Proteína sostenible de hojas de tomate, hongos e insectos


Los investigadores de WUR están analizando cómo podemos producir proteínas de manera sostenible y circular. 



Idealmente, esto se haría de una manera que evite la competencia entre humanos y animales por su comida. La producción de proteínas a partir de hojas de tomate, hongos e insectos es un ejemplo de cómo se podría lograr esto.

La forma en que producimos y consumimos proteínas en la actualidad supone una carga insostenible para nuestros recursos naturales, y el problema empeora a medida que crece la demanda de proteínas de origen animal. Una transición proteica es esencial si queremos garantizar una dieta sostenible para todos en el planeta en el futuro. Wageningen University & Research está buscando formas de aumentar la disponibilidad, diversidad y aceptación de las fuentes de proteínas existentes y emergentes. Los sistemas circulares son un ejemplo de cómo se puede lograr esto.

En un sistema alimentario óptimo, los humanos y los animales no estarían compitiendo por los alimentos, y cualquier recurso adecuado para el consumo directo se usaría como alimento. Cualquier fuente de proteína no apta para el consumo humano podría reciclarse utilizando, por ejemplo, microorganismos o insectos. Aquí hay algunos ejemplos de proyectos en los que WUR está trabajando en la producción circular de proteínas:

Proteína de hojas de tomate

Hay valor en los residuos de cultivos ricos en proteínas, pero este valor a menudo no se extrae ni se utiliza en la cadena alimentaria. Los residuos pueden convertirse en compost o, en el mejor de los casos, utilizarse como alimento para animales. Las hojas de todas las plantas, como las de la remolacha azucarera o las plantas de tomate, contienen la proteína rubisco. «Al menos una cuarta parte de toda la proteína en la hoja es rubisco», dice Marieke Bruins, científica principal en tecnología de proteínas. “Esta proteína es fundamental para capturar y almacenar CO 2de la atmósfera. Es fácilmente soluble y no se une a nada más en la célula, por lo que puede exprimirlo de la hoja”. Pero la desventaja de las hojas de tomate es que también contienen toxinas. Bruins y sus colegas ya habían desarrollado previamente un proceso patentado para extraer proteínas de las hojas. Ahora también han realizado pruebas para ver si este proceso evita que las toxinas terminen en el producto final, haciéndolo seguro para comer. El método está siendo utilizado actualmente por Cosun, un productor de remolacha, para extraer proteínas de las hojas de la remolacha azucarera. Pero Bruins espera que se implemente más ampliamente. “Hay tal abundancia de hojas en nuestro planeta y, en última instancia, nos gustaría hacer uso de todos los recursos disponibles para nosotros. En la actualidad, las hojas de tomate se cortan y simplemente se barren en una pila. El mejor de los casos es que terminen en un montón de compost.

Mire este video sobre la extracción de proteínas de las hojas

Una ventaja de la proteína rubisco es que se puede procesar fácilmente en un gel. «Esa no es una cualidad que normalmente se encuentra en muchas otras proteínas de origen vegetal, como la soya», dice Bruins. Los productores a menudo agregarán huevo como una forma de lograr una estructura particular, lo que podría ser útil si se va a usar en sustitutos de la carne o productos lácteos de origen vegetal. Pero eso significa que no es vegano. “La única otra proteína de origen vegetal que puede hacer un buen gel es la proteína de patata”, dice Bruins. «También puede usar almidón o metilcelulosa, pero el producto tendrá un alto contenido de carbohidratos, que a menudo no es lo que desea». Según Bruins, la calidad gelificante de la rubisco es lo que la hace realmente atractiva para los productores de alimentos. “Su valor nutricional también es muy bueno. Es solo que el proceso de extracción es relativamente costoso. Por eso no puede competir con la soja, que también tiene un buen valor nutricional y es mucho más barato. Lo que queremos hacer ahora es encontrar el equilibrio adecuado, que podría ser un 10 por ciento de proteína rubisco por sus propiedades gelificantes, complementada con proteína más barata como la soya por su valor nutricional”.

