Proteínas del futuro _ insectos y algas comestibles; y carnes in vitro e impresión 3D

Fuentes proteicas no convencionales y alimentos proteicos del futuro

Proteínas de insectos 

El uso de insectos como una alternativa nutricional para mejorar alimentos de bajo contenido nutricional.

• El consumo de insectos como alimentos (entomofagia), ha sido una práctica común en muchas culturas durante siglos.

• Actualmente 2 mil millones de personas consumen insectos en África, Asia, América Central y el Sur de Australia.

• Tienen buen sabor, nutritivos, de bajo costo y fácilmente disponibles.

• Existen 1500 a 2000 especies de insectos comestibles registrados en todo el mundo. 

Insectos comúnmente consumidos 

• Termita
• Larva de la polilla de cera
• Chapulines 
• Moscas doméstica
• Oruga Hornworm
• Oruga de la polilla de seda

La ciencia centrada se interesa en los insectos para consumo alimentario se debe a su alto contenido proteico.

Granja de insectos  

Larvas de tenebrio

• Realizan una crisálida
• Por lo general son inmóviles
• Luego pasan a escarabajos  

Granja de cucarachas

Se puede utilizar de forma medicinal, nutricional y dentro de esta planta también se está empleando las cucarachas como una forma de biorremediación ambiental debido a proceso de conversión son capaces de sintetizar toneladas de basuras y transformarla en proteína alimentaria.

• Las engordan hasta que alcanzan su ciclo vital (6 meses) luyego las exponen al vapor para tener esencia a cucaracha que es un tónico que combate la fiebre.

Galletas a base de harina de grillo

Esta fuente quecida con la fuente proteica de un insecto y se enmascara el sabor con el uso de cacao en polvo.

Parte de lo ingredientes:

• Puré de camote
• harina, entre otros

Es fundamental la proteína y el hierra en la elaboración de la galleta, los grillos deben estar en refrigeración para que su metabolismo baje ya que es una etapa donde "se duermen", luego se hace el respectivo tratamiento térmico que baja la carga microbiana y eliminar los patógenos, luego se secan y por último se muelen; el puré de camote ayuda a disminuir la grasa 

Proteínas de algas 

Con el nuevo estudio de las alternativas no convencionales podemos contar con lo que es el uso de organismos unicelulares y pluricelulares como son las algas.

• Las plantas marinas son empleadas en alimentos y ficocoloides (polímeros naturales).

• El primer productor es China (90%), Francia, Corea, Japón y Chile. Producción mundial aprox en 2,000,000 t/año.

• De 221 especies, 145 se usan para producción alimentos y 101 especies para fococoloides.

Algas empleadas en la industria alimentaria

Existen diferentes tipos de algas marinas para el consumo alimentario

• La mayoría son empleadas como vegetales de origen marino.

• En países de Medio Oriente los usan para ensaladas y la obtención de coloides como la laminaria japonica, laminaria dijitata y la chondrus crispu. 

Aporte proteínico 

• Laminaria dijitata tiene del 8,0 al 15,0% 

• Ascophyllumnodosum del 3,0 a 15%

• Undaria Pinnatifia del 11,0 a 24,0%

• Ulva lactuca del 8,7 a 32,7%

• Ulva pertusa del 17,5 a 26,0%

• Palmariapalmata del 8,0 a 35,0%  

Aporte nutricional

• Al igual que los insectos estas presentan un alto contenido proteico y dependiendo la especie aportan alrededor de 1.3 a 6.8g por cada 100 g que consumimos de algas.

• Tienen un perfil de aminoácidos esenciales como no esenciales y dependiendo de las variedades va a ser más alto en el caso de otros.

Digestibilidad

• Su digestibilidad es más alta es decir, que en pruebas y estudios que se han realizado se puede ver que la pepsina, la pancreatina y la pronansa presentes en nuestro estómago son capaces de sintetizar estos compuestos proteicos de forma efectiva. 

• Siendo más altamente digestible la Prophyra tenera y Palmariapalmata mayor al 56%   

Debate del uso de nuevas alternativas alimentarias de producción sostenibles de proteínas

• En este foro proteína 2030 estudiantes y centros de investigación y empresas se han unido para charlas las nuevas alternativas alimentarias que permitan mantener las sustancias, sostenibilidad y garantizar el aporte nutricional en diferentes países.

