Los alimentos cell-based están transformando el panorama de la industria alimentaria, ofreciendo una alternativa sostenible y ética a la producción convencional de alimentos de origen animal.

La producción de alimentos basada en células implica el cultivo de células aisladas de animales para desarrollar productos como carne, aves, productos acuáticos, lácteos y huevos.

Según la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO), actualmente, muchas empresas de todo el mundo están desarrollando una amplia gama de alimentos a base de células utilizando diversos métodos de producción diferentes.

Pero, ¿qué es un cultivo celular? Es el conjunto de técnicas que permiten el mantenimiento de células in vitro, preservando al máximo sus propiedades fisiológicas, bioquímicas y genéticas.

Bajo condiciones adecuadas como medios y superficies de cultivo, presencia de antibióticos, asepsia ambiental, instrumental adecuado, etcétera, se consigue mantener clones de un solo tipo de células de origen animal y/o vegetales bien definidos a partir de cada cultivo celular.

Un buen medio de cultivo será aquel que reúna las siguientes cualidades: especificidad respecto a la célula a cultivar, carácter nutritivo, con valores de pH adecuado, capacidad de buffer, isotónico y por supuesto, esterilidad.

La carne cultivada a nivel global

Datos de Statista, indican que el tamaño del mercado de la carne cultivada a nivel mundial rebasó los 6.5 millones de dólares estadounidenses en 2023. Por esa razón, las previsiones a corto y medio plazo se presentan optimistas y revelan un crecimiento paulatino del sector, gracias al cual su valor se situaría en torno a los 20 mil millones de dólares en 2032.

Estos números impulsaron a más de 156 compañías a desempeñar su actividad en el sector de la carne cultivada durante 2022. Además, cerca de un 70% de ellas están repartidas entre Asia y América.

Para fundar y desarrollar estas empresas, se inyectó un capital de riesgo por valor de 896 millones de dólares tan sólo en 2022, lo que aumenta el total contabilizado desde 2016 a 2.743 millones de dólares.

Un informe de la firma McKinsey estima que el mercado de la carne cultivada podría alcanzar los 25 mil millones de dólares en 2030, aunque este mercado aún está en sus primeras fases de desarrollo.

Los factores de crecimiento serán claves para aumentar la producción de carne cultivada para adaptarse al clima y satisfacer la demanda.

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El mercado alternativo en México y LATAM

En entrevista con The Food Tech®, Lilu Lum Aguilar, CEO de Forma Foods, se refiere al mercado cell-based en México como un nicho que se está extendiendo y cada vez está abarcando un poco más en la mesa de los comensales, pero sigue en desarrollo.

“Yo veo el mercado de las proteínas alternativas en expansión; como la semillita ya está sembrada, los jóvenes tienen esta inquietud y la población en general está buscando opciones que sean accesibles, nutritivas y buenas. La comida es una experiencia y creo que tiene mucho potencial para desarrollarse masivamente, pero estamos en la fase uno, yo lo veo en pañales, pero en crecimiento”,
indica

La directiva señala que el área de inversión del área de desarrollo para este espacio también está creciendo. Como compañía, están levantando su ronda semilla. Y ha sido muy complicado porque los fondos latinoamericanos o mexicanos quizá tienen un poquito más de recelo a estas tecnologías.

“En países desarrollados, Israel, en Europa, Singapur y Estados Unidos, hubo un boom muy importante de proteínas alternativas justo antes de la pandemia y desde entonces eso emocionó mucho al mercado”, refiere.

El valor del mercado llegará a los 20 mil millones de dólares para 2032. Crédito gráfico: Statista

Avances en técnicas de cultivo celular para la producción eficiente de alimentos

Los avances en la tecnología de cultivo celular están permitiendo a los desarrolladores de alimentos utilizar células animales obtenidas de ganado, aves y mariscos en la producción de alimentos, y se espera que estos productos estén listos para el mercado estadounidense en un futuro próximo.

En ese sentido, la US. Food and Drug Administration (FDA) tiene como objetivo apoyar la innovación en tecnologías alimentarias manteniendo siempre como primera prioridad la seguridad de los alimentos disponibles para los consumidores estadounidenses.

El organismo tiene una amplia experiencia en la evaluación de la seguridad alimentaria en una amplia gama de tecnologías de producción de alimentos, incluido el uso de sistemas biológicos y biotecnología. La agencia está evaluando nuevas sustancias todo el tiempo a medida que evolucionan las prácticas de
la industria para satisfacer las demandas y preferencias de los consumidores.

