Ingeniería de alimentos y seguridad alimentaria: cerrar la brecha entre laboratorio e industria

Investigar sin aplicar el conocimiento podría compararse con sembrar sin cosechar. La ciencia que no sale del laboratorio, que no cruza la frontera hacia la industria y no se convierte en un producto, un proceso o una solución real, cumple solo una parte de su propósito. Y sin embargo, esa brecha entre el conocimiento generado y el conocimiento utilizado sigue siendo uno de los principales cuellos de botella de la innovación alimentaria en México y en América Latina.

El Dr. Jorge Welti-Chanes, investigador del Tecnológico de Monterrey y uno de los científicos de alimentos más reconocidos de la región, lleva décadas trabajando exactamente con ese propósito: convertir la investigación en ciencia aplicada, y la ciencia aplicada en innovación con impacto real sobre la industria y la sociedad.

Fue exactamente ese mensaje el que el doctor llevó al VIII Congreso de Ingeniería en Alimentos de la Universidad Iberoamericana Ciudad de México, donde dictó la conferencia magistral "Innovación en la conservación y desarrollo de alimentos: aportaciones actuales y futuras de la ingeniería de alimentos". Estando ahí, en un recinto lleno de investigadores, docentes y estudiantes, el académico tendió un puente entre la ciencia que se produce en los laboratorios mexicanos y los enormes desafíos que la industria alimentaria enfrenta hoy, donde resonaron estos en particular:

• inseguridad alimentaria

• desperdicio

• sostenibilidad

• y el imperativo de convertir el conocimiento en realidad tangible

A través de un diagnóstico honesto sobre el estado de la innovación alimentaria en México, sembró ideas para darle la debida importancia a la innovación basada en ciencia, alimentada de distintas disciplinas.

Innovar no es solo inventar: el problema de quedarse en el papel

Welti-Chanes partió de la definición. Innovar, dijo, implica la aplicación deliberada de información de calidad, imaginación e iniciativa para generar valor en un producto o proceso. Requiere originalidad, impacto y, en sus palabras, "un poco de magia para generar ese cambio." Pero también advirtió sobre una trampa en la que los centros de investigación universitarios caen con frecuencia: producir conocimiento que se queda encerrado en publicaciones académicas sin llegar a convertirlo en algo que beneficie a la sociedad.

"17 libros y 270 artículos suenan muy bonito", admitió, "pero si todo eso no se convierte en realidad, es solo un gran ejercicio académico. El gran objetivo, sobre todo en ciencia y tecnología de alimentos, no se logra si no logramos convertir ese conocimiento en productos y servicios que beneficien a la sociedad", expresó.

Esta tensión entre la investigación básica y la transferencia tecnológica no es un problema exclusivo de México. Sin embargo, adquiere una dimensión crítica en un país donde, según datos del CONEVAL correspondientes al año 2022, el 18.2% de la población presentaba carencia por acceso a alimentación nutritiva y de calidad, con brechas aún más amplias entre comunidades indígenas (30.5%) y hogares en situación de pobreza extrema. Más recientemente, un análisis de la Universidad Iberoamericana con datos del CONEVAL señaló que 42.2% de los mexicanos (aproximadamente 53.5 millones de personas) enfrentan algún nivel de inseguridad alimentaria, y que alrededor de 10.2 millones la experimentan formas severas, llegando a saltarse comidas de forma regular.

En ese contexto, el paso del estudio a la aplicación en la industria no es un asunto de mérito académico, sino una cuestión de justicia alimentaria.

El diagnóstico más difícil: ¿ser productores o innovadores?

Con la franqueza que ha dado su trayectoria, Welti-Chanes colocó sobre la mesa un diagnóstico estructural: “México tiene una vocación netamente productiva. Producimos, almacenamos, distribuimos, le damos algún procesamiento, comercializamos y nos vamos al mercado", resumió. “Eso nos hace poco competitivos desde el punto de vista tecnológico y económico a escala global”.

En contraparte, los países desarrollados articulan cadenas completas que van de la investigación básica al diseño de materiales, procesos y productos con alto valor agregado. La diferencia no es de recursos naturales, mismos que México tiene en abundancia, sino de inversión en conocimiento y de modelos de colaboración entre academia, industria y gobierno.

