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TRANSGLUTAMINASA, una Herramienta Innovadora en la Industria Alimentaria

Bogotá, Octubre 2010

¿QUÉ ES LA TRANSGLUTAMINASA?

• Enzima transferasa • Reacción de acil-transferencia • Modifica las características de las proteinas

¿QUÉ ES LA TRANSGLUTAMINASA?  Mayoría de las enzimas substratos específicos:

catalizan la HIDRÓLISIS de

AMINOÁCIDOS LIBRES

PROTEÍNA PROTEASA

 TG

cataliza la POLIMERIZACIÓN de proteínas: Lys

Gln

PROTEÍNAS Gln

Lys

TG

Lys Gln

Gln Lys

Enlaces - Reacción

TG

Transglutaminasa:

Mecanismo de enlaces cruzados Group g Carbonyl de Glutamina

Grupo e Amino de Lisina

| | GLN-C-NH2 + H-N-LYS | || | | H O TG

| | GLN-C-N-LYS || | | | O H

NH3

DISTRIBUCIÓN EN LA NATURALEZA MAMÍFEROS

AVES

Humanos, ganados, cerdos …

Gallinas molleja y sangre

hígado, corazón, riñones y sangre

MICROORGANISMOS VEGETALES

PESCADOS

Arvejas, girasol, bróculi, espinaca …

Camarón, ostiones, salmones, atún, ostra … muslos y huevas

hojas y flores

TG EN EL HOMBRE

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

HISTORIA Producida por Fermentación - Streptoverticillium mobaraense • 1.980 Inicio de los estudios sobre la aplicación de la TG, extraída del hígado de conejo de Indias y plasma bovino, en la modificación de proteínas.

• 1.989 Ajinomoto Co. inicia la producción y comercialización de la TG, como preparación enzimática, ACTIVA® TG.

PRODUCCIÓN DE LA ACTIVA® TG MICROORGANISMO

DEXTRINA

MICROORGANISMO

ETANOL

NUTRIENTES ALMIDÓN

FERMENTACIÓN

CONDENSADOR

SEPARADOR

PRECIPITADOR

ETANOL

ACTIVA® TG

SEPARADOR ADITIVOS

TG MEZCLADOR

MOLINILLO

SECADOR A VACÍO

PROPIEDADES BÁSICAS DE LA TG

Estructura primaria; Actividad Ca+2 independiente; Actividad enzimática x pH; Actividad enzimática x temperatura; Tasa de reacción; Desactivación; Desempeño de la TG en las proteínas.

ESTRUCTURA PRIMARIA DE LA TG CADENA SIMPLE DE POLIPEPTIDOS, COMPUESTA POR 331 AMINOÁCIDOS

SH SH

CH2 NH2 CH COOH

CISTEÍNA CENTRO ACTIVO DE LA TG

ACTIVIDAD Ca+2 INDEPENDIENTE

 MAMÍFEROS: Ca+2 dependiente

 MICROORGANISMOS: Ca+2 independiente

FÁCIL UTILIZACIÓN EN LOS ALIMENTOS PROCESADOS

ACTIVIDAD ENZIMÁTICA X pH pH óptimo = 7

100

Actividad (%)

80

60

40

20

0 2

3

4

5

6

pH

7

8

9

10

11

12

ACTIVIDAD ENZIMÁTICA X TEMPERATURA Temperatura óptima = 50 °C 100

Activity (%)

80

60

40

20

0 0

10

20

30

40

50

60

70

80

Temp (ºC) La TG está activa a temperaturas mayores de 0 °C. Debajo de 0 °C la TG está en estado de latencia.

TASA DE REACCIÓN LA REACCIÓN DE LA TG OCURRE EN FUNCIÓN DE:  BINOMIO TIEMPO X TEMPERATURA: - Cuanto mayor la temperatura, menor es el tiempo de reacción; - Usual para productos cárnicos: 4 horas a 5 °C.  TIPO DE ALIMENTO: - Disponibilidad de las proteínas.

 PROPIEDADES FÍSICAS DESEADAS.

Tiempo de reacción y temperatura: Velocidad de reacción La velocidad de reacción de la enzima TG para obtener el mismo resultado va a variar en función de la relación tiempo y temperatura; por ejemplo para un producto con un pH de 6,0, a 50 ℃ llevaría 10 minutos.

