Proteínas vegetales al alza

Debido a la demanda de mercados como el orgánico o vegano, y por los costos que implica la producción de proteína animal, hoy se estudian novedosas fuentes proteínicas para la dieta.
Las proteínas son macroelementos fundamentales en la dieta humana, ya que constituyen los elementos de construcción de los tejidos, hormonas, enzimas y, en general, del plasma celular. Se estima que alrededor del 15% del consumo calórico en la dieta debería ser aportado por las proteínas. Las principales fuentes de proteína suelen ser la carne, el huevo, la leche y las semillas leguminosas. Las proteínas animales, si bien tienen mejor biodisponibilidad para el ser humano, se consideran costosas desde el punto de vista económico y energético, ya que implica la crianza de animales que consumen grandes cantidades de vegetales antes de redituar como fuentes de proteína.

Debido a ese factor y a la demanda específica de mercados como el vegetariano, vegano, orgánico, etcétera, muchos investigadores se han enfocado en desarrollar fuentes alternativas de proteína, económicas, de alta calidad y con propiedades funcionales que permitan su utilización en una variedad de alimentos como ingredientes o, bien, su consumo directo.

Actualmente, las investigaciones se enfocan en su funcionalidad, procesamiento y aplicaciones industriales más que en aspectos de inocuidad, como la eventual presencia de contaminantes, factores antinutritivos, alérgenos, y la acumulación y transformación de sustancias en las matrices proteínicas durante el procesamiento.

Dentro de las fuentes vegetales, las algas, quinua y leguminosas, son consideradas por algunos tecnólogos en alimentos como las fuentes alternativas de proteína más fuertes, capaces de disminuir el consumo de carne, reducir el desperdicio, ser autosustentables y capaces de alimentar a la creciente población mundial.

Legumbres como frijol, chícharo, garbanzo y lenteja son excelentes alternativas libres de gluten, veganas, no alergénicas, no-OGM, autosustentables y amigables con el ambiente. Algunas compañías han desarrollado sustitutos de carne y huevo a partir de proteína de chícharo. Por otra parte, las fuentes animales de proteína incluyen a los insectos y novedosas técnicas biotecnológicas de cultivo de tejido muscular in vitro, que produce “carne cultivada”.

ALGAS
Comprenden un grupo amplio de organismos fotosintéticos, distintos de las plantas terrestres. Se pueden clasificar como microalgas y macroalgas en función de su composición celular y el ambiente en que se desarrollan mejor. Las algas son muy interesantes por su alto contenido en fibra alimentaria (33-50% peso seco), y de proteínas (10-47%). Se estima que algunas variedades de algas (2% de las conocidas) pueden generar toxinas, que se acumulan en crustáceos, moluscos y peces cuando éstos las ingieren, y que afectan al ser humano cuando consume estos mariscos (intoxicación paralizante por moluscos, diarrea por mariscos, etcétera). En algunos países, algas que han demostrado su inocuidad, ya se utilizan como alimento para animales, en tanto que otras se encuentran en estudio para mostrar su seguridad como alimento humano.

Las microalgas (organismos unicelulares) de los géneros Spirulina, Navicula, Chaetoceros, Chlorella, Haematococcus, Nannochloropsis, Crypthecodinium, Nitzchia, Tetraselmis y Scenedesmus, se utilizan para alimentar pollo y peces de granja. Arthrospira, Spirulina, Chlorella spp., Dunaliella salina, y Aphanizomenon están aprobadas para uso humano en países como China, Estados Unidos, Alemania o Australia, principalmente en suplementos alimenticios o aditivos. Algunos riesgos de inocuidad asociados a microalgas incluyen alérgenos, toxinas, microorganismos patógenos, pesticidas y metales pesados.

Por su parte, las macroalgas son organismos complejos, multicelulares, que pueden cosecharse directamente del lecho marino, pero también son ampliamente cultivadas principalmente en Japón y Francia. Algunas especies que ya son estudiadas para usarse como alternativas alimentarias incluyen Eisenia bicyclis, Ascophyllum nodosum, Ulva rigida, Fucus vesiculosis, Monostroma sp., Laminaria sp., Enteromorpha sp., Microspora floccosa, Undaria pinnatifida, Palmaria palmata, Hizikia fusiforme, Porphyra sp., Cladophora glomerata, e Himanthalia elongata. Los peligros asociados a estas algas son radiactividad, yodo, metales pesados, dioxinas y pesticidas.

