Eficacia, alternativas verdes y económicamente asequibles son características que todos buscamos en los productos de limpieza que utilizamos en nuestras industrias alimentarias. La innovación y el desarrollo de nuevos productos permiten avanzar en esta dirección, aportando nuevas soluciones para la limpieza y desinfección, mejorando así la seguridad, eficacia y sostenibilidad de estos procesos. La innovación en el campo de la detergencia y desinfección explora la aplicabilidad y rendimiento de nuevas tecnologías como pueden ser las enzimas, fagos o los extractos naturales.
En este post, vamos a centrarnos en las enzimas, proteínas que actúan como biocatalizadores, (aceleran reacciones químicas como la hidrólisis de biomoléculas). Debido a la gran diversidad de enzimas disponibles a nivel industrial y a la especificidad de las reacciones que catalizan, el uso de estas se ha extendido en muchos campos, entre ellos la producción de alimentos (por ejemplo: coagulación de la leche, potenciadores de sabor y textura de quesos, reducción de la consistencia de masas y la clarificación de zumos), la biotecnología, la biorremediación de aguas residuales, producción de biofuel, la detergencia e incluso en el ámbito de la cosmética (1).
En el campo de la detergencia, las características de las enzimas más interesantes son su actividad específica en valores de pH moderados y su biodegradabilidad. Además, su obtención es a partir de fermentaciones realizadas por microrganismos en cultivo, lo que permite la generación de estas a escalas suficientemente altas para su uso industrial (2). Con estas características, añadir enzimas en la formulación de detergentes es posible y viable, ya que además se requieren bajas cantidades de ellas para obtener el efecto deseado. Así, los detergentes enzimáticos pueden actuar específicamente sobre la suciedad u otros sustratos rompiéndolos en partículas más pequeñas y aumentando la eficacia del detergente.
El sector de la lavandería tiene más de 30 años de experiencia en el uso de detergentes enzimáticos (3), con resultados favorables en la eficacia, de eliminación de suciedad y también en la sostenibilidad del proceso. En este campo, se ha observado que el uso de enzimas ha permitido reducir el tiempo y la temperatura de los lavados causando un ahorro de energía y agua (4). En la industria alimentaria, el escenario es otro. Aunque el detergente enzimático representa una alternativa verde y de elevada eficacia a los convencionales, su uso para la limpieza general es reducido y los detergentes enzimáticos encuentran su nicho de mercado en aplicaciones concretas, como son la eliminación de biofilms o alérgenos y la limpieza de membranas.
Eliminación de Biofilms
Una de las aplicaciones más importantes de los detergentes enzimáticos en el ámbito alimentario es el control y eliminación de biofilms, debido al riesgo microbiológico que estos suponen para la industria alimentaria. Para entender el papel que juegan estos productos en la eliminación de biofilms, primero es necesario conocer qué son.
Los biofilms son estructuras microbianas que se forman sobre las superficies cuando los microorganismos se pegan a ellas y empiezan a agruparse, dividirse y secretar sustancias poliméricas extracelulares (EPS). Estas sustancias permiten a los microrganismos mantenerse pegados entre ellos y a la superficie y además crean una capa de protección a agentes físicos y químicos externos. Los biofilms, debido a esta capa de EPS, son estructuras muy difíciles de eliminar con detergentes y desinfectantes convencionales. Además, pueden albergar múltiples microorganismos patógenos como Listeria monocytogenes, Salmonella o Campylobacter, entre otros. Por lo tanto, su presencia supone un riesgo importante para la industria alimentaria.
Los biofilms encuentran ambientes ideales para su formación en puntos de las cadenas de producción de las industrias alimentarias; la formación de biofilms requiere: presencia de nutrientes, humedad y superficies donde adherirse. Con todo esto, el control de los biofilms está, cada vez más, ganando importancia dentro de los planes de higiene de las industrias alimentarias. Debido a la dificultad para eliminar los biofilms y la resistencia que presentan a los productos convencionales, se han desarrollado productos y protocolos de limpieza y desinfección específicos para lograr su eliminación utilizando, entre otras, la tecnología enzimática. En este caso, los detergentes enzimáticos presentan una combinación de enzimas que permiten romper la matriz EPS de los biofilms, actuando sobre las proteínas, lípidos y azúcares, los principales componentes del EPS. Romper la matriz de EPS supone eliminar la capa de protección de los biofilms y que los microorganismos albergados en su interior queden expuestos al medio exterior, de modo que, si se aplica un desinfectante, esté va a poder llegar a los microorganismos que formaban el biofilm, actuar sobre ellos, y eliminarlos (5).