Hay otro desafío para los investigadores, que es que solo una parte de la proteína está realmente disponible para su uso. «Se pierde una cantidad sustancial como parte del proceso de purificación, que se lleva a cabo para lograr un producto incoloro. Muchas de las proteínas adquieren un color marrón/verde cuando se extraen, y eso es algo que se debe evitar. Pero evitar esto significa que terminas con un menor rendimiento de proteínas. Vamos a intentar mejorar esto». Bruins también está trabajando con investigadores del grupo Plant Breeding como parte de los esfuerzos para mejorar el proceso de extracción.»Cultivos como los tomates y la remolacha azucarera se desarrollaron originalmente para su producto principal: la remolacha en sí y el tomate. Queremos ver si también puede hacer adaptaciones que optimicen la extracción secundaria de proteínas de las hojas de estos cultivos. Se trata menos de la cantidad absoluta de proteína y más de la proporción que realmente podemos extraer. Porque en este momento solo estamos usando una pequeña proporción”. Hay tal abundancia de hojas en nuestro planeta y, en última instancia, nos gustaría hacer uso de todos los recursos disponibles para nosotros. Marieke Bruins, científica sénior en tecnología de proteínas

Bruins también está investigando si el proceso también funciona para otras plantas. “Nos hemos dado cuenta de que los rendimientos varían entre especies y variedades de plantas. Queremos ver si podemos darle sentido a eso y optimizarlo”. Los investigadores también están buscando oportunidades para usar fibra de hojas y tallos. Estos podrían utilizarse para la producción de materiales de embalaje, por ejemplo. «Sería genial si llegamos al punto en que no se desperdicie nada de la planta».

Los hongos formadores de hongos como fuente alternativa de proteínas

Otra fuente de proteína potencialmente interesante y sostenible son los hongos formadores de hongos (basidiomicetos), y en particular el micelio, que es la red de hebras fúngicas normalmente descartadas. Hasta ahora se ha investigado poco sobre esto. “Estos hongos tienen la ventaja de poder crecer en lignocelulosa, algo que pocos otros organismos pueden hacer”, dice Karin Scholtmeijer, investigadora asociada en Plant Breeding. La lignocelulosa es un material leñoso que se encuentra en todas las plantas y es el tipo de biomasa renovable más grande de la Tierra.

A diferencia de los tipos existentes de proteínas fúngicas (como el tempeh o el Quorn) que se cultivan en sustratos aptos para el consumo humano, Scholtmeijer espera producir proteínas a partir de formas renovables de biomasa que no se han utilizado previamente de esta manera. “Como beneficio adicional, no necesita ningún terreno adicional, porque puede cultivarlos en edificios. Y si cultivas solo el micelio y, por lo tanto, no tienes que esperar a que aparezcan los hongos, tienes un ciclo de producción más corto”. La investigación de Scholtmeijer ha incluido observar la cantidad de proteína que se encuentra en diferentes especies de hongos. Los investigadores cultivaron 60 especies de hongos formadores de hongos comestibles en una variedad de sustratos como pulpa de remolacha, paja de arroz, vainas de cacao y astillas de madera. “Estamos viendo grandes diferencias en los niveles de proteína en todas estas especies. Los hongos también producen una gran cantidad de aminoácidos libres, lo cual es útil en términos de valor nutricional porque estos se absorben fácilmente en el intestino”. Otros componentes saludables de los hongos incluyen fibra, vitaminas B y D, y componentes que estimulan el sistema inmunológico. También vienen en una variedad de diferentes texturas, aromas, colores y sabores.

Micelio
Micelio

Pero antes de comenzar a usarlos para hacer algo, es importante comprender cómo se sienten los consumidores acerca de este tipo de productos. Scholtmeijer y su equipo han investigado esto con colegas del grupo de Ciencias Sociales. “Lo que encontramos es que las personas ciertamente están preparadas para comerlo, pero preferiblemente como un alimento de ‘etiqueta limpia’, es decir, lo menos procesado posible”, dice ella. “Pero si les contamos más sobre los aspectos de sostenibilidad, estarán dispuestos a probarlo en otras formas, como en polvo”.

La investigación futura incluirá la selección de los mejores hongos del ensayo para una mayor investigación, en parte para determinar su composición precisa. “Queremos ver si podemos usar técnicas de mejoramiento para producir mejores variedades con un mayor contenido de proteínas”, dice Scholtmeijer. “Los champiñones no son una fuente tan buena de proteína como dice la gente, porque la medición de su contenido de proteína se basa en su peso seco y los champiñones/hongos tienen un alto contenido de agua. Así que realmente tendrías que comer muchos hongos si estuvieras tratando de igualar el contenido de proteína de una pechuga de pollo”. Tendrías que comer muchos champiñones si estuvieras tratando de igualar el contenido de proteínas de una pechuga de pollo. Karin Scholtmeijer, Investigadora Fitomejoramiento

Según Scholtmeijer, todavía hay algunos obstáculos prácticos que superar antes de que estos hongos se conviertan en parte de nuestra dieta básica. «Si los cultivas con astillas de madera, por ejemplo, necesitarás una forma de separarlos, porque la gente probablemente no quiera encontrar astillas de madera en sus alimentos».

