Recurso 19 – Plan de enseñanza para cursos sobre proteínas alternativas
El tema de las proteínas alternativas ha cobrado impulso en la industria y los medios de comunicación, pero aún es un campo incipiente en el ámbito académico. Existen numerosos obstáculos técnicos relacionados con nuevos insumos, tecnologías y escalado de procesos para obtener productos basados en proteínas alternativas. Por lo tanto, este campo se beneficiaría enormemente de un mayor enfoque en la investigación académica y la formación de profesionales para trabajar en el área. El fortalecimiento de la tecnología de proteínas alternativas es un plan multidisciplinario. Por ello, necesitamos cada vez más el talento de profesionales cualificados de diferentes áreas para superar estos desafíos técnicos, ya que buscamos explorar el enorme potencial de este campo para transformar el sistema tradicional de producción alimentaria en un modelo más sostenible y eficiente. Por ello, el Good Food Institute Brasil (GFI) desarrolló el Plan de Enseñanza para las Disciplinas en Proteínas Alternativas – Modelo Conceptual, dirigido a programas de grado y posgrado en áreas relacionadas con la producción alimentaria. El objetivo del Modelo Conceptual es orientar a los docentes interesados sobre el contenido mínimo necesario para formar profesionales con comprensión y sentido crítico de los desafíos científicos, sociopolíticos y ambientales de esta nueva cadena de producción alimentaria. Además, este plan de estudios busca orientar el aprendizaje sobre proteínas alternativas impartido por el profesorado de universidades e instituciones educativas de todo Brasil y contribuir a la formación de profesionales cualificados para trabajar en el área. Los módulos y temas abordados pueden impartirse en cursos de corta o larga duración, total o parcialmente, según el curso de grado o posgrado y sus objetivos.
Recurso 03 – Serie tecnológica (fermentación)
Durante cientos de años, la fermentación se ha utilizado para conservar los alimentos y mejorar su valor nutricional. En el siglo XX, este proceso se expandió a una gama mucho más amplia de aplicaciones, abarcando la química industrial, los biomateriales, los productos farmacéuticos, los combustibles y los aditivos alimentarios avanzados. En el siglo XXI se está produciendo un nuevo salto tecnológico, con la producción a gran escala de proteínas alternativas a las de origen animal y vegetal tradicionales. Los agentes fermentadores son microorganismos ampliamente distribuidos en la naturaleza, entre los que se incluyen bacterias, hongos y algas. Las bacterias son microorganismos unicelulares procariotas utilizados tradicionalmente en la fabricación de productos lácteos, cárnicos y vegetales fermentados, como el yogur, el salami y el chucrut, por ejemplo. Los hongos son microorganismos eucariotas divididos en dos grupos: las levaduras, hongos unicelulares muy utilizados en la fermentación del pan y de las bebidas alcohólicas; y los hongos filamentosos (también llamados mohos), pluricelulares, compuestos por largos filamentos de células (hifas) que se ramifican y entrelazan formando micelios. Los mohos se utilizan tradicionalmente en la fabricación de quesos (curados con hongos azules o blancos) y alimentos orientales como el tempeh, el natto y el miso. Las algas constituyen un grupo grande y diverso de organismos, que incluye especies autótrofas unicelulares o multicelulares, que producen la energía necesaria para su metabolismo a través de la fotosíntesis. La fermentación se utiliza actualmente de tres formas para aumentar el aporte de proteínas en la dieta humana: a) La fermentación tradicional, en la que se añaden microorganismos vivos a una matriz proteica de origen vegetal o animal, con el objetivo de, mediante su multiplicación y la producción de compuestos metabólicos, desarrollar características sensoriales más atractivas y/o mejorar el valor nutricional y la biodisponibilidad de las proteínas. b) Fermentación para producción de biomasa, en la que se añaden microorganismos vivos a un sustrato nutritivo natural o a un medio de cultivo formulado, con el objetivo de promover la multiplicación de células microbianas y posteriormente utilizar el propio microorganismo (es decir, la biomasa celular) como fuente de proteínas y otros constituyentes de interés nutricional. c) Fermentación de precisión, en la que el material genético que codifica una proteína específica en una planta o animal (donante) se inserta en un microorganismo de rápido crecimiento y eficiente (huésped), que luego se cultiva por fermentación para formar la proteína deseada en grandes cantidades. Éste puede posteriormente separarse de las células huésped y purificarse, dando lugar a una molécula idéntica a la producida en la planta o el animal, con las mismas características sensoriales y funcionales que la original en los alimentos a los que se incorpora. La fermentación de precisión, además de utilizarse para la producción de proteínas, también se aprovecha en la producción de ingredientes importantes para el sector vegetal, como saborizantes, grasas, vitaminas, pigmentos y otros.