Este ejemplo de la tuna lo ilustra con claridad: siendo México el principal productor mundial de este fruto, los productores del estado de Puebla con quienes trabaja Welti-Chanes pasaron de comercializar tuna fresca al valor más básico posible a explorar mermeladas, aceite de semilla de tuna y, más recientemente, compuestos bioactivos extraídos de la cáscara y la pulpa con potencial antioxidante y efectos sobre la diabetes y la inflamación. Naturalmente, cada eslabón hacia arriba en esa cadena requiere más ciencia, más inversión y genera más valor para el productor, para la industria y para el consumidor.

La cáscara, la pulpa y la semilla de la tuna contienen compuestos fenólicos, betalaínas, mucílagos y otros bioactivos con propiedades antioxidantes, antiinflamatorias y con potencial efecto sobre la diabetes tipo 2. No obstante, el contenido bioactivo de una matriz alimentaria no garantiza por sí solo que esos compuestos lleguen biodisponibles al organismo, por lo que hay que estudiar cómo se liberan durante la digestión, cómo interactúan con otros nutrientes y cómo es que los procesos de transformación afectan su estructura. Ese es el trabajo de la metabolómica aplicada a alimentos: identificar los mecanismos precisos por los cuales un ingrediente genera (o no) un efecto en la salud.

La aplicación de HPP a la pulpa de tuna, por ejemplo, ha demostrado que es posible liberar compuestos fenólicos que en condiciones normales quedan atrapados en la matriz vegetal y no son accesibles durante la digestión. Se abre así una doble oportunidad:

• mejorar el valor nutricional funcional del alimento

• reducir los costos de extracción de ingredientes para la industria nutraceútica

El desperdicio como paradoja: productos que no llega a la mesa

Uno de los argumentos más poderosos para invertir en tecnología de conservación recae en el hecho de que en México se desperdician cerca de 20.4 millones de toneladas de alimentos al año, equivalentes al 34% de la producción nacional, con un costo estimado cercano a los 400 mil millones de pesos anuales, según investigaciones del Instituto Politécnico Nacional. Y esto ocurre al mismo tiempo que más de la mitad de la población enfrenta algún grado de inseguridad alimentaria.

Como referencia, tan solo en 2024 la Red de Bancos de alimentos de México rescató más de 182 mil toneladas de alimento, llegando a atender a 2 millones, 500 mil beneficiarios. Sin embargo, cada año, miles de toneladas de alimento apto para consumo humano se pierden.

A escala global, la FAO estima que un 14% de los alimentos se pierde entre la cosecha y la distribución, mientras que otro 17% se desperdicia en la etapa de distribución y consumo final. Tan solo, en América Latina y el Caribe, se pierden o desperdician hasta 127 millones de toneladas de alimentos al año… son números que desafían cualquier argumento en contra de la inversión en ciencia aplicada a la conservación.

Para Welti-Chanes, la respuesta a la problemática de producir de más mientras millones pasan hambre, pasa directamente por la ingeniería de alimentos. "¿Qué herramientas les damos de conocimiento científico-tecnológico para lograr eliminar total o parcialmente todas las reacciones deteriorativas o de pérdida de calidad?", preguntó a la audiencia. La respuesta involucra desde el uso inteligente de factores de conservación tradicionales como temperatura, actividad de agua y pH hasta tecnologías emergentes como las altas presiones, los pulsos eléctricos, el ultrasonido y los empaques activos.

El ejemplo del guacamole y el poder de las altas presiones

Pocas historias ilustran mejor el potencial de la innovación en conservación de alimentos que la del guacamole procesado por altas presiones hidrostáticas (HPP, por sus siglas en inglés); sobre todo, porque incluye un componente mexicano que con frecuencia se pasa por alto.

En 1999, el grupo de investigación de Welti-Chanes publicó el primer artículo científico sobre la conservación de guacamole mediante esta tecnología. El reto no era solo matar microorganismos, sino inactivar el polifenol oxidasa, la enzima responsable del oscurecimiento del aguacate. La base científica de lo que se convertiría en el primer producto comercializado con HPP en Estados Unidos fue desarrollada en México, y el primer sitio de producción fue en Piedras Negras, Coahuila, con equipamiento de una empresa americana.

Desde entonces, la tecnología no ha hecho más que expandirse. El mercado global de alimentos procesados por HPP alcanzó un valor estimado de entre 7.8 y 8 mil millones de dólares en 2024, con proyecciones que apuntan a duplicar esa cifra para 2033 con una tasa de crecimiento anual compuesta de entre 7 y 9%, impulsada por la creciente demanda de alimentos con etiqueta limpia, mínimamente procesados y sin conservadores químicos. México se proyecta como uno de los países con mayor densidad de instalaciones HPP en el continente americano, principalmente orientadas al procesamiento de aguacate y productos cárnicos.