•  Lo que se me buscó en este congreso es que las empresas tengan acceso a la información de nuevas alternativas nutricionales y la forma en como se los han ido incorporando a escala industrial para el desarrollo de diferentes productos de la dieta.

Carne in vitro 

• Logramos observar que existen diferentes recursos que se pueden emplear para la obtención de proteínas de alimentarias.

• Algunas de estas están ampliamente disponibles, son de bajos costos o su producción de nivel industrial es relativamente sencillas.

• Sin embargo existen otras características que aún se encuentran en fases de desarrollos o que simplemente su costo no ha logrado ser competitivo en el mercado.

Carne in vitro

• Carne que se puede cultivar a partir de células madres animales en lugar de tomarla de un animal sacrificado.

• Producción amigable con el medio ambiente, mejora el bienestar animal, la seguridad alimentaria mundial y la salud pública.

• El desafío más importante es superar la aceptación del consumidor (carne cultivada, carne in vitro, carne artificial, carne sintética).

Carne producida en un biorreactor con tecnología de ingeniería de tejidos.

• Obtención de células madres (tejido muscular, embriones o células somáticas).

• Diferenciación en células musculares.

• Cultivo y reproducción de células en biorreactor.

• Desarrollo de fibras musculares y tejidos en andamios o microportadores.

Bioingeniería 

• Aplica la biología sintética (microorganismo) para la producción y optimización de moléculas individuales.

• Permite ampliar fácilmente la producción comercial de aditivos alimentarios, enzimas y otros compuestos. 

Aditivos alimentarios como: glutamato monosódico que se obtiene por vía fermentativas a partir de microorganismos de igual manera el uso de enzimas como la del cuajo se aíslan a partir de los estómagos de diferentes animales.

Perspectiva

• Carece de los nutrientes necesarios, es costosa.

• La certificación de seguridad alimentaria aún no la ha aceptado.

• Solventar limitaciones sociales y éticas la ingeniería eficiente de los tejidos.

• Estandarizar condiciones de cultivo en Biorreactores a gran escala. 

• Desarrollos de medios de cultivos sin suero rentable y seguro.

En cuanto a los avances de ingeniería genética y la ingeniería de tejido, el esfuerzo que han hecho los investigadores para la generación de carne in vitro aún se manifiestan como una tecnología en vía de desarrollo puesto que no se han logrado consolidar como un producto comercial.

El primer prototipo de carne que lograron desarrollar estuvo previsto para lo que va hacer la elaboración de una hamburguesa. Sin embargo una de las principales limitantes es lo que es este tipo de producto es que aún no sean conseguido con esta tecnología diferenciar los tipos de fibras musculares, generar el tejido adiposo, el tejido conectivo propio de un músculo por lo que aún su aceptabilidad en el mercado se mantiene en stand by, para dar un paso hacia el escalamiento industrial este debe superar la principal barrera que va a ser la aceptabilidad a nivel sensorial además de los costos de producción hasta el momento son sumamente elevados.

 

El ser humano está acostumbrado a comer carne aunque es cierto que se puede cambiar este hábito ya sea por cambiar el estilo de vida, por salud o religión; es así que debido a este reciente debate se pensó en crear carne que so sea carne de ningún animal, carne cultivadas en laboratorios mejor conocida como carne in vitro.

La carne in vitro nace de la idea de producir o fabricar productos cárnico por medio del uso de la ingeniería de tejidos, se dice que la carne cultivada podría tener ventajas sobre la carne tradicional.

Ventajas 

• La economía 
• La salud 
• El bienestar de lo animales y el medio ambiente 

La manera en la cual se puede crear esta carne in vitro o cultivada es por medio de las células madres que se extraen de los animales vivos, esto se dice que es sin ocasionarles ningún daño, las cuales se colocan en medio de un cultivo donde pueden empezar a multiplicarse y crecer de manera independiente al animal.

