Tres brillantes innovaciones en alimentos sintéticos

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En los últimos años, el movimiento de las etiquetas limpias se ha abierto paso en el industria alimentaria. Los métodos tradicionales de producción de alimentos, que se basan en el procesamiento pesado y los ingredientes artificiales, están perdiendo tracción entre los consumidores actuales, mientras que las nuevas empresas de alimentos de rápido crecimiento que cuentan con productos en la categoría de buenos para la salud siguen ganando cuota de mercado. Aunque muchos de los aromas utilizados en la industria alimentaria siguen produciéndose con química sintética y materias primas petroquímicas, el deseo de los consumidores de contar con aromas naturales también va en aumento. Al mismo tiempo, la mayoría de los productos alimentarios no son totalmente "sintéticos"; la fuente principal de todos los alimentos que comemos hoy en día sigue siendo la de las plantas y los animales, aunque haya alguna modificación química y biológica por el camino. A continuación se exponen algunas brillantes innovaciones en materia de alimentos sintéticos:

La NASA y el proyecto de síntesis alimentaria

Entre los años 60 y 70, el Centro de Investigación Ames de la NASA se embarcó en un proyecto para producir alimentos sin utilizar los organismos vivos tradicionales, como los cultivos o el ganado. La premisa básica del proyecto era que los astronautas seguirían explorando el espacio en misiones cada vez más largas. El espacio y el peso disponibles para los alimentos almacenados a bordo de las naves espaciales serían limitados, y se necesitarían otros procesos para alimentar a la tripulación humana. Aunque el cultivo de alimentos se consideraba una opción viable, la velocidad y el área en la que se podrían cultivar los alimentos limitarían la cantidad de comida disponible en cualquier momento. En su lugar, el programa investigó métodos químicos sencillos que pudieran regenerar los alimentos utilizando productos de desecho y combustible para cohetes.

Se publicaron varios trabajos sobre procesos desarrollados para generar carbohidratos comestibles a partir de agua, dióxido de carbono y electricidad. Estos procesos se basaban en la división electroquímica del agua en gas hidrógeno y oxígeno. El gas hidrógeno reaccionaría con el dióxido de carbono, capturado de la exhalación de la tripulación aeroespacial, para formar metano. A continuación, el metano se convertiría en formaldehído mediante una cuidadosa oxidación parcial con oxígeno y daría lugar a una serie de reacciones catalizadas que formarían azúcares de formosa o glicerol a partir del formaldehído. Los azúcares de la formosa son similares a los azúcares típicos que comemos, como la glucosa, la sacarosa o la fructosa, por lo que pueden ser fácilmente digeridos por los humanos para obtener energía. El glicerol es un producto intermedio común que se forma en el cuerpo humano al metabolizar los azúcares, por lo que también es un producto comestible. Estos productos de carbohidratos puros pueden reaccionar juntos para formar polímeros largos similares al almidón o utilizarse directamente como edulcorantes.

El sistema general de generación de alimentos sólo estaría limitado por la cantidad de electricidad disponible para hacer funcionar la reacción de electrólisis para formar hidrógeno y podría proporcionar la mayor parte de las calorías de carbohidratos que necesita el ser humano. Los lípidos y las proteínas también son necesarios para una dieta equilibrada, pero los procesos químicos necesarios para producir estos compuestos alimentarios son complicados y laboriosos. Para evitar estos problemas, los investigadores propusieron utilizar una bacteria, Hydrogenomonas eutrophaque se alimenta de gas hidrógeno, dióxido de carbono y minerales, y los convierte en un suplemento rico en proteínas que también contiene lípidos, vitaminas y otros nutrientes esenciales que necesita el cuerpo humano. Aunque en este caso se utilizaría un organismo vivo en este proceso, las bacterias podrían producir biomasa rápidamente y sin un gran mantenimiento. De este modo, se podría producir una dieta completa utilizando sólo simples tecnologías químicas y biológicas que podría colocarse en una nave espacial. Sin embargo, la tecnología nunca se implementó de forma práctica para las misiones espaciales.

Síntesis de alimentos con electricidad

Recientemente, en un proyecto conjunto entre el Centro de Investigación Técnica VTT de Finlandia y la Universidad Tecnológica de Lappeenranta, los investigadores desarrollaron un método para producir un producto alimenticio rico en proteínas a partir de agua, dióxido de carbono, bacterias y electricidad. Al igual que el proceso bacteriano antes mencionado, la bacteria utilizada aquí es un tipo especial que puede digerir el gas de hidrógeno producido por la electrólisis del agua y el dióxido de carbono capturado de la quema de combustibles fósiles, y convertirlos en biomasa comestible.

