Fermentación de precisión, una alternativa para atender la creciente demanda de proteínas y producción sostenible

Disfrutar de los alimentos favoritos y atender la alta demanda de proteínas alternativas sin contribuir al cambio climático ni a la explotación animal podría ser posible y una realidad gracias a la técnica de fermentación de precisión.

Esta tecnología permite crear proteínas alternativas a las de origen animal, grasas, sabores, pigmentos y vitaminas, pero producidas en laboratorios a partir de cepas de microorganismos (como bacterias, levaduras o hongos), para producir un ingrediente o producto en grandes cantidades y de alta pureza bajo un proceso de fermentación controlada, explica una investigación de Lucas Eastham y Adam R. Leman.

“Aunque los microbios se han usado para crear alimentos por miles de años, la producción microbiana de proteínas a granel es relativamente nueva. Algunos de los productos de fermentación de precisión más convincentes son proteínas alimentarias que antes solo se derivaban de fuentes animales que ahora se pueden expresar en microorganismos”, expusieron los investigadores.

En su investigación, publicada en la revista Food Science, destacan las ventajas de este método ante la alta demanda de proteínas y la exigencia de una producción más sustentable de alimentos.

Dado que se espera que la demanda de proteínas dietéticas aumente hacia el año 2050, impulsada por la industrialización y el crecimiento de la población, este tipo de métodos tratan de responder a esta realidad.

El papel de la tecnología para el desarrollo de proteínas alternativas

Se prevé que el consumo global de carne se duplique para el año 2050. Este escenario representará un desafío en términos del impacto negativo en el suelo, el agua, la biodiversidad y el bienestar animal, según datos de la iniciativa SeaBos, una fundación con sede en Estocolmo, Suecia, enfocada en la producción sostenible de alimentos del mar.

Añade que para tratar de atender este problema se requieren cambios tanto en los hábitos alimenticios de la población como en el desarrollo de métodos o técnicas de producción más sostenibles.

Fermentación de precisión, una técnica de producción alimentaria sostenible

Según la investigación “Fermentación de precisión para proteínas alimentarias: innovaciones de ingredientes, consideraciones de bioprocesos y perspectivas: una mini-revisión”, el desarrollo de proteínas alternativas están aumentando. Ello, gracias a la investigación y tecnologías relacionadas con la fermentación de precisión.

La fermentación de precisión se está utilizando para desarrollar ingredientes para aplicarlos en productos lácteos, huevos, carne y edulcorantes.

En cuanto a la producción de proteínas este método busca replicar las características sensoriales de la carne de origen animal, como la mioglobina, la hemoglobina y la leghemoglobina. Hay empresas que han creado proteínas de hemo para darle a sus productos un sabor y un aspecto similar a la carne.

También se obtienen proteínas lácteas, como la caseína y el suero de leche, usados en la producción de queso, yogur y productos lácteos. Compañías están produciendo beta-lactoglobulina para reemplazar la proteína de suero de leche bovina. Con ello se evita la necesidad de explotar a las vacas.

Respecto a las proteínas de clara de huevo, que se usan para producir distintos alimentos desde productos horneados hasta suplementos nutricionales, se pueden producir en laboratorios bajo la fermentación de precisión.

También puede producir proteínas dulces, originarias de plantas y hongos, como la brazzeína, una proteína más dulce que el azúcar. Esto permite reemplazar el dulce procesado en los alimentos y bebidas.

Desafíos en el desarrollo de alimentos e ingredientes

Los investigadores señalan que la producción de proteínas mediante PF no necesariamente reemplazan a las fuentes de origen animal, debido a diferencias en las propiedades tecno-funcionales y las modificaciones post-traduccionales de las proteínas microbianas.

Dichas diferencias pueden afectar el comportamiento de las proteínas en aplicaciones alimentarias.

Por ejemplo, en las proteínas lácteas, la beta-lactoglobulina puede mantener su función cuando se produce por expresión microbiana. Pero proteínas más complejas como la lactoferrina pueden verse afectadas, lo que puede requerir procesos de purificación más costosos.

En la caseína derivada de la fermentación de precisión se ha encontrado una barrera en cuanto a la formación de micelas y la fosforilación en las modificaciones post-traduccionales de las proteínas microbianas.

Otro tema que necesita más investigación es cómo evitar que el grado de fosforilación afecte la formación de micela de caseína artificial y cuajada.

Retos de esta tecnología son:

• Imitar la naturaleza: Los investigadores buscan la manera de replicar las estructuras y modificaciones que ocurren en las proteínas naturales. Por ejemplo, la producción de colágeno con su característica estructura de triple hélice es un objetivo clave.
• Optimizar procesos: La elección del medio de fermentación, las condiciones de cultivo y los procesos de purificación son fundamentales para obtener proteínas con las características deseadas. La dosificación de anti espuma y la evitación de la cromatografía (separación de los elementos) son algunos de los aspectos a considerar.
• Modificar la función: La ingeniería genética permite modificar las proteínas para obtener nuevas funcionalidades o mejorar las existentes. Por ejemplo, se pueden crear proteínas con mayor estabilidad, con menor reacción alérgica o con texturas específicas.

El consumo de las proteínas vegetales es impulsado por sus beneficios nutrimentales y por la innovación de productos

Una técnica sostenible con barreras y oportunidades

La fermentación de precisión es vista como una alternativa sostenible en la producción y seguridad alimentaria, al reducir el impacto ambiental en comparación con los métodos convencionales, ya que:

• Reduce el impacto ambiental: La producción de proteínas en laboratorios requiere menos tierra, agua y energía que la ganadería tradicional.
• Mejora la seguridad alimentaria: Elimina los riesgos asociados a las enfermedades transmitidas por alimentos de origen animal.
• Permite crear alimentos personalizados: Los científicos pueden diseñar proteínas con características específicas para satisfacer las necesidades de diferentes consumidores, como personas con alergias o dietas especiales.
• Captura de dióxido de carbono: El CO2 generado durante la fermentación podría capturarse y utilizarse en otros procesos de biofabricación o en la producción de cultivos de invernadero.
• Producción de fertilizantes: Asimismo, la biomasa microbiana producida durante el proceso podría tener aplicaciones en la industria alimentaria, de piensos o de fertilizantes.

Además de los beneficios ambientales, contribuye y promueve el bienestar animal y la resistencia a los antimicrobianos asociada con la ganadería intensiva.

Aunque tiene gran potencial, todavía presenta desafíos, como la regulación, la aceptación del consumidor y la optimización de los procesos de producción.

• Costos: Para competir con las proteínas tradicionales, es necesario reducir los costos de producción. Esto se conseguirá a través de la optimización de los procesos y el desarrollo de nuevas tecnologías.
• Regulaciones: La aprobación regulatoria de los nuevos ingredientes alimentarios derivados de PF es compleja. Requiere de datos sólidos sobre seguridad y eficacia.
• Percepción del consumidor: La aceptación de los consumidores es fundamental para el éxito comercial de los productos basados en PF. Es necesario comunicar de manera clara los beneficios de estas proteínas y abordar las posibles preocupaciones relacionadas con su seguridad y origen.

Sin embargo, los expertos son optimistas. Creen que esta tecnología puede prosperar porque ofrece una alternativa sostenible y ética a los productos de origen animal.

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