¿Por qué funciona esta tecnología? Porque aplica presiones de entre 5,000 y 6,000 atmósferas al producto ya envasado sumergido en agua, destruyendo patógenos e inactivando enzimas sin calor ni aditivos, de forma que actúa sin dañar las vitaminas, los compuestos aromáticos ni las estructuras que dan textura y sabor… lo que la termodinámica convencional no predecía a presión atmosférica tuvo que ser reaprendido a estas condiciones extremas. El principio de Le Chatelier y el concepto isostático se aplican como ciencia pura aplicada a un producto práctico.

Los resultados son elocuentes, con jugos y bebidas tratados con HPP que pueden alcanzar vidas útiles hasta 30 veces mayores que los productos frescos equivalentes. El jamón cortado, especialmente algunas variedades producidas en Monterrey, fue el primer producto lanzado en Europa con esta tecnología, y estudios del equipo de Welti-Chanes demostraron que el proceso permite reducir los niveles de nitritos y nitratos hasta en un 50%, limpiando la etiqueta nutricional sin sacrificar la seguridad microbiológica.

La frontera de las tecnologías no térmicas

Hace aproximadamente 30 años, el grupo de investigación de Welti-Chanes tomó una decisión que en ese momento parecía radical: prescindir del calor para conservar alimentos. Su motivación era clara, pues deseaban preservar las propiedades sensoriales y nutricionales que el procesamiento térmico deteriora. Durante sus investigaciones, fue necesario reaprender fundamentos termodinámicos que la formación clásica no había contemplado a escalas de presión extrema.

Además de las altas presiones, los campos eléctricos pulsados (PEF) representan otra frontera que el equipo lleva más de 15 años explorando. Aunque la tecnología no se ha masificado con la misma velocidad que HPP, ya existen aplicaciones comerciales en jugos, bebidas y frutas procesadas en distintos países.

Lo más interesante, según apuntó el investigador, es que tanto HPP como PEF tienen un uso que va más allá de la pasteurización: pueden modificar la estructura de tejidos vegetales y animales para mejorar procesos posteriores de secado, congelación, destilación o extracción. Y, en lo que constituye una de las áreas más prometedoras de investigación actual, estas tecnologías permiten alterar el metabolismo celular de los tejidos vegetales sin modificar su genética, para cambiar su perfil de compuestos bioactivos. Con el adecuado aprovechamiento de esta innovación, el estrés tecnológico se convertiría una palanca de nutrición funcional.

¿Alimentos "ultraprocesados"?: la necesidad de más ingeniería y menos ideología

Durante las ponencias del día, pocas provocaciones generaron más resonancia en la sala que la postura de Welti-Chanes frente al concepto de "alimentos ultraprocesados". Con rigor técnico y un toque de humor, el investigador desmontó la narrativa: "Cuando veo que dicen que los alimentos son ultraprocesados, digo: ¿dónde está la operación ULTRA que se aplicó más allá de lo que se necesitaba?"

“Desde la perspectiva de la ingeniería de alimentos, procesar significa aplicar operaciones unitarias: pasteurizar, esterilizar, congelar, refrigerar, deshidratar. No existe una operación ultra”, expresó. Los problemas reales que se asocian a esta categoría, asociados a exceso de sodio, azúcares añadidos, colorantes artificiales y grasas trans, son, en realidad, asuntos de formulación, no de procesamiento. "No hay alimentos ultraprocesados", sentenció, "sino alimentos en los que hay que mejorar la formulación."

Esta distinción importa porque tiene consecuencias prácticas. Culpar al proceso desvía la atención y los recursos de donde verdaderamente se puede intervenir:

• en la reformulación de ingredientes

• en la reducción de aditivos innecesarios

• en el diseño de productos más nutritivos con la misma accesibilidad económica

… y en todos estos casos, la ingeniería de alimentos tiene mucho que decir y mucho más que hacer. Algunos ejemplos se vislumbran en el efecto de las membranas de ultrafiltración para concentrar proteínas y calcio, en las fermentaciones optimizadas para reducir sodio o en la encapsulación de micronutrientes para mejorar su biodisponibilidad.