 

El Proyecto Food From Electricity tiene el potencial de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero como una forma alternativa y eficiente de crear alimentos. A diferencia de la agricultura tradicional, que depende de la conversión energética de la luz solar en azúcar a través de la fotosíntesis, la electricidad capturada directamente de los paneles solares podría utilizarse para alimentar el proceso. Se calcula que el método es diez veces más eficaz que la agricultura basada en cultivos. La otra ventaja es que el proceso puede ampliarse fácilmente y no requiere grandes extensiones de terreno; un almacén de varios pisos podría producir lo mismo que un campo de cultivo. Además, los pesticidas y fertilizantes químicos que normalmente se escurren y causan daños al medio ambiente local no serían necesarios para esta producción de alimentos basada en bacterias. Otras formas de aplicar la tecnología son los dispositivos domésticos que generarían alimentos a la carta para las regiones que tienen problemas de abastecimiento de alimentos y podrían reducir el impacto de desnutrición global.

Carnes sintéticas

Otros trabajos encabezados por la NASA incluyen la investigación sobre tecnología de la carne sintética. Desde entonces, ese trabajo se ha convertido en varios proyectos de investigación académica y tecnologías de nueva creación. La carne sintética, o cultivada, se basa en la misma biotecnología desarrollada para crear tejidos y órganos de sustitución utilizados en el ámbito médico. Las células madre del animal deseado (vaca, cerdo, pez, etc.) se cultivan en un caldo rico en nutrientes en condiciones estériles. Las células madre son alentadas a diferenciarse en tejido muscular utilizando un medio especializado que contiene factores que indican a las células que deben cambiar. Los tejidos musculares maduros se "ejercitan" mediante estiramientos para promover el crecimiento muscular y se cosechan una vez alcanzado el tamaño deseado. El material similar a la carne se moldea y aromatiza para obtener un producto cárnico similar a la carne de un animal

 

Aunque todavía están en fase de desarrollo, los productos cárnicos cultivados tienen muchas ventajas que los convierten en una alternativa atractiva a las formas actuales de criar el ganado y cosechar su carne. Como la carne se cría en un entorno cerrado y estéril, se necesitan menos antibióticos para mantener el producto libre de patógenos. A diferencia del ganado natural, el producto cárnico en sí no alberga parásitos o patógenos transmitidos por los alimentos que puedan suponer un riesgo para la salud. Además, los residuos producidos en el proceso pueden gestionarse mejor, e incluso reciclarse. En la actualidad, los medios nutritivos utilizados para cultivar los tejidos cárnicos proceden del vientre de las vacas paridas, pero el objetivo final es alimentar los cultivos celulares con medios derivados de fuentes vegetales, lo que podría reducir el impacto ambiental de la producción de carne. Otras ventajas son la reducción del espacio necesario para cultivar la carne, lo que liberaría terrenos de ranchos y granjas para otros usos, y la posibilidad de manipular el proceso de cultivo para crear materiales cárnicos adaptados e híbridos. Por ejemplo, las células podrían cultivarse para incluir en su matriz tanto tejido de pescado como de vacuno, lo que daría lugar a un producto único imposible de crear de otro modo. O los tejidos podrían programarse para producir proporciones precisas de grasa y proteína, o mayores concentraciones de los compuestos de sabor deseados. En definitiva, la tecnología de la carne sintética puede abrir las puertas a nuevas oportunidades, innovaciones y experiencias culinarias aún por ver.

Sintéticos y más allá

El término "sintético" suele tener una connotación negativa en nuestro mundo moderno. Aunque el mercado se inclina cada vez más por los productos de origen natural, la creciente preocupación por el medio ambiente y los retos socioeconómicos mundiales pueden obligar a la industria alimentaria a recurrir a productos alimentarios de origen sintético. A medida que avanzamos hacia el futuro, una combinación de alimentos sintéticos y naturales seguirá siendo el pilar de nuestra dieta.

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Sobre el autor

Bryan Le es actualmente becario de investigación de posgrado en ciencia y medicina y estudiante de doctorado en el Departamento de Ciencias de la Alimentación de la Universidad de Wisconsin-Madison. Está estudiando los efectos beneficiosos y el mecanismo de acción de los compuestos del sabor que se encuentran en la cebolla y el ajo. Ha escrito y editado artículos para el galardonado blog Science Meets Food, patrocinado por la Asociación de Estudiantes del Instituto de Tecnólogos Alimentarios, y le apasiona comunicar la ciencia al público. Bryan tiene un máster y una licenciatura en química por la Universidad de California, Irvine. Ponte en contacto con él en bryanquocle(at)gmail(dot)com, y descubre más sobre su trabajo en bryanquocle.journoportfolio.com

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