ambición es diseñar un proceso enzimático que los productores de pescado y marisco puedan utilizar para hacer que su negocio sea más rentable y para mantener la mayor cantidad posible de biomasa de calidad alimentaria”, señala Ree.

Cuando se sacrifica el pescado se suele filetear, y mientras se vende el filete, el resto de la canal del pescado queda en forma de cabeza, estructura y tripas. Estos subproductos representan una gran fracción de la biomasa total. Gran parte de esta biomasa está en forma de proteínas con un excelente valor nutricional, que podrían tener un mayor valor económico si fueran más adecuadas para la alimentación.

“La forma en que se manejan estos subproductos ahora es que se muelen y se tratan con un tipo especial de enzima, llamada proteasa. Una proteasa corta las proteínas del pescado en trozos más pequeños. Este proceso se llama hidrólisis enzimática y lo que queda es un hidrolizado. Una vez completada la hidrólisis, las proteínas se secan y queda una proteína en polvo”, explica el investigador de NORCE.

Batidos de proteínas para deportistas o sustitutivos de comidas para personas mayores

“Esta proteína en polvo naturalmente sabe y huele a pescado, y por esa razón, no se usa mucho para la alimentación humana. En cambio, se utiliza para alimentación animal y comida para mascotas. Si pudiéramos hacer una proteína en polvo con un sabor neutro, podríamos usarla para cosas como batidos de proteínas para atletas o reemplazos de comidas para personas mayores u otras personas que tienen problemas para obtener suficiente nutrición de alta calidad. Esto es más económico y ambientalmente más sostenible que sacarlo de la cadena alimentaria para otros fines”, dice Ree.

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Por esta razón, el propósito de este proyecto ha sido encontrar una enzima que no solo elimine el olor a pescado, sino que también pueda funcionar en un proceso industrial que se lleva a cabo a una temperatura relativamente alta.

“Sabemos que un compuesto llamado trimetilamina (TMA) provoca gran parte del olor a pescado. Entonces, la estrategia que hemos elegido es usar una enzima que convierte el TMA en N-óxido de trimetilamina (TMAO), ya que el TMAO no tiene olor. TMAO existe en los peces de forma natural de todos modos. De hecho, el TMA entra en el hidrolizado porque después de sacrificar el pescado, las bacterias convierten el TMAO natural en TMA”.

Resuelta la estructura de esta variante de enzima.

En 2020, el grupo de investigación de Bjerga publicó un estudio que muestra que una enzima natural llamada monooxigenasa que contiene flavina (mFMO), aislada de una bacteria que consume metano, puede usarse para convertir TMA en TMAO en un hidrolizado de proteína de pescado.

“El proceso de hidrólisis ocurre a una temperatura bastante alta, 50-60 grados, por razones de higiene. mFMO no es estable a una temperatura tan alta. Hicimos algunos cambios en la enzima mFMO, utilizando un algoritmo avanzado que tiene en cuenta la forma y las propiedades de la enzima y sugiere modificaciones que podemos hacer para hacerla más resistente al calor”, dice Ree.

En colaboración con investigadores del CSIC, los científicos de NORCE resolvieron la estructura de esta variante enzimática. La estructura molecular de una enzima puede te Nos cuentan mucho sobre su función y, en este caso, pudieron ver que la variante tenía algunos cambios pequeños pero importantes en su superficie, lo que podría explicar por qué podía soportar el aumento de temperaturas.

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“Al final, pudimos demostrar que podemos usar la enzima mejorada en un hidrolizado hecho de proteína de salmón. Cuando aumentamos el calor hasta la temperatura del proceso, solo podía funcionar la nueva variante de enzima. ¡No solo eso, sino que funcionó mejor a una temperatura más alta que a una más baja! Esto nos dijo que la nueva variante de enzima puede manejar las condiciones del proceso industrial. Ahora queremos probarlo en otras materias primas, como bacalao y peces pelágicos, mientras continuamos optimizando la enzima”, dice Ree.

Referencia (acceso abierto)
Marianne Goris, Isabel Cea-Rama, Pål Puntervoll, Rasmus Ree, David Almendral, Julia Sanz-Aparicio, Manuel Ferrer, Gro Elin Kjæreng Bjerga. Increased Thermostability of an Engineered Flavin-Containing Monooxygenase to Remediate Trimethylamine in Fish Protein Hydrolysates. Applied and Environmental Microbiology, Vol. 89, No. 6. DOI: https://doi.org/10.1128/aem.00390-23

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