Temperatura (°C) 5 15 20 30 40

Tiempo 240min 105min 70min 35min 20min

DESACTIVACIÓN Temperatura: Desnaturalización de la proteína por el binomio tiempo x temperatura. Ejemplo: Desactivación de la TG en Salchichas (3 cm de diámetro) Temperatura interna (o C)

Tiempo necesario para la desactivación

65 70 75 80

2h o más 15 min 5 min 1 min

Reactivos externos: Modificación del grupo SH de la cisteína (CENTRO ACTIVO). Ejemplo: OXIDACIÓN DEL GRUPO SH POR CONTACTO CON EL OXÍGENO.

DESEMPEÑO DE LA TG EN LAS PROTEÍNAS Alimento Leche

Proteína Caseína α-Lactoalbumina ß-Lactoglobulina

Reatividad

Reacciona muy bien Reacciona bien Reacciona en determinadas condiciones

Huevo Trigo

Clara Yema Glúten Colágeno

Carne

Gelatina Miosina Actina

Soja

Generalmente no reacciona

EFECTOS DE LA TG EN LAS PROTEÍNAS  Capacidad de unión por enlaces cruzados;  Viscosidad / Estabilidad de emulsión;

 Capacidad de formación de gel;  Resistencia física;

 Estabilidad térmica;  Capacidad de retención del agua.

VISCOSIDAD/ESTABILIDAD DE EMULSIÓN AUMENTO DE LA VISCOSIDAD DEL MEDIO

EMULSIÓN MÁS ESTABLE

100000

Viscosidad (cP)

10000 1000 100 10 1 0

1

2

3

4

5

Conc. T G (U/g proteína)

Solución de caseinato incubado a 55 °C por 1 hora Concentración de la proteína: 8%

CAPACIDAD DE FORMACIÓN DE GEL Proteína con baja capacidad de formación de gel [ formará gel

TG

Ejemplo: solución de caseinato de sodio

Proteína capaz de formar gel [ gel proteico más TG firme Ejemplo: gel de surimi

SIN TRATAMIENTO TÉRMICO

CASEINATO DE SODIO

FORMACIÓN DE GEL

RESISTENCIA FÍSICA Proteína con baja capacidad de formar gel:

Tensión de Ruptura (g)

100 80 60 40 20 0 0

2,5

5

7,5

10

12,5

15

17,5

20

Conc. T G (U/g proteína)

Gel de caseinato incubado a 37 °C por 1 hora, pH 6,5 Concentración de la proteína: 10%

RESISTENCIA FÍSICA Proteína capaz de formar gel:

Gel de surimi - 1,5 U/g de proteína

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. Ejemplo: Gelatina

NIVEL DE TG (U/g DE PROTEÍNA)

TEMPERATURA DE LA SOLUCIÓN ALCALINA (°C)

0

20

40

FLUÍDA

GEL

80

FLUÍDA

GEL

120

FLUÍDA

GEL

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

GELATINA SIN TG

CON TG

T = 80 °C

GELATINA SIN TG

CON TG

T = 80 °C t = 20 min

GELATINA SIN TG

CON TG

T = 80 °C t = 30 min

CAPACIDAD DE RETENCIÓN DEL AGUA

Sineresis (0 U/gp=100%)

100

Sineresis (0 U/gp=100%)

90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

0

1

3

5

10

Concent ración de TG (U/g prot eína)

Yogurt tratado con TG, incubado a 25 °C por 2 h

PREPARACIONES ENZIMÁTICAS ACTIVA®  Las preparaciones contienen transglutaminasa y otros ingredientes (aditivos);

 Cada preparación enzimática es desarrollada para obtener el efecto deseable para cada aplicación.

Proteína, almidón, lactosa, maltodextrina, etc.

TG

APLICACIONES GENERALES - ACTIVA® ACTIVA® BF ACTIVA® GS

PRODUCTOS CÁRNICOS

ACTIVA® MP/YG

PRODUCTOS LÁCTEOS

ACTIVA® STG-M

PASTAS

GELATINAS

PROT. VEGETALES

APLICACIONES - PRODUCTOS CÁRNICOS  REESTRUCTURADOS;  EMBUTIDOS: - Emulsiones – Salchicha / Mortadela; - Chorizos; - Salame;

- Inyectados o no – Jamones / Paleta.  PRODUCTOS CON BAJO CONTENIDO DE SODIO Y DE GRASA.