Los alimentos elaborados con células animales cultivadas deben cumplir los mismos requisitos estrictos, incluidos los requisitos de seguridad que siguen todos los demás alimentos regulados por la entidad.

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Técnicas de cultivo celular

Los avances en técnicas de cultivo celular representan nuevas oportunidades para la producción eficiente de alimentos, principalmente en el campo de la carne y otros productos de origen animal. Algunos avances destacados en este ámbito son:

Cultivo de células musculares

Se ha logrado cultivar en laboratorio células musculares de animales, como vacas, pollos y cerdos, lo que permite producir carne sin la necesidad de criar y sacrificar animales.

Bioimpresión 3D

Es la tecnología que permite la creación de estructuras tridimensionales de tejidos utilizando células vivas. En el ámbito alimentario, se están explorando aplicaciones de bioimpresión 3D para crear cortes de carne con texturas y estructuras similares a las de la carne convencional.

Medios de cultivo mejorados

Desarrollo de medios de cultivo más eficientes y económicos, que permiten un crecimiento celular óptimo y una mayor producción de biomasa.

Cultivo en biorreactores

Estos sistemas permiten una producción más eficiente y escalable de células, lo que puede llevar a una reducción de costos y una mayor capacidad de producción.

Desarrollo de alternativas vegetales

Además de la producción de carne a partir de células animales, también se están investigando técnicas de cultivo celular para producir alternativas vegetales a productos lácteos, huevos y otros productos de origen animal.

Si bien, estos avances muestran un gran potencial para la producción eficiente de alimentos mediante técnicas de cultivo celular, aún existen desafíos por superar, como:

reducción de costos
la escalabilidad a nivel industrial
aceptación del consumidor

Sin embargo, el creciente interés y la inversión en este campo sugieren que podría jugar un papel importante en el futuro de la producción de alimentos.

Exploración de ingredientes derivados de células para la formulación de alimentos

De acuerdo con especialistas del Centro Tecnológico AINIA, los cultivos celulares son herramientas de diagnóstico para evaluar el efecto biológico de determinados compuestos.

Por esa razón se utilizan células provenientes de órganos o tejidos específicos, de manera que se simulen esos tejidos específicos, como puede ser el hígado, el tejido adiposo, neuronas, etcétera.

De esta forma se puede estudiar el comportamiento de estas células en el laboratorio, sobre todo, en cuanto a la absorción de los principios activos funcionales que se pretenden añadir al alimento. Aunado a esto, es posible evaluar los efectos que cada uno de ellos tiene sobre un órgano diana mediante el uso de marcadores específicos.

Al incorporar un compuesto funcional a una matriz alimentaria se debe estudiar la cantidad disponible, así como verificar que ejerce su función en esa matriz. Con ese objetivo se puede trabajar con el sistema integrado digestor dinámico in Vitro– cultivo celular.

Por otra parte, el Centro Nacional de Tecnología y Seguridad Alimentaria (CNTA) está investigando y desarrollando nuevas tecnologías para producir alimentos e ingredientes que aceleren la transición hacia un sistema alimentario sostenible y accesible.

Una tecnología que puede ayudar en esa transformación de la alimentación es la fermentación, y en ese sentido, Dante Fratebianchi, responsable de Investigación en Microbiología de CNTA, señala tres aspectos claves de esta tecnología:

No utiliza animales para desarrollar nuevos ingredientes.
Permite obtener grandes cantidades de ingredientes y alguno de ellos aportan atributos sensoriales, nutricionales o funcionales que pueden ayudar a mejorar las características de algunos productos alimenticios.
Al realizarse el proceso en biorreactores no se necesita emplear grandes extensiones de tierras de cultivo. Y es una opción para valorizar subproductos que se obtienen de la agricultura.

Los avances en la tecnología de cultivo celular están permitiendo a los desarrolladores de alimentos utilizar células animales obtenidas de ganado, aves y mariscos. Foto: Freepik

La carne cultivada

La carne cultivada con células es tejido animal cultivado directamente a partir de células animales. Al utilizar un medio de cultivo, las células comienzan a dividirse, convirtiéndose en billones de células que se combinan, construyen y estiran para formar tejido muscular.

De acuerdo con cifras de Statista, el tamaño del mercado de la carne cultivada a nivel mundial rebasó los 6.5 millones de dólares estadounidenses en 2023.

Es importante señalar que las previsiones a corto y medio plazo se presentan muy optimistas y revelan un crecimiento paulatino del sector, gracias al cual su valor se situaría en torno a los 20 mil millones de dólares en 2032.

Los desarrollos de carne a base de células están en constante desarrollo; en ese sentido, la CEO de Forma Foods refiere que, para desarrollar sus productos parten de la premisa de que el músculo es lo que se está comiendo.

