Las enzimas pueden modificar y mejorar las propiedades funcionales, nutricionales y sensoriales de ingredientes y productos y, por lo tanto, encuentran amplia aplicación en el procesamiento y producción de todo tipo de productos alimenticios.

La industria de enzimas como la conocemos hoy es el resultado de un rápido desarrollo visto principalmente en las últimas cuatro décadas, gracias a la evolución de la biotecnología moderna. Las enzimas encontradas en la naturaleza se han utilizado desde la antigüedad en la fabricación de productos alimenticios. Estos procesos dependían de enzimas producidas por microorganismos de crecimiento espontáneo o enzimas presentes en preparaciones añadidas, como rumen de terneros o de la papaya. Las enzimas nunca se utilizaron en ninguna forma pura o bien caracterizada.

El desarrollo de procesos de fermentación durante la última parte del siglo pasado, buscando específicamente la producción de enzimas por medio de cepas de producción seleccionadas, hizo posible la fabricación de enzimas con preparaciones purificadas y bien caracterizadas, incluso a gran escala. Este desarrollo permitió la introducción de enzimas en los más variados procesos industriales.

El uso de tecnología de genes recombinantes mejoró aún más los procesos de fabricación y posibilitó la comercialización de enzimas que antes no podían ser producidas. Además, los últimos avances en la biotecnología moderna, introduciendo la ingeniería de proteínas y la evolución dirigida, revolucionaron aún más el desarrollo de enzimas industriales. Estos avances hicieron posible proporcionar enzimas a medida, exhibiendo nuevas actividades adaptadas a las nuevas condiciones de proceso, permitiendo una expansión adicional de su uso industrial. El resultado de ello es una industria altamente diversificada que todavía está creciendo en términos de tamaño y complejidad.

La mayoría de las enzimas industriales utilizadas actualmente son de acción hidrolítica, siendo utilizadas para la degradación de varias sustancias naturales. Las proteasas siguen siendo el tipo de enzima dominante, debido a su uso extensivo en la industria láctea. Varias carbohidrasas, principalmente amilasas y celulasas, usadas en las industrias de almidón y de panificación, representan el segundo mayor grupo.

Hoy en día, bacterias y hongos son explotados y utilizados para la producción comercial de una diversidad de enzimas. Varias cepas de microorganismos fueron seleccionadas o genéticamente modificadas para ampliar la eficiencia con la que se producen enzimas. Las tecnologías genéticas no sólo mejoraron la eficiencia con la que las enzimas pueden ser producidas, pero aumentaron su disponibilidad, redujeron sus costos y mejoraron su calidad. Además, a través de la ingeniería de proteínas, es posible, generar nuevas enzimas con estructuras modificadas que confieren nuevas propiedades deseadas, como mejor actividad o estabilidad térmica o, aún, la capacidad de trabajar en un nuevo sustrato o en un pH más alto.

La evolución dirigida es uno de los principales métodos actualmente utilizados por la ingeniería de proteínas. Esta técnica implica la creación de un gran número de nuevas variantes enzimáticas por mutación genética aleatoria y, posteriormente, su selección para identificar las variantes mejoradas. Este proceso se realiza repetidamente, imitando así los procesos naturales de evolución.

Hoy, la mayoría de las enzimas todavía se produce microbialmente; sin embargo, muchas de las enzimas no son más enzimas nativas, pero las versiones proyectadas. La creación de OGM implica el uso de tecnologías de ADN recombinante, a veces llamadas ingeniería genética, modificación/manipulación genética o procesamiento de genes.

La tecnología de ADN recombinante es considerada como uno de los mayores avances del siglo XX y establece las bases para la biotecnología moderna, englobando ingeniería de proteínas, ingeniería celular e ingeniería metabólica. Usando esta tecnología, se puede clonar un solo gen para facilitar la producción del producto génico, que puede ser una proteína o una enzima; reorganizar varios genes en un estado de fusión para bioconversiones eficientes; manipular los genes de las vías metabólicas de un organismo para producir, de forma eficiente, un producto específico; y crear celdas clonadas que se pueden cultivar.