Crianza de insectos

Los insectos pueden hacer una valiosa contribución a la transición proteica porque pueden criarse sobre residuos y luego procesarse en productos que pueden ser consumidos tanto por personas como por animales. “No podemos seguir usando soya para alimentar a nuestra creciente población de animales de granja”, dice Esther Ellen, líder del proyecto Insect Breeding. “Los insectos tienen un valor nutricional similar, pero son más sostenibles porque no requieren mucha tierra ni agua, y se pueden criar sobre residuos”.

Sin embargo, criar insectos a gran escala para la producción de proteínas sigue siendo un desafío. Los rendimientos fluctuarán, por ejemplo. “En la actualidad, la producción de insectos se centra en producir larvas y criarlas”, dice Ellen. “Se estimula la crianza optimizando su alimentación. Pero nadie está mirando las diferencias individuales o evaluando qué especies son más eficientes”.

Los sistemas de reproducción podrían desempeñar un papel clave en la ampliación de la producción de proteínas de insectos. Ellen está trabajando en programas de reproducción y está investigando si la selección genética podría mejorar la producción de proteínas en los insectos. “Estamos observando no solo el crecimiento de las larvas, sino también la eficiencia con la que las larvas usan su alimento y la salud y el bienestar”.

Ellen y sus colegas han analizado qué características son realmente hereditarias y qué tan fuerte es el factor de herencia. “Necesita saber eso para saber qué podría seleccionar. Una de las cosas que hemos encontrado es que es posible seleccionar el peso corporal y, en última instancia, el rendimiento de proteínas».

Los investigadores también usaron una simulación por computadora para ver qué sucedería si de hecho seleccionaras estas características. Los resultados iniciales son prometedores: parece que se puede producir más proteína con menos alimento y menos animales. El programa de reproducción se probará con la mosca soldado negra, una especie de insecto de uso común. “Es más complicado criar insectos en comparación con otros animales como las vacas, por ejemplo, porque con los insectos no puedes identificar a los individuos”, dice Ellen. «Así que no sabes quiénes son los padres».

mosca soldado negro
mosca soldado negro

En la actualidad, los insectos se alojan en grandes grupos y todos se aparean entre sí. Por lo tanto, los criadores tendrían que hacer algunas modificaciones significativas en el alojamiento de los insectos y mantener a los padres separados, por ejemplo. Una complicación adicional con las moscas soldado negras es su insistencia en tener sexo en grupo, dice Ellen. “Se podría intentar poner un macho con 10 hembras y ver cómo se comporta la descendencia de ese macho, para desarrollar líneas que crezcan mejor o que sean menos propensas a enfermedades, por ejemplo. Los criadores están abiertos a este tipo de cosas y, de hecho, estamos organizando Masterclasses en las que compartimos conocimientos con ellos y los invitamos a participar en el proceso”.

La cría de insectos, como el sector de los insectos en su conjunto, todavía está en pañales, pero Ellen está contenta de que ya estemos pensando en cómo queremos abordarlo. “Por ejemplo, no queremos seleccionar solo para la producción. También queremos pensar en la consanguinidad, la salud y el bienestar. Ahora tenemos la oportunidad de establecer buenas prácticas desde el principio y aprender de las experiencias de cría en la ganadería tradicional”.

Gracias a las nuevas regulaciones de la UE, la proteína de insectos ahora también se puede usar en alimentos para aves y cerdos. Algunos productos de insectos también han sido aprobados para el consumo humano. Sin embargo, hay algunas restricciones. Los residuos utilizados en la producción deben estar limpios, por ejemplo. “En la actualidad, los insectos están siendo alimentados con cosas que también podrían alimentar a los animales de granja. Sería bueno si eventualmente pudiéramos criarlos con subproductos que no pueden usarse como alimento para humanos o animales de granja, como el estiércol. Entonces realmente tendríamos un sistema circular. Pero la legislación existente no lo permite”. Actualmente se está trabajando para identificar y evaluar los riesgos de seguridad de varias categorías de subproductos que no pueden usarse directamente como alimento para humanos o animales de granja.



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