REESTRUCTURADOS

 La unión ocurre independientemente de calentamiento, congelación, sal y fosfato;  Agrega valor a las materias primas;  Permite la obtención de porciones controladas;  Posibilita la reestructuración de recortes y trozos de carne resultando un producto de apariencia similar a la carne in natura.

REESTRUCTURADOS - CARNE DE RES

4 h a 5°C

REESTRUCTURADOS - CARNE DE RES

4 h a 5°C

REESTRUCTURADOS CARNE DE RES

REESTRUCTURADOS - CARNE DE RES

REESTRUCTURADOS - CARNE DE POLLO

REESTRUCTURADOS - CARNE DE POLLO

REESTRUCTURADOS - CARNE DE POLLO

REESTRUCTURADOS

+

+ TG

REESTRUCTURADOS - CARNE DE CERDO

REESTRUCTURADOS - CARNE DE CERDO

D

REESTRUCTURADOS - PESCADOS

REESTRUCTURADOS – PRODUCTOS PESCADOS

EMBUTIDOS – SALCHICHA / MORTADELA

 Mejora textura, elasticidad y apariencia del producto final;  Permite la utilización de materias primas de baja funcionalidad;  Reduce la pérdida durante el proceso de cocción;  Confiere una textura uniforme sin la presencia de grietas ni burbujas;

Salchicha / MORTADELA

EMBUTIDOS - CHORIZO CHORIZO  Mejora textura y apariencia del producto final;  Proporciona la obtención de un producto más homogéneo;  Aumenta la cohesión de la masa;  Permite la utilización de materias primas de baja

funcionalidad;

 Aumenta la jugosidad;

CHORIZO

CHORIZO

SIN TG

CON TG

EMBUTIDO - SALAME

 Puede reducir el tiempo de maduración;  Firmeza adecuada obtenida en menor tiempo;  Mejora la rebanabilidad del producto;  No interfiere en el desarrollo del pH, actividad de agua y pérdidas en el secado.

SALAME

ANALISIS DE FIRMEZA

REBANADORA

SIN TG

CON TG

EMBUTIDOS - INYECTADOS O NO JAMÓN / PALETA

 Mejora la rebanabilidad  Reducción de merma durante el tajado.  Mejora la textura Elasticidad Firmeza  Permite la reducción de la proporción de fosfatos y sal. Reducción de costo.

Mejoría en la rebanabilidad (corte), union y estabilidad Beneficios del uso de ACTIVA® WM: 1.

Mejora la union inter e intramuscular – especialmente entre tejidos conectivos (grasa y tendón).

2.

Mejora la rebanabilidad – especialmente con rebanadas delgadas.

3.

Se reduce la varianza y pérdida en corte de rebanadas. Problema típico de estabilidad en una rebanada de jamón cocido SIN ACTIVA® WM

Rebanada de jamón cocido CON ACTIVA® WM

Comparación en los rendimientos durante el proceso industrial de cortar el jamón cocido

En el jamón con ACTIVA® WM (ACTIVA ® S) se reduce en 6.49% la pérdida durante el corte de jamones si se compara con el “jamón común “grupo control“. Pérdida mediana de rebanadas: -Con ACTIVA® WM / S: 0.35 % -Sin ACTIVA® WM/ S: 6.84 %

Efecto de estandarización de ACTIVA ® WM (ACTIVA S)

Ordenación [%]

-

porcentaje de rebanadas no-conformes durante el proceso industrial

20 15 10 5 0 1

2

3

4

5

6

Jamón cocido de 1 a 6

Muestra con ACTIVA® WM

Muestra Sin ACTIVA® WM

Tensile strength(g) a la tensión (g) Resistencia

Mejora la calidad de la carne PSE Resistencia a la tensión Tensile strength

160 140

Carne normal pH mediano 6.20

Carne PSE pH mediano 5.38

120 100 80 60 40 20 0 0

0.05 0.1 TG-H-NF adding ratio(% in product) TG-H-NF Tasa de adición(% de producto)

0.15

Análisis de textura (resistencia a la tensión de corte) con 40% de extensión en jamón ahumado de lomo de cerdo. Analizador de Textura:TA-XT2, Velocidad del probe 1mm/sec, Muestra de prueba rebanada de 1.5mm