La tecnología de ADN recombinante ha demostrado ser una herramienta poderosa en la producción eficiente de una enzima objetivo.

El uso de técnicas de ingeniería genética para mejorar la eficiencia y la calidad de la producción y desarrollar nuevos productos presenta claras ventajas para la industria y los consumidores, con grandes mejoras en la producción de enzimas, generando mejores productos y procesos.

La aplicación de microorganismos, como bacterias, levaduras y principalmente hongos, por la industria alimentaria llevó a una industria de alimentos altamente diversificada, con activos económicos relevantes.

Las enzimas microbianas desempeñan un papel significativo en diferentes procesos alimenticios, debido a la facilidad de producción y disponibilidad. Se utilizan principalmente por la industria alimenticia para optimizar el proceso, mejorar la eficiencia, calidad, plazo de validez y, lo más importante, para alcanzar las características organolépticas deseadas del producto final. En cuanto a la lactasa, la lipasa, la proteasa, la transglutaminasa, la asparaginasa y la pectinasa se emplean ampliamente para eliminar la lactosa, madurar el queso, ablandar la carne, minimizar la formación y aclaración de la acrilamida, otras enzimas como fitasa, lacase, el complejo de xilanasa y celulasa están ganando importancia en varias tecnologías de procesamiento de alimentos para mejorar la biodisponibilidad de minerales, minimizar los olores, estabilizar las bebidas y la producción de nutracéuticos.

En general, las enzimas se utilizan para tres propósitos, como aditivo, como ingrediente y para favorecer procesos relacionados con los productos lácteos, carnes, panificación, bebidas fermentadas y jugos.

Desde la primera aplicación de enzimas derivadas de origen vegetal o animal, los enzimólogos y biotecnólogos siguen desarrollando una gama cada vez más sofisticada de enzimas para aplicaciones específicas en alimentos.

Los avances recientes en genómica, metagenómica, proteómica, sistemas eficientes de expresión y técnicas emergentes de ADN recombinante facilitaron el descubrimiento de nuevas enzimas microbianas de la naturaleza (a través del genoma y del metagenoma) o por la creación (o evolución) de enzimas con propiedades catalíticas mejoradas. La tecnología de ADN recombinante es un método muy útil en tres aspectos: aumenta la producción de una enzima microbiana durante el proceso de fermentación; proporciona enzimas con nuevas propiedades adecuadas para procesos industriales, como termoestabilidad y capacidad de operación fuera del rango normal de pH; y produce enzimas a partir de microorganismos derivados de animales y vegetales.

Las tecnologías de secuenciamiento de ADN avanzaron mucho en los últimos años y un progreso importante en genes que sintetizan proteínas y, así, determinan que su función en organismos ha sido alcanzada.

Actualmente, las enzimas se utilizan en diversos productos y procesos alimentarios y nuevas regiones de aplicación se están introduciendo continuamente. El uso de enzimas microbianas en el procesamiento de alimentos ha adquirido gran importancia en los últimos años y la lista de sus potenciales aplicaciones está creciendo. Además de aumentar el valor nutricional, calidad y plazo de validez de productos alimenticios, las enzimas como biosensores y para la producción de nutracéuticos es un área de interés. Además de la optimización del proceso, mejorando las características organolépticas y el rendimiento, la aplicación de enzimas permite la reducción del impacto ambiental y la toxicidad de los residuos y aguas residuales generadas por la industria alimenticia. Además, los avances en la ingeniería metabólica de microorganismos dirigen hacia nuevos y eficientes sistemas de ingeniería de enzimas, que pueden ayudar a transformar la industria de alimentos en un proceso sostenible, orgánico y ambientalmente amigable.