Desarrollo de micelas de caseína a partir de levadura en la industria alimentaria

La industria alimentaria sigue dando pasos en el desarrollo de productos funcionales y éticos. Actualmente están formulando micelas de proteína de caseína utilizando Pichia pastoris, una cepa de levadura, mediante técnicas de fermentación de precisión.

Expertos explican que las micelas de caseína son estructuras formadas por moléculas de caseína, una proteína principal en la leche de vaca. Las micelas son importantes en la producción de quesos y otros productos lácteos, ya que contribuyen a dar textura y ofrecer propiedades funcionales de los alimentos.

La producción se basa en la modificación genética de la levadura para permitir la síntesis de proteínas. Pichia pastoris se selecciona por su capacidad de crecer en alta densidad y secretar proteína en el medio de cultivo, lo que facilita el procesamiento posterior.

Pichia pastoris (Komagataella phaffii) es un alternativa viable para la producción de proteínas recombinantes, asegura GTP Bioways.

Agrega que este sistema, aprobado por la FDA, “muestra una alta capacidad de secreción de proteínas heterólogas y se puede cultivar hasta altas densidades celulares, lo que lo convierte en uno de los sistemas más rentables para la producción de proteínas”.

Este proceso utiliza algoritmos y modelos metabólicos para optimizar las condiciones de fermentación, empleando insumos como sales y azúcares necesarios para la producción de micelas de caseína, describen los especialistas.

A partir de esta técnica, hay empresas que han desarrollado "caseínas inteligentes". Estas proteínas están diseñadas para replicar las modificaciones post-traduccionales presentes en la leche de vaca (que buscan imitar los cambios que sufren las proteínas de la leche después de ser procesadas). 

Esta característica permite que las caseínas se autoensamblen en micelas sin aditivos, mejorando su funcionalidad en comparación con alternativas de origen vegetal que requieren estabilizadores y emulsionantes.

Avances en la ciencia

Una investigación financiada por German Research Foundation indicó que la producción de proteínas de leche, como la β-lactoglobulina (BLG), que ya se comercializa presenta ventajas funcionales, como una buena actividad de gel y superficie. La levadura Pichia pastoris ha demostrado ser eficaz para la producción de BLG soluble, lo que abre nuevas oportunidades para su utilización en productos alimenticios.

Aunque el proceso de purificación de estas proteínas ha sido un desafío debido a la presencia de impurezas como polisacáridos. 

Sin embargo, los investigadores proponen métodos como el de la precipitación de proteínas utilizando hexametafosfato de sodio (HMP). Este se ha utilizado para purificar proteínas de otras fuentes, por ello puede ser una solución para separar las proteínas recombinantes de las impurezas en un solo paso, mejorando la concentración y reduciendo costos.

“Se evaluó la viabilidad de este método para purificar la BLG recombinante producida por P. pastoris. Los resultados preliminares sugieren que la precipitación con HMP es un método que no solo mejora la pureza de la proteína, sino que también preserva su funcionalidad”, concluyó la investigación.

Sostenibilidad y nutrición

Las micelas de caseína producidas ofrecen una alternativa libre de lactosa y colesterol. Este enfoque puede atender la demanda de los consumidores que prefieren opciones más sostenibles y saludables. 

Además, estas proteínas pueden utilizarse en productos de nutrición especializados, siendo una fuente de proteína limpia.

Aunque las empresas que se han embarcado en la producción de caseína a partir de levadura enfrentan desafíos, tales como la secreción de caseína debido a su expresión en organismos no lácteos. Aunque ya están desarrolladas tecnologías para estabilizar las micelas recombinantes.

Además, los precios aún no son tan competitivos respecto a los productos lácteos convencionales. En la medida en que vaya avanzando la tecnología de fermentación de precisión se prevé que los costos de producción mejoren, así como la accesibilidad de estos productos en el mercado.

El desarrollo de micelas de caseína a partir de levadura representa un avance en la industria alimentaria que busca ofrecer alternativas a los productos lácteos tradicionales, adaptándose a las necesidades de los consumidores.

Desarrollan producto lácteo a base de caseína micelar

Implicaciones en la industria alimentaria

La introducción de micelas de caseína a partir de levadura promete beneficios para la industria alimentaria:

• Nuevos productos: Se podrían desarrollar nuevos alimentos y bebidas que imiten las propiedades de los productos lácteos sin contener ingredientes de origen animal.
• Aumento de opciones para consumidores: Las alternativas basadas en levadura pueden atraer a consumidores interesados en dietas más sostenibles o libres de lácteos.
• Investigación y desarrollo: Este enfoque abre la puerta a más investigaciones sobre cómo mejorar la calidad y funcionalidad de las proteínas obtenidas de fuentes no tradicionales.

Mercado de fermentación de precisión 

Una investigación de The Hartman Group, el mercado norteamericano de ingredientes de fermentación de precisión está aumentando y se proyecta que lleguen a 132 millones de consumidores para 2027. 

Ello porque las generaciones más jóvenes están buscando opciones más sostenibles y éticas para los animales. 

“El vínculo entre la fermentación de precisión y la sostenibilidad, incluidas las emisiones reducidas de gases de efecto invernadero, la agricultura natural y el envasado sostenible, ofrece potencial de innovación”, señala la investigación. 

Destaca que los Millennials y la Generación Z están dispuestos a pagar hasta un 10% más por tales productos. 

“La fermentación de precisión proporciona varios beneficios: reduce el uso de la tierra y el agua, las emisiones de gases de efecto invernadero y los problemas de salud asociados con los productos de origen animal. Sin embargo, los costos de fabricación más altos han actuado como la principal restricción para que la industria se amplíe”, destaca la investigación. 

Se espera que la fermentación de precisión se convierta en una tecnología de bajo costo. Para 2030, el costo de la proteína basada en fermentación de precisión podría ser menor que el de las contrapartes de origen animal por los avances en la investigación, opinan los investigadores. 

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