La directiva señala que, para producir un trocito de músculo, se necesita una vaca, porque la vaca en dos años de desarrollo genera todo este sistema muscular que al final terminamos comiendo.

Pero si se va más a fondo, el músculo es un montón de células que se acomodan, que maduran, crecen y hacen músculo una vez que se juntan. Pero si se separan por segmentos, no se necesita una vaca, se requieren muchas células.

“Entonces de ahí parte esta esta lógica de la carne cultivada o la carne base de células, y literalmente es parte de una biopsia o de un pedacito de muestra que tiene muchas células, las aíslas y te quedas con las células que te interesan”, enfatiza.

El reto de lograr la textura y sabor de la carne basada en células

Los desafíos tecnológicos para la textura de la carne cultivada dependen en gran medida del tipo de carne o producto cárnico que se produce.

Los retos para crear una textura atractiva en la producción de carne cultivada imitando a la carne fresca son mucho mayores que los desafíos involucrados en la preparación de productos cárnicos molidos o finamente picados.

Debido a la ausencia de sangre en el tejido, proporcionar nutrientes y oxígeno se ve limitado, por lo que sólo se podrían crear unas pocas capas celulares utilizando técnicas de cultivo disponibles actualmente.

La producción de trozos de carne más gruesas requeriría un sistema de perfusión que permitiera distribuir medios con nutrientes y oxígeno por todo el tejido.

Las fibras musculares formadas a través de las metodologías in vitro actualmente disponibles contienen sólo pequeñas cantidades de isoformas predominantemente embrionarias o neonatales; de lo contrario, se necesitarían ingredientes adicionales que formen estructuras, como otras proteínas, hidrocoloides, almidones y fibras, etcétera.

Sin embargo, esta adición puede reducir el atractivo del producto para los consumidores, que exigen productos que no sean ultraprocesados o que no incluyan determinados ingredientes, como el almidón.

Las fibras musculares formadas a través de las metodologías in vitro actualmente disponibles contienen sólo pequeñas cantidades de isoformas predominantemente embrionarias. Foto: Freepik

Desarrollos en sistemas de cultivo y biorreactores

De acuerdo con una investigación realizada por Carolina Zuleta, Ingeniera Biológica por la Universidad Nacional de Colombia y Mario Rodríguez, Biólogo del Cinvestav, la producción de proteína animal en biorreactores es una de las más prometedoras alternativas que se desarrollan para la obtención de este tipo de alimento.

Esta área aún requiere de investigación y surge de la necesidad inminente que tiene el sector agroindustrial de generar innovadoras tecnologías, que respondan a los problemas de abastecimiento de carne y de contaminación ambiental que se generan durante el pastoreo y en las granjas de producción.

¿Cómo se logra el cultivo de las células animales hasta los tejidos en biorreactores? El cultivo de carne comienza con la obtención de las células de los tejidos animales (generalmente musculares). Para lograrlo, es necesaria obtener una muestra de células animales, por medio de una biopsia.

Las células extraídas son llevadas al laboratorio y posteriormente caracterizadas y dispuestas en bancos celulares. Este proceso se realiza una sola vez y no se requiere estar haciendo una biopsia cada vez que se inicia la producción masiva de los tejidos animales.

Las células aisladas demandan el abastecimiento de nutrientes, entre los que se incluyen:

proteínas
sales minerales
glucosa
lípidos

En consecuencia y para garantizar dicho requerimiento, se diseñan medios de cultivo a base de suero fetal bovino, ricos en albúmina, glucosa, ácidos grasos, vitaminas. Y que muy particularmente deben contener un grupo de sustancias que regulan la proliferación y promueven el desarrollo celular.

Impacto medioambiental

El Centro de Estudios en Nutrición señala que la carne cultivada de células reduce los gases de efecto invernadero hasta en un 96%. Pero datos más recientes ponen en duda esta afirmación.

Si se comparan los tipos de gases emitidos por la agricultura animal y la producción de carne cultivada, las opciones cultivadas puede que tengan un impacto más significativo con el tiempo, ya que el efecto de las emisiones de gases es acumulativo.

Otros factores como el nivel de consumo de carne y el tipo de energía utilizada para producir productos de cultivo celular afectan los posibles impactos al medio ambiente.

Un estudio realizado por la Universidad de Oxford revela que la producción de carne cultivada en laboratorio puede reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en un 90% en comparación con la carne de res convencional.

Se requiere hasta un 95% menos de agua y un 99% menos de tierra para producir carne cultivada en laboratorio en comparación con la carne de res tradicional.