Recurso 02 – Serie de Tecnología (Carne Cultivada)
La investigación sobre la producción de carne cultivada ha crecido rápidamente en los últimos seis años. Varios grupos alrededor del mundo han estado investigando condiciones de cultivo más apropiadas y eficientes para la producción a escala industrial, que permitan un proceso seguro, menos costoso y más rentable. Aunque la tecnología está más desarrollada para el cultivo de células animales, para la producción de carne de res, cerdo y pollo, pescado y mariscos, se han desarrollado procesos similares para la producción de leche, colágeno y huevos. En torno a este tema se está formando toda una cadena de producción, desde los proveedores de líneas celulares, medios de cultivo y diseño de bioprocesos hasta la fabricación de biorreactores, la optimización de procesos biotecnológicos, biomateriales para andamiajes y tecnologías para el desarrollo posterior del proceso de producción de carne cultivada. El interés está creciendo y se ha dedicado mucha investigación e inversión al desarrollo de esta tecnología. Mientras tanto, los organismos reguladores y el sector productivo ya están trabajando para estructurar el marco regulatorio que garantice la seguridad del producto y posibilite su comercialización. Estudios previos muestran que el sector agrícola representa el 30% del uso de la tierra y el 70% de las tierras agrícolas (Bhat, Morton, Mason, Bekhit y Bhat, 2019). Aun así, es probable que la demanda de consumo de carne se duplique para 2050, lo que hará que la producción tradicional de carne sea insostenible (Henchion, Hayes, Mullen, Fenelon y Tiwari, 2017). En cuanto a las cuestiones de sostenibilidad durante la producción de carne, es necesario considerar no sólo las emisiones de CO2 provenientes de la fermentación entérica durante la crianza de los animales, sino también las actividades relacionadas con la producción de alimentos, como el uso de fertilizantes y pesticidas, el uso de la tierra y el consumo de agua por parte de la agricultura, así como los productos veterinarios para el tratamiento de los animales. La producción de carne utilizando animales se considera ineficiente, ya que estos animales consumen grandes cantidades de alimento y la mayor parte de su energía se gasta en su propio metabolismo y en la producción de tejidos no comestibles (como huesos, tendones y pieles). Por el contrario, la estructura de la carne cultivada no contiene despojos ni componentes no comestibles, lo que no sólo reduce el tiempo de producción sino que también disminuye la cantidad de nutrientes necesarios por kilogramo de carne. En términos de consumo de agua y emisiones de gases de efecto invernadero, la carne de res cultivada tiene el potencial de ser más eficiente que la producción de carne de res convencional (Bhat et al., 2019). Además, se cree que el uso de células cultivadas permitiría un mejor control sobre el uso de antibióticos en la producción, reduciendo su consumo, así como los problemas relacionados con la resistencia a los antimicrobianos por su uso en la agricultura. La producción de carne cultivada también se basa en consideraciones éticas respecto al uso de animales para el consumo humano. La industria de la carne en general (bovinos, aves o cerdos) se considera que tiene condiciones de producción críticas, como el confinamiento excesivo y el maltrato. Sin embargo, inevitablemente se requiere el sacrificio de animales para