Los detergentes enzimáticos utilizados en la industria alimentaria son detergentes neutros, no dañan a las superficies y son más seguros para los operarios. Además, son biodegradables y no dejan residuos. Se aplican, por lo general, a temperaturas entre 45-55°C y mediante los mismos equipos de generación de espuma o sistemas CIP que se utilizan para los detergentes convencionales. La temperatura de aplicación del producto es clave para los detergentes enzimáticos. Debido a que las enzimas son proteínas, si se aplica el detergente enzimático a temperaturas superiores a los 55°C, las enzimas pueden degradarse y dejar de funcionar. Por lo contario, si se aplica a temperaturas más bajas el rendimiento del producto no va a ser el esperado.
Existen distintos productos y protocolos para la eliminación de biofilms en función del tratamiento requerido. En este sentido, existen protocolos de choque y protocolos preventivos. Los primeros se aplican cuando se han detectado problemas con biofilms y se requiere una eliminación rápida de estos. El segundo se aplica para evitar la formación de nuevos biofilms o la reaparición de los mismos. Estos protocolos se diferencian en los productos que se usan o las concentraciones que se aplicadas y en la frecuencia de aplicación del producto, siendo los tratamientos de choque más concentrados en el tiempo y los preventivos aplicados de forma regular a una frecuencia determinada que puede ir de semanalmente a mensualmente, según el tipo de industria.
Eliminación de Alérgenos
Otra aplicación más reciente de los enzimáticos en la industria alimentaria se encuentra en la eliminación de alérgenos. Los alérgenos son proteínas procedentes de distintos alimentos y que causan una respuesta del sistema inmunitario de los consumidores que presentan alergia a ellos: alergias alimentarias.
En la actualidad, la presencia de alérgenos en alimentos y su declaración está regulada por la EU (reglamento (UE) 1169/2011). En el anexo II de este reglamento se describen los 14 alérgenos más importantes en alimentos (6). Dentro de estos alérgenos, el gluten, los lácteos, el huevo, los crustáceos, la soja, los frutos secos y los cacahuetes son algunos de los alérgenos frente a los cuales una mayor parte de la población presenta alergia. Restos de estas sustancias en un producto, puede desencadenar una reacción inmunológica a la persona afectada. Esta reacción adversa puede causar síntomas y situaciones muy graves de salud. Es por esta razón que la presencia de alérgenos no declarados en las etiquetas de los alimentos debe ser nula. Lo más apropiado sería poder garantizar la ausencia de estos alérgenos en los productos producidos, cosa que se puede lograr teniendo líneas específicas de producción y evitando la contaminación cruzada.
Como ya se ha indicado anteriormente en este blog en el artículo sobre la higiene y el control de alérgenos, una higiene correcta, especialmente incluyendo protocolos específicos para la eliminación de alérgenos, es de vital importancia para prevenir la contaminación cruzada de alimentos, especialmente en los casos en los que no es posible separar líneas de producción. Estos protocolos específicos requieren el uso de productos frente a alérgenos. Esto resulta no ser una labor fácil. En estos casos, de nuevo, las enzimas pueden aportar mucho. Los alérgenos son proteínas y por lo tanto se pueden romper mediante la acción de enzimas, ayudando a aumentar la eficacia de eliminación de alérgenos de los detergentes. Siempre es necesario verificar la no presencia de alérgenos en el área de protección cuando se cambia de producto. Si no se puede garantizar la ausencia de alérgenos, se tendrá que indicar correctamente la posible presencia del alérgeno en la etiqueta (etiquetado precautorio) siguiendo la normativa la establecida por la EU (reglamento (UE) 1169/2011), con el fin de lograr un nivel de protección de la salud de los consumidores alto y dotar del máximo de información a estos.
En la industria alimentaria, el uso de detergentes enzimáticos permite aumentar la seguridad del producto acabado, contribuyendo a evitar la presencia de biofilms y de alérgenos, de forma eficaz y más respetuosa con el medio ambiente.
Bibliografía
Chapman, J., Ismail., A. E. & Dinu, C. Z. (2018) Industrial Applications of enzymes: recent advances, techniques and outlooks. Catalyst 8 (238)
Kirk, O., Vedel Borchert, T. & Crone Fuglsang, C. (2002), Industrial enzyme applications. Current Opinion in Biothechnology 13: 345-351.
Kumar, D., Savitri, N., Thakur, N., Verma, R & Bhalla T.C. (2008) Microbial proteases and apllication oas Laundry detergent additive. Research Journal of Microbiology 3 (12): 661-672.
Olsen, H. S. & Falholt, P. (1998) The role of enzymes in modern detergency. Journal of Surfactants and Detergents 1: 555-567.
Delhalle, L., Taminiau, B., Fastrez, S., Fall, A., et al., (2020). Evaluation of enzymatic cleaning on food processing installations and food products bacterial microflora. Frontiers in Microbiology. Doi: 0.3389/fmicb.2020.01827
Reglamento (UE) 11669/2011 del Parlamento Europeo y del Consejo (25 Octubre 2011)