La carne cultivada en laboratorio también tiene el potencial de abordar los problemas de seguridad alimentaria. Al eliminar la necesidad de criar y transportar animales vivos, se reduce el riesgo de enfermedades transmitidas por alimentos asociadas con la carne convencional.

la carne basada en células tiene el potencial de convertirse en una parte importante de la cadena de suministro. Foto: Freepik

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Discusión sobre aspectos éticos y sociales relacionados con esta tecnología

El 21 de septiembre de 2023, la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) y la Organización Mundial de la Salud (OMS) celebraron una reunión híbrida, la 11ª Reunión del Comité de Coordinación FAO/OMS para el Cercano Oriente (CCNE11) en Roma, Italia.

El objetivo era debatir los aspectos de inocuidad de los alimentos basados en células en el contexto del Cercano Oriente región.

Los delegados del CCNE consideraron que la terminología es uno de los principales retos normativos, ya que tiene una relación directa con regulaciones específicas. Por ejemplo, si el término "carne" es empleado, entonces se deben seguir las "regulaciones de carne y productos cárnicos" relevantes.

Por lo tanto, es mejor evitar el uso de nombres de productos básicos como "carne" para los alimentos a base de células en ciertos países, especialmente cuando las regulaciones pertinentes tienen que ver con su estatus Halal.

Además, se consideró que la armonización de la nomenclatura de los alimentos de origen celular en los países del Cercano Oriente podría ser útil y facilitaría el comercio en la región. Además, reduciría la confusión a medida que el etiquetado en la región se haga consistente.

Por otra parte, Lilu Lum Aguilar señala que cuando América Latina y México estén listos para presentar un producto a base de células, se tendrán muchos puntos de referencia en términos de regulación para poder emitir uno.

Además, celebra que en países como Estados Unidos, Singapur, la Unión Europea e Israel se está empujando muy fuerte los aspectos regulatorios de la carne cultivada.

Hacia la comercialización de los alimentos basados en células

El mundo experimenta una revolución alimentaria y la FDA se compromete a apoyar la innovación en el suministro de alimentos.

Como ejemplo de ese compromiso, la agencia evaluó la información presentada por UPSIDE Foods como parte de una consulta previa a la comercialización de sus alimentos elaborados con células de pollo cultivadas y no tiene más preguntas en este momento sobre la conclusión de seguridad de la empresa.

Antes de que este alimento pueda ingresar al mercado, la instalación en la que se fabrica también debe cumplir con los requisitos aplicables del Departamento de Agricultura de Estados Unidos (USDA, por sus siglas en inglés) y de la FDA.

Además de los requisitos de la FDA, incluido el registro de la instalación para la porción de cultivo celular, el establecimiento de fabricación debe ser inspeccionado por el Servicio de Inspección e Inocuidad de los Alimentos (FSIS, por sus siglas en inglés) del USDA para las porciones de cosecha y postcosecha, y el producto en sí requiere una marca de inspección del USDA.

El reglamento de la tecnología de cultivo celular se realiza en colaboración y en estrecha asociación con USDA-FSIS para alimentos elaborados a partir de células de ganado o aves de corral cultivadas.

Los avances en la tecnología de cultivo celular están permitiendo a los desarrolladores de alimentos utilizar células animales obtenidas de ganado, aves y mariscos en la producción de alimentos. Y se espera que estos productos estén listos para el mercado estadounidense en un futuro próximo.

Los alimentos elaborados con células animales cultivadas deben cumplir los mismos requisitos estrictos, incluidos los requisitos de seguridad, que todos los demás alimentos regulados por la FDA.

Los desafíos de la industria de carne cultivada

La producción de carne cultivada se considera una forma de generar proteínas alternativas a costos competitivos y bajas en carbono. Sin necesidad de animales ni antibióticos y en un entorno seguro y controlado.

Los expertos consideran que este potencial promueve el interés y la inversión especulativa en la industria. Y es poco probable que a corto plazo se produzca un reemplazo completo de las proteínas convencionales.

Sin embargo, si el cálculo de costos es correcto, entonces la carne basada en células tiene el potencial de convertirse en una parte importante de la cadena de suministro.

El reto general al que se enfrenta esta industria, además de un entorno normativo favorable, es la aceptación por parte de los consumidores y la producción rentable. Pues ambas cuestiones necesitarán inversión en procesos y tecnología de comercialización y producción.

Finalmente, si bien es cierto que es poco económico producir carne basada en células en comparación con la agricultura convencional, este panorama está cambiando a medida que los costos se reducen y con el crecimiento del mercado.

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