LENTEJA DE AGUA
Las lentejas de agua son pequeñas plantas acuáticas flotantes, pertenecientes a los géneros Lemna, Spirodela, Wolffia, y Wolfiella, distribuidas en todo el mundo. Crecen mejor en zonas templadas y tropicales, aunque algunas especies resisten temperaturas extremas. Esta planta se ha utilizado para suplementar la alimentación en carpa y tilapia de granja, pollo, pato, animales domésticos, cerdos e incluso rumiantes.

El concentrado de proteína de lenteja de agua contiene de 65 a 70% de proteína y tiene un perfil de aminoácidos favorable para los peces. Además, tiene otras características como la alta palatabilidad y la ausencia de factores antinutricionales, que lo convierten en un componente potencial interesante incluso para alimento humano. En pequeñas comunidades rurales del sur de Asia, la lenteja de agua es parte de la dieta, particularmente Wolffia arrhiza se utiliza en un platillo llamado “khai-nam,” en Birmania, Laos, y la región norte de Thailandia.

Los peligros asociados a la lenteja de agua como alimento, incluyen la eventual presencia de metales pesados, fenoles, pesticidas, dioxinas y patógenos. Patógenos como Escherichia coli o Clostridium botulinum podrían contaminar la lenteja de agua que se cosecha de cuerpos de agua expuestos a descargas fecales.

CANOLA
La semilla de canola (Brassica napus) se ha venido utilizando como alimento para ganado y pescado de granja por varios años. La pasta de canola, residuo después de la extracción del aceite, contiene de 38 a 40% de proteína cruda. Como alimento humano, las proteínas de la canola tienen propiedades interesantes que podrían sustituir otros ingredientes típicos de varias formulaciones, sin embargo, hasta el momento solamente Canadá, Estados Unidos (donde cuenta con declaración GRAS) y Japón han desarrollado aplicaciones, debido principalmente a limitaciones tecnológicas en relación a factores antinutritivos y propiedades organolépticas; por ejemplo, el contenido de ácidos fenólicos en alimentos de canola es hasta 5 veces mayor en comparación de sus similares de soya.

Los peligros químicos relacionados a los aislados proteínicos de canola incluyen la potencial presencia de toxinas naturales (ácido erúcico y glucosinolatos), alérgenos, residuos de pesticidas, solventes residuales, metales pesados, dioxinas, aflatoxinas y acrilamidas. Su potencial alergénico deriva de la similitud de sus proteínas con las de la mostaza, que es uno de los 14 alérgenos obligatorios a declarar en etiqueta por la legislación europea.

CHÍCHAROS (GUISANTES)
Dado el aprovechamiento tan eficiente del nitrógeno por parte de las leguminosas, como el chícharo, esta sencilla legumbre es una pujante y prometedora fuente de proteínas. El grano de chícharo (guisante) se caracteriza por su alto contenido proteico (de 18 a 28% en función de la variedad y origen) y energético (35 a 48% de almidón). Su contenido en fibra bruta es de 4 a 8% en función primordialmente del tamaño de la semilla.

A diferencia de otras semillas, el chícharo está libre de alérgenos y gluten, lo que la hace una excelente alternativa para alimentos nutritivos para todo tipo de consumidor. Se espera un incremento en el consumo de chícharos a una tasa anual de 10%. Por principio, se han desarrollado mezclas de proteína aislada de chícharo con soya diseñadas para emular las propiedades de sabor, textura y nutrición de la carne.

QUINUA
Es otra fuente alternativa de proteína que llegó para quedarse. Se trata de un antiguo grano cultivado y consumido desde hace siglos en la región Andina de América del Sur, y cuya popularidad sigue en ascenso. Ya existen en el mercado más de 1500 productos basados en este grano. La cantidad de proteínas en la quinua depende de la variedad, con un rango comprendido entre un 10 y 17% de su parte comestible. Aunque generalmente tenga una mayor cantidad de proteínas en relación con la mayoría de granos, la quinua se conoce más por la calidad de las mismas. La proteína está compuesta por aminoácidos, ocho de los cuales están considerados esenciales para niños y adultos.