En teoría este proceso podría ser lo suficientemente eficaz como para cubrir la demanda de carne y es teoría porque en el momento no es factible porque primeramente se supone que la producción más básica y "fácil" es la creación de carne para embutido, hamburguesas y otros productos que no requieran de cierta complejidad pero en el caso de un corte se dice que este es más complejo, esto es debido a que un corte de filete se compone de músculos entre tejidos capilares y extremadamente largos y finos los cuales transportan sangre y nutriente directamente a la célula. 

Reproducir esta estructura tan compleja es mucho más complicado que hacer carnes que pasarán ´por procesos en el caso de los nuggets o de las hamburguesas.

Apenas en la mitad del siglo XX el consumo mundial de carne de quintuplicó pasando de 45 millones de toneladas de carnes consumida en 1950 a casi 300 millones de toneladas en la actualidad, se ha especulado que estas cifras podrían duplicarse para el 2050 estamos hablando de aproximadamente de 600 millones de toneladas de carne.

Ante este posible panorama la ciencia tiene una solución que casi pareciera mágica a estos problemas carne que no viene de ningún animal al menos que no se requiere la muerte de este la cual se supone que será la más barata, saludable y tendrá un impacto favorable para el mundo.

Una de las empresas realizadas de elaborar muestras de la carne in vitro es Bayonet Food lo cual argumenta que esta carne es carne limpia y ética. Debido al proceso de fabricación que son totalmente natural.

La carne de cultivo se compone de delgadas y largas fibras musculares y tejido conectivo lo cuales producen colágeno y elastrina así como células de grasa que son importantes para el sabor de un producto final; no es tan barato y no cualquiera puede hacerlo, por ejemplo se necesita de 2 días para producir nuggets de pollo  en un pequeño biorreactor es usando una proteína para estimular la aplicación de la célula, algún tipo de soporte para dar estructura al producto y un medio de cultivo para alimentar la carne a medida que se desarrolla esto ya pone en absoluta desventaja a la carne in vitro porque el medio tradicional en esos 2 días se producen miles o millones de piezas de nuggets de pollo por año.

Una afirmación que dió Bayonet Food es que han tenido un aluvión de felicitaciones por parte de veganos y vegetarianos porque pueden proceder a proteínas animal siendo felices a sus creencias puesto que esta no procede de ningún animal muerto.

Aunque se ve como una mejor alternativa de lo tradicional de criar y matar animales la carne in vitro no es una sustitución de las empresas cárnicas esto es debido a que no pueden suplantar de momento algo que lleva décadas 100 millones de toneladas de carnes en gran parte del mundo, de momento porque no son rentable no pueden ni podrán abastecer a todo el mundo.

Impresión 3D

• Tecnología en desarrollo para la fabricación de alimentos (veganos).

• Ofrece la oportunidad de diseñar nuevos productos alimenticios con un valor nutricional y un perfil sensorial mejorado.

• Permite combinar ingredientes nutricionalmente equilibrados.

• Satisface necesidades individuales y espaciales como dificultades para masticar y tragar.

• Genera estructuras de forma libre mediante la introducción de un prototipo en un software de diseño, reconocido y procesado por impresoras 3D.

• La tecnología diseña capa por capa objetos tridimensionales complejos con un grosor predeterminado.

• Requiere impresoras 3D de baja temperatura y uso de aglutinante para mejorar la reología de la carne.  

 

Proceso

• Los componentes básicos incluyen un cabezal de impresión impulsado por motor y una plataforma, comúnmente unida a una etapa con configuración cartesiana.

• Las características del cabezal de impresión y plataforma para carne son tipos extrusoras.

• Para cárnicos se está adaptando los materiales al proceso de fabricación aditiva que requieren un flujo estandarizado. 

Productos cárnicos

El producto final esperado se diseña primero como un molde CAD y el modelo se divide en capas de sección transversal 2D.

Máquina

• Está diseñada para fácil uso, pueden calentarse de forma individual si desea.
• Se introducen los ingredientes en la cápsula.

• Elegimos la receta que queremos imprimir.

• El software se llama fudine crietor que crea platos sin que sepa que es una impresora 3D.

• Se maneja a través de la pantalla táctil, el software está totalmente en la nube por ende no es necesario estar en la cocina para crear hartos platos. 

• Puede imprimir el alimento hasta las calorías que desee el usuario.