TG mejora la calidad de la carne PSE y ayuda a la estandarización de la producción

ANÁLISIS DE COSTO – JAMÓN (65%) INGREDIENTES Carne de cerdo Proteína aislada de soja Sal Azúcar Polifosfato de sodio Carragenina Condimento ® Glutamato monosódico – AJI-NO-MOTO Mezcla de nitrito/nitrato Antioxidante Água ® ACTIVA BF TOTAL

Estándar (%) 60,60 2,00 1,20 0,80 0,50 0,50 0,50 0,30 0,25 0,25 33,10 -

Teste 1 (%)

Teste 2 (%)

Salmuera P (%)

Salmuera T1/T2 (%)

58,00 2,00 1,20 0,80 0,50 0,50 0,50 0,30 0,25 0,25 35,68 0,015

58,00 2,00 1,20 0,80 0,50 0,50 0,50 0,30 0,25 0,25 35,67 0,03

5,08 3,05 2,03 1,27 1,27 1,27 0,76 0,63 0,63 84,01 -

4,76 2,86 1,90 1,19 1,19 1,19 0,71 0,60 0,60 84,96 0,04 - 0,08

100,00

100,00

100,00

100,00

100,00

-

-4%

-3%

REDUCCIÓN DE COSTO

Firmeza

Elasticidade 480 460

420

399

400 380 360

349

350

Extensão 65% 0% ACTIVA®

Extensão 70% 0,015% ACTIVA®

340 320 Extensão 70% 0,03% ACTIVA®

Força (g)

Força (g)

440

10600 10400 10200 10000 9800 9600 9400 9200 9000 8800 8600 8400 8200

9894

9152 8642

Extensão 65% 0% ACTIVA®

Extensão 70% Extensão 70% 0,015% ACTIVA® 0,03% ACTIVA®

Mejor textura, ¡menos costo!

BAJO CONTENIDO DE SODIO Y GRASA

 Mejora la textura;

 Mejora las propiedades físicas;

Aplicación de ACTIVA® en jamones Muestra Sin fosfatos

TG

Características Seco, se deshilacha, falta mordida. Es fácil de romper, poco elástico Un poco seco (no como anterior) jugoso, con textura, más elástico, como fibra de carne

Sin fosfatos + TG

Sin fosfatos

REDUCCIÓN SODIO y COSTO - JAMONADA Estándar (%)

Teste 1 (%)

Teste 2 (%)

Pierna de cerdo – moído (disco de 3 furos) Trozos sin graza – moído (disco de 5 furos) Proteína aislada de soja Fécula de yuna Polvo de colágeno Condimento sin sal Cloreto de sódio Cloreto de potásio ® Glutamato monosódico – AJI-NO-MOTO Azúcar Mezcla de nitrato/nitrito Polifosfato de sódio Antioxidante Carragenina Colorante carmim de cochonilha Água ® ACTIVA BF

INGREDIENTES

38,00 26,50 2,00 2,00 1,50 1,00 0,75 0,45 0,30 0,25 0,25 0,25 0,25 0,20 0,02 26,28 -

36,00 26,50 2,00 2,00 1,50 1,00 0,75 0,45 0,30 0,25 0,25 0,25 0,25 0,20 0,02 28,26 0,015

36,00 26,50 2,00 2,00 1,50 1,00 0,75 0,45 0,30 0,25 0,25 0,25 0,25 0,20 0,02 28,25 0,03

TOTAL

100,00

100,00

100,00

-

- 1,2%

-0,5%

REDUÇÃO DE CUSTO

Firmeza

360

9200

340

9000

9023 8861

8800

320

305

300 280 261

Força (g)

Força (g)

Elasticidade

8600 8400

260

8000

240

7800

Extensão 55% 0% ACTIVA®

Extensão 60% 0,015% ACTIVA®

8283

8200

263

Extensão 60% 0,03% ACTIVA®

50% menos sodio, sin reducir la textura, ¡Y con menos costo!

Extensão 55% 0% ACTIVA®

Extensão 60% 0,015% ACTIVA®

Extensão 60% 0,03% ACTIVA®

Recordemos Transglutaminasa - Un nuevo concepto: “REDUCIR COSTOS” - Mejora la rebanabilidad - Reduce las pérdidas por merma en corte - Creación de nuevos productos E-Mail: [email protected]