INSECTOS
Son tal vez la forma de vida con más especies distribuidas en el planeta. Los insectos con potencial para aplicaciones en alimentos, incluyen a los grillos (Gryllodes sigillatus), escarabajos y sus larvas (Alphitobius diaperinus), tenebrios (Tenebrio molitor), langostas o saltamontes (Acrididae spp.) y hormigas (Liometopum apiculatum). Pueden consumirse crudos, secos, tostados, pulverizados, texturizados, liofilizados, cocinados y hasta enlatados. También puede realizarse la extracción y aislamiento de las proteínas de los insectos para utilizarse como ingrediente alimentario.

Ramos y Pino (1982) determinaron el contenido proteico de Gryllus peruviensis (66.9%), siendo muy similar a otros ortópteros como las langostas Schistocerca sp. (67,4%), Splienarium histrio (62,1%) y S. purpuracens (58,3%). El alto contenido proteico de este grupo de insectos lo coloca como una fuente importante de este nutriente.

La digestibilidad con pepsina concluye que la proteína contenida en estos insectos es de un alto valor nutritivo, son proteínas altamente digeribles. Los estudios de inocuidad realizados hasta el momento para insectos no son concluyentes y deben evaluarse antes de permitir su ingreso al mercado formal. Hay peligros particulares asociados a ciertas especies y sus métodos de producción, por lo que se deberán dirigir esfuerzos focalizados con el fin de garantizar la seguridad de su consumo por humanos.

Una compañía ya ha puesto el ejemplo, pues desarrolló barras de proteína de grillo, con sabores nuez-chocolate, mantequilla de maní con jalea, mora azul-vainilla y manzana-canela. Cada barra (libre de gluten, soya y leche) tiene 10 gramos de proteína, obtenida aproximadamente de unos 25 grillos. En respuesta, otras compañías están creando granjas para la producción de insectos a gran escala.

CARNE CULTIVADA
En Holanda se han llevado a cabo las principales investigaciones para cultivar tejido muscular animal extraído in vivo, sin dolor, de ganado (cerdo, res, ovejas). Las células pueden extraerse de embriones o animales adultos sanos, y cultivarse en biorreactores con medio de cultivo. Como resultado se obtienen diminutas miofibras cilíndricas que emulan la carne molida, aunque de color casi blanco, totalmente útiles en la elaboración de salchichonería, hamburguesas y nuggets. Sin embargo, el cultivo de trozos grandes texturizados (como un filete) representa un reto mayor en este momento. Los científicos optimistas afirman que el cultivo de carne podría disminuir las emisiones de gas invernadero generadas por la ganadería hasta en 96%, generando suficiente alimento para el mundo. Además, esto se haría sin manipulación genética.

Para producir la estructura tridimensional de las fibras de carne cultivada, es necesario un andamiaje al cual se adhieran las células. El andamio ideal sería de un material comestible que pueda contraerse y expandirse como lo harían las fibras de carne natural. Bases de microtúbulos de alginato, quitosán o colágeno, sensibles a los cambios de pH y temperatura, han sido utilizadas.

Asimismo, la carne cultivada debe consistir en un balance adecuado de fibras cortas y largas, con tejido conectivo (colágeno y elastina) y células adiposas, todo ello fundamental para la textura y sabor de esta carne. Aún no se han alcanzado las soluciones más viables económicamente, pero se espera que en los próximos años esta tecnología nos sorprenda con sus resultados.

El desarrollo y la introducción al mercado de forma exitosa de estas alternativas, depende de muchos factores. Principalmente, deben cumplir rigurosos criterios de inocuidad para ser aceptados por las autoridades regulatorias, deben tener el sabor, textura y propiedades organolépticas para ser aceptadas por el consumidor, y deben tener un precio accesible que incentive su consumo en lugar de la carne.

Aunque algunos aspectos de inocuidad son intrínsecos al producto, muchos peligros potenciales pueden ser controlados por los métodos de producción y las condiciones de procesamiento. Por ejemplo, el calentamiento puede generar compuestos no deseados como acrilamida. El uso de solventes para la extracción de proteínas puede afectar su inocuidad. Todos estos aspectos deben considerarse por adelantado desde las etapas tempranas del desarrollo de estos productos.

(*) Ingeniero Químico en Alimentos. Jefe de Calidad en Best Ground International. México