Quimosina

Quimosina o renino es una proteasa que se encuentra en el cuajo. Es una endopeptidasa aspártica perteneciente a la familia MEROPS A1. Es producido por animales rumiantes recién nacidos en el revestimiento del abomaso para cuajar la leche que ingieren, lo que permite una mayor permanencia en los intestinos y una mejor absorción. Es ampliamente utilizado en la producción de queso. La quimosina bovina ahora se produce de forma recombinante en E. coli, Aspergillus niger var awamori y K. lactis como recurso alternativo.

Ocurrencia

La quimosina se encuentra en una amplia gama de tetrápodos, aunque se sabe que los animales rumiantes la producen en el revestimiento del abomaso. La quimosina es producida por las principales células gástricas de los mamíferos recién nacidos para cuajar la leche que ingieren, lo que permite una residencia más prolongada en los intestinos y una mejor absorción. Las especies no rumiantes que producen quimosina incluyen cerdos, gatos, focas y pollitos.

Un estudio informó haber encontrado una enzima similar a la quimosina en algunos bebés humanos, pero otros no lograron replicar este hallazgo. Los humanos tienen un pseudogen para la quimosina que no genera una proteína, que se encuentra en el cromosoma 1. Los humanos tienen otras proteínas para digerir la leche, como la pepsina y la lipasa.

Además del linaje de primates que conduce a los humanos, algunos otros mamíferos también han perdido el gen de la quimosina.

Reacción enzimática

La quimosina se utiliza para provocar la precipitación extensa y la formación de cuajada en la elaboración del queso. El sustrato nativo de la quimosina es la K-caseína, que se escinde específicamente en el enlace peptídico entre los residuos de aminoácidos 105 y 106, fenilalanina y metionina. El producto resultante es fosfocaseinato de calcio. Cuando se rompe el enlace específico entre los grupos hidrofóbicos (para-caseína) e hidrofílicos (glucopéptido ácido) de la caseína, los grupos hidrofóbicos se unen y forman una red 3D que atrapa la fase acuosa de la leche.

Las interacciones de carga entre las histidinas en la kappa-caseína y los glutamatos y aspartatos de la quimosina inician la unión de la enzima al sustrato. Cuando la quimosina no es un sustrato de unión, una horquilla beta, a veces denominada "el colgajo", puede formar enlaces de hidrógeno con el sitio activo, cubriéndolo y no permitiendo que se una más al sustrato.

Ejemplos

A continuación se enumeran el gen Cym de rumiante y el pseudogen humano correspondiente:

Quimosina recombinante

Debido a las imperfecciones y la escasez de cuajos microbianos y animales, los productores buscaron reemplazos. Con el desarrollo de la ingeniería genética, se hizo posible extraer genes productores de cuajo del estómago animal e insertarlos en ciertas bacterias, hongos o levaduras para que produzcan quimosina durante la fermentación. El microorganismo modificado genéticamente se elimina después de la fermentación y la quimosina se aísla del caldo de fermentación, de modo que la quimosina producida por fermentación (FPC) utilizada por los productores de queso no contiene ningún componente o ingrediente GM. FPC contiene la misma quimosina que la fuente animal, pero se produce de una manera más eficiente. Los productos FPC han estado en el mercado desde 1990 y se consideran la enzima ideal para la coagulación de la leche.

FPC fue la primera enzima producida artificialmente registrada y autorizada por la Administración de Drogas y Alimentos de los EE. UU. En 1999, alrededor del 60 % del queso duro estadounidense se fabricaba con FPC y tiene hasta el 80 % de la cuota de mercado mundial de cuajo.

Para 2008, aproximadamente entre el 80 % y el 90 % de los quesos fabricados comercialmente en EE. UU. y Gran Bretaña se fabricaban con FPC. La quimosina producida por fermentación más utilizada se produce utilizando el hongo Aspergillus niger o utilizando Kluyveromyces lactis.

FPC contiene únicamente quimosina B, consiguiendo un mayor grado de pureza en comparación con el cuajo animal. FPC puede brindar varios beneficios al productor de queso en comparación con el cuajo animal o microbiano, como un mayor rendimiento de producción, una mejor textura de la cuajada y un amargor reducido.