Un caso concreto se encuentra en cierta leche con alto contenido de calcio y proteína que hace algunos años se lanzó al mercado. precisamente, fue desarrollada a partir de conocimientos de operaciones unitarias sobre membranas como ósmosis inversa, ultrafiltración y microfiltración, que muchos estudiantes encuentran áridos en el aula pero que, aplicados creativamente, generan productos de alto valor nutricional y comercial.

Del mismo modo, se refirió a la terminología de "quitar los químicos", pues "los químicos son los señores que estudiaron química", expresó. "En realidad se refieren a los aditivos"... "Entonces, hablemos correctamente, hay que innovar en esos conceptos de la formulación, hay que generar nuevas tecnologías, hay que seguir trabajando para mejorar la calidad de los productos".

La seguridad alimentaria como brújula de la innovación

Toda esta discusión técnica volvió, en la conferencia, al punto de partida ético que a todos nos atañe: ¿para qué innovar? La respuesta de Welti-Chanes fue directa: “el primer objetivo de la ingeniería en alimentos debe ser resolver el problema de la inseguridad alimentaria, entendida como el acceso a cantidad y calidad de alimentos por parte de toda la población”.

Según el informe de la FAO de 2024, México ha avanzado en la reducción de la inseguridad alimentaria: el porcentaje de población sin acceso a alimentos de calidad disminuyó del 24.9% en el período 2014-2016 al 20.7% entre 2021 y 2023. Pero al mismo tiempo, la población adulta con sobrepeso u obesidad alcanza el 75.2%. Ante este escenario, México enfrenta simultáneamente la malnutrición por exceso y por deficiencia: obesidad y desnutrición conviven en el mismo territorio, a veces en el mismo hogar.

En este contexto, las soluciones no pueden ser solo educativas ni exclusivamente regulatorias. La industria alimentaria tiene la capacidad y al mismo tiempo, la responsabilidad de reformular productos, mejorar su densidad nutricional y reducir su costo sin sacrificar su palatabilidad, y la academia tiene que acompañar ese proceso con ciencia de calidad, transferida de manera efectiva.

Inteligencia artificial, trazabilidad y sostenibilidad radical

La última parte de la conferencia apuntó hacia el horizonte repleto de tecnologías de información, inteligencia artificial y ciencia de datos que tienen el potencial de transformar cada eslabón de la cadena alimentaria, desde sensores en campo que detectan toxinas o patógenos en tiempo real, hasta sistemas de control de procesos que optimizan el consumo de agua y energía en operaciones unitarias, pasando por algoritmos que identifican relaciones entre dieta y salud a partir de grandes volúmenes de datos epidemiológicos.

Welti-Chanes llamó a la cautela frente al entusiasmo sin ser suficientemente críticos: "Con tres datos quieren publicarlo todo y aplicar la inteligencia artificial, pero no necesariamente funciona" La IA en alimentos, como cualquier herramienta, solo genera valor cuando se apoya en datos de calidad y en hipótesis científicas sólidas, y para llegar a ese punto, la preparación académica y el trabajo multidisciplinario son fundamentales.

En paralelo, el imperativo de sostenibilidad redefine el diseño de procesos. La ingeniería de precisión en el uso de agua y energía, el desarrollo de envases biodegradables o comestibles, la reducción de residuos en todas las etapas de producción y la generación de valor a partir de subproductos que hoy se desperdician como cáscaras, semillas, suero y huesos, son áreas donde la innovación tiene retornos tanto económicos como ambientales.

Al concluir la ponencia, la pregunta que flotaba no era científica sino política y económica: ¿cómo construir puentes reales entre la investigación universitaria y la industria alimentaria en México? El modelo de innovación abierta con redes entre centros de conocimiento, gobierno, corporaciones y empresas medianas existe en el papel; funciona, como lo demostró Silicon Valley, siempre y cuando haya dinero que fluya hacia preguntas concretas, no solo hacia proyectos académicos autogenerados.

En un momento clave donde el presupuesto para ciencia y tecnología en México lleva años a la baja, esa conversación es urgente. No porque los investigadores no estén haciendo su trabajo, como lo expuso el experto, sino porque sin ecosistemas de transferencia tecnológica robustos, el conocimiento se queda en ideas y congresos, y en un país donde 53 millones de personas enfrentan algún grado de inseguridad alimentaria y donde cada año se desperdician millones de toneladas de comida perfectamente aprovechable, eso no es un problema académico, se trata de una deuda social.