Uso de TG (transglutaminasa) en yogures y quesos

AGENDA • Transglutaminasa • TG en los productos lácteos • Queso • Yogur

Transglutaminasa

TRANSGLUTAMINASA ¿Qué es la Transglutaminasa? TG es una enzima Transglutaminasa (TG)

Lys

TG

Gln

PROTEÍ PROTEÍNAS Gln


Enzima transferasa
Cataliza la reacción acil-transferasa
Cataliza POLIMERIZACIÓN de proteínas

Lys

PROTEÍ PROTEÍNAS (ENLACES CRUZADOS)

Lys

Gln

Gln

Lys

TRANSGLUTAMINASA Mecanismo de Reacción • Cataliza la formación de un enlace covalente entre aminas primarias y el grupo gamma-carboxiamida de proteína o péptido unido a una glutamina.

TG

TRANSGLUTAMINASA Enlaces cruzados entre Gln y Lys formados por la reacción con TG

Gln Lys inter-molecular cross-link intra-molecular cross-link

Lys Gln Lys Gln

Amino ácidos Cadenas Proteínas

TRANSGLUTAMINASA TG tiene la capacidad de formación de gel

Solución de caseinato de sodio

Gel de caseinato de sodio

TRANSGLUTAMINASA Estabilidad Térmica • Enlaces covalentes formados por TG son estables a los cambios de temperatura • La TG fortalece la estructura del gel proteico mejorando la estabilidad térmica del gel NIVEL DE TG (U/g DE PROTEÍ PROTEÍNA)

Ejemplo: Gelatina TEMPERATURA DE DE LA LA SOLUCI ÓN ALCALINA (° SOLUCIÓ (°C)

0

20

40

FLUIDA

GEL

80

FLUIDA

GEL

120

FLUIDA

GEL

Cambio visual de la gelatina (10% de proteína) después de 30 min en una solución alcalina a diferentes temperaturas.

TRANSGLUTAMINASA Estabilidad Térmica - Gelatina GELATINA SIN TG

CON TG

T = 80 °C

GELATINA SIN TG

T = 80 °C

CON TG

t = 20 min

GELATINA SIN TG

T = 80 °C

CON TG

t = 30 min

TRANSGLUTAMINASA Distribución en la Naturaleza MAMÍ MAMÍFEROS

AVES

Humanos, ganados, cerdos …

Gallinas molleja y sangre

hígado, corazó corazón, riñ riñones y sangre

MICROORGANISMOS VEGETALES

PESCADOS

Arvejas, girasol, bró bróculi, espinaca …

Camaró Camarón, ostiones, salmones, atú atún, ostra … caballa y huevas

hojas y flores

FACTOR XIII – uno de los factores responsables por la coagulación sanguínea

TRANSGLUTAMINASA Descubrimiento de la TG de Ajinomoto • Ajinomoto Co., Inc. descubrió un microorganismo que produce la transglutaminasa (TG) en 1987.

• Hemos establecido un método de producción (fermentación por uso del microorganismo Streptoverticillium mobaraense) e introdujimos las preparaciones de TG bajo el nombre comercial ACTIVA ® TG en 1993. • En 1997, la TG ganó un importante premio de la Fi Europe (Food Ingredients Europe): “El ingrediente alimentario más innovador“

TRANSGLUTAMINASA Especificidad de la TG (sustratos) La TG reacciona con diversos tipos de proteínas de los alimentos

TRANSGLUTAMINASA Relative activity (%)

Relative activity (%)

Condiciones Óptimas de la TG 100 80 60 40 20

100 80 60 40 20

0 2

3

4

5

6

7

pH

8

9 10 11 12

0 0

10 20 30 40 50 60 70 80

Temp (ºC)

•

TG actúa en una amplia gama de pH y temperatura.

•

El rango de pH óptimo es de aproximadamente pH 5-8.

•

El rango de temperatura óptima es de aproximadamente 40-60° C.

TRANSGLUTAMINASA Residual activity [%]

Estabilidad de la TG – pH y temperatura 100

100

80

80

60

60

40

40

20

20

0

0 2

4

6

8

pH

10

12

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90

Temp. [ºC] (holding time: 10 minutes at pH 7).

• TG es inestable a bajo y alto pH • TG es inactivada en altas temperaturas

TRANSGLUTAMINASA Temperatura BINOMIO TIEMPO X TEMPERATURA Temperatura

Tiempo

5°C

240 min

15°C

INACTIVACIÓN ENZIMÁTICA Temp. Interna

Tiempo para Inactivación

105 min

65°C

2h o más

20°C

70 min

70°C

Dentro de 15 min

30°C

35 min

75°C

Dentro de 5 min

40°C

20 min

80°C

Dentro de 1 min

*La misma extensión de la reacción a un pH de 6,0 y 50 ℃ durante 10 minutos

*Tiempo requerido para la inactivación en salchichas (3 cm de diámetro) por calentamiento.

TRANSGLUTAMINASA Seguridad y Regulación Directriz las normas de seguridad (Guía para la enzima alimentaria, el Comité Científico de la Alimentación Humana, serie 27) • • • •

Toxicidad aguda (ratas) Toxicidad subaguda (ratas, perros) Mutagenicidad Los residuos de antibióticos

Otras pruebas de seguridad • Alergenicidad • Patogenicidad de microorganismo productor

TRANSGLUTAMINASA Seguridad y Regulación ACTIVA® TG es la única TG en el mundo que tiene: •Generally Recognized As Safe (GRAS) en Estados Unidos (autorizado el uso en carne, leche y pescados) •La aprobación oficial en Canadá •La aprobación oficial en France* •Processing aid status in EU* Con estas y varias otras aprobaciones en el mundo, ACTIVA® TG se ha utilizado con seguridad en diversas aplicaciones de alimentos en el mundo durante las ultimas 2 décadas. * Francia y Dinamarca tienen su propia regulación enzimática. Además de estos 2 países, Transglutaminasa es considerada como “Processing Aid” en países de la UE bajo la Directiva (89/107/EEC), al igual que otras enzimas alimentarias.

TRANSGLUTAMINASA Preparaciones ACTIVA ® • Cada preparación de ACTIVA® fue desarrollada para adaptarse perfectamente a los efectos requeridos necesarios para su aplicación.

Caseinato Lactosa, Maltodextrina, etc.

 Uso/Aplicación del cliente  Calidad Constante

TG Ingrediente clave

Estabilidad de almacenamiento Absorbedor Oxígeno

TRANSGLUTAMINASA ACTIVA® GS ACTIVA® BF

ACTIVA® MP/YG

PRODUCTOS CÁRNICOS

ACTIVA® STG-M

PASTAS

PRODUCTOS LÁCTEOS

TG EN LOS PRODUCTOS LÁCTEOS

Transglutaminasa en Leche TG enlaces cruzados • κ-, β- y αs- caseinas • enlaces se forman en el interior y entre las micelas de caseína • β-lactoglobulina y α-lactalbúmina sólo las formas desnaturalizadas.

Inhibidor de la TG • Existe, pero aún no identificado. • Tratamiento térmico (superior a 76 ° C)

Transglutaminasa en Leche Reactividad en la proteína de leche Tiempo de reacción

Reactividad Na-Caseinato Caseina Alpha-Lactalbumin ß-Lactoglobulin

+++ ++ + -/+

° 25°C : 40°C : 50°C :

6-8 C : 12-20 hrs 4 hrs 3 hrs 1 hr

Transglutaminasa en Leche Productos Lácteos

Transglutaminasa en Leche Posible aplicaciones YOGUR: mejora la textura

Queso: incremento del rendimiento

LECHE

TG tratamiento

helado: mejora la textura

Bebida láctea: mejora la estabilidad

SMP, WMP : funcionalización

Transglutaminasa en Leche Posible aplicaciones YOGUR: mejora la textura

Queso: incremento del rendimiento

LECHE

TG tratamiento

Helado: mejora la textura

Bebida láctea: mejora la estabilidad

SMP, WMP : funcionalización

Transglutaminasa en Leche Preparaciones para productos lácteos 100U/g preparación Buena solubilidad en la leche 100U/g preparación Eficaz en leche fresca o pasteurizada

Uso recomendado de la ACTIVA® 0.5 ~ 2 U/g de proteína de la leche

0.015 ~ 0.06 % ACTIVA® para la leche

Transglutaminasa en Leche Reactividad de la Transglutaminasa en la leche

 Leche posiblemente contiene inhibidor(es) contra TG  Actividad del inhibidor desapareció por tratamiento térmico Actividad TG no se utiliza plenamente en la leche fresca o pasteurizada

Transglutaminasa en Leche Reactividad de TG en leche (1U/g-p)

ACTIVA® YG Patente EP 1 749 447 A1

Diferencia entre ACTIVA® YG y MP sin tratamiento

LTLT

HTST

UHT

ACTIVA MP

no efectiva

no efectiva

no efectiva

efectiva

ACTIVA YG

efectiva

efectiva efectiva efectiva

LTLT HTST UHT

～ ℃ 30min. ～ ℃ 15～30sec. ～ ℃ 2～6sec.

Baja temp. Mucho tiempo 62 65 Alta temp. Poco tiempo 72 75 Ultra Alta temp. 120 135

QUESO

QUESO Efecto de la Transglutamina en el queso • Aumento del rendimiento • Mejora de la feteabilidad de quesos, reduciendo las mermas; • El mantenimiento de la calidad durante la vida útil; • Reducción de sinéresis en queso tipo fresco. • Aumento de la textura (firmeza)

Transglutaminasa Queso Glico macro péptido

κ-caseina

Decomposición de K caseina PASO 1

（

）

Ca 2+

Cuajo- quimosina Sub micela

Para Micela de Caseina

（GMP)

κ-caseina

TG REALIZA ENLACES COVALENTES ENTRE LISINA Y GLUTAMINA, FORTALECIENDO LA COAGULACION Y LOS ENLACES

ADICIÓN DE TG La polimerización se produce a través de enlaces hidrofóbicos o enlaces “cross link” con Ca

QUESO Proyecto en colaboración con LATU OBJETIVO Estudiar el efecto de la enzima transglutaminasa (TG) ACTIVA YG en la producción de queso danbo.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1.Determinar la dosis óptima de enzima a utilizar 2.Determinar el mejor momento de incorporación de la enzima en la fabricación del queso 3.Determinar si se obtienen mejoras de rendimiento y de textura en el queso dambo al ser fabricado usando la enzima

QUESO Resultados 107% 105%

97%

Hubo un aumento de los rendimientos de 7% y 5% en las concentraciones de 0,5 y 1,0 U/gp de TG respectivamente, cuando son comparados al queso sin enzima

QUESO Resultados

QUESO Resultados A pesar de encontrarse valores más elevados de lo esperado de humedad en los quesos, los valores de actividad de agua presentaron una tendencia a disminuir con el tiempo de maduración de los quesos

QUESO Resultados FETEABILIDAD Los quesos con concentración de 0,5U y 1U TG/ gp presentaron en casi todos los tiempos del estudio más facilidad para fetearse, con menos número de fetas rotas y más facilidad para enrollar. En los quesos “blanco” estos resultados fueron obtenidos en muy pocos casos.

VENTAJAS PARA LA INDUSTRIA CON EL USO DE TRANSGLUTAMINASA Mejor feteabilidad de los quesos Disminución de pérdidas

QUESO Resultados La elasticidad aumentó significativamente para una mayor concentración de enzima utilizada. No se observaron variaciones significativas en el tiempo.

Mantenimiento de la calidad durante el shelf-life >> beneficio para cadena de frío

×

ѵ

QUESO Efecto de la TG en queso tipo Feta

TG 0u/gp

TG 1.5u/gp

・ ・

TG incrementa el rendimiento incrementa la firmeza

QUESO TG puede trabajar en cualquier queso, incluso en el queso fundido o madurado Varias patentes/ literaturas están indicando que TG puede ayudar al aumento del rendimiento de los quesos edam, cheddar, cottage, etc.

Retención de la forma de queso fundido con el calentamiento PERO TG tiene que ser utilizado con cuidado el queso que debe ser muy flexible y elástico … Ejemplos: mozzarella, oaxaca, etc…

Yogur

YOGUR Beneficio de la TG en yogur  Aumenta la fuerza de gel/ viscosidad del yogur  Reducción del costo • Optimización de la proteína • Optimización de los estabilizantes  Aumenta la estabilidad física a través de la reducción de la sinéresis  Aumenta la cremosidad/textura más suave • Hace a los productos bajos en grasa, más ricos

YOGUR ¿Cómo utilizar la preparación ACTIVA para yogur? Método de Pre-incubación

Leche + milk Milk+Powder Leche en Polvo

Homogenization Homogeneización

Mantener la Leche fría

Tratamiento Térmico Heating and Cooling y Refrigeración

Enfriamiento Cooling

Mezclado con Mixing with starter “Starter”

Packaging Embalaje

℃

Fermentation at 42 Fermentación ~ 42ºC

Método Junto con el Cultivo

yoghurt YOGUR

YOGUR Cómo utilizar la preparación ACTIVA para yogur 1. Método Junto: Adecuado para Yogur “cuchareable” (Set Yogurt)

• Añadir la ACTIVA MP o YG junto con el cultivo • (La reacción de la TG acontece durante la fermentación) 2. Método de Pre-incubación: Adecuado para Yogur Batido (Stirred Yogurt)

• Añadir la ACTIVA YG a la leche antes del tratamiento térmico • Mantener la leche por el tiempo necesario: Temperatura fría: ~ 20hrs Temperatura caliente: ~ 1 hora • Tratamiento térmico de la leche ( TG es inactivada)

YOGUR Efecto de la TG en yogur Breaking strength (g)

Breaking strength (g)

Textura (Día 1 y 7)

 Reduction of protein(SMP) decreased yoghurt gel firmness  La Firmeza fue incrementada por la adición de ACTIVA®

YOGUR Efecto de la TG en yogur descremado ACTIVA® YG puede reducir la proteína SMY with TG-YG

SMY without TG

Yogurt (40/60 casein-WP adding ratio) TG dosage: 1.0 U/g protein Incubation: 180 min; 42 C

°

∆ = 0.5%

∆ = 1%

ACTIVA YG tiene el potencial de reducir en 0.5 – 1% proteína manteniendo la buena textura

YOGUR Efecto de la TG en yogur de leche entera ACTIVA® YG puede reducir la proteína

WMY with TG-YG

WMY without TG

∆cProtein = 0.7% Yogurt (40/60 casein-WP adding ratio) TG dosage: 1.0 U/g protein Incubation: 180 min; 42 C

°

ACTIVA YG tiene el potencial de reducir en más de 0.7% la proteína

YOGUR Producción del Yogur “cuchareable” sin añadir proteína y con aplicación de la ACTIVA® MP Gel strength of yoghurt 3.5% Fat


ACTIVA® MP tiene el potencial de reemplazar toda la materia seca adicional y alcanzar mayor fuerza de gel, como con la leche descremada en polvo.




El yogur muestra una mayor estabilidad frente a la sinéresis.




El yogur muestra una textura cremosa.




No hay cambios en la textura durante el tiempo de almacenamiento. Producto estable durante la vida útil.

Breaking stress (g)

70 60

after 1 day

50

after 7 days

40 30 20 10 0 Control

1.4% SMP

0.02% ACTIVA MP

0.034% ACTIVA MP

Ventajas: Reducción de costos mediante la eliminación de todas las proteínas adicionales. Fuerza de gel igual o mejor comparado al estándar Puede ser utilizado para todos los yogures con contenido de grasa 0,1 ~ 3,5% con el mismo efecto

Efecto de la TG en yogur

YOGUR

YOGUR Efecto de la TG en yogur

YOGUR Efecto de la TG en yogur

¡GRACIAS! Claudio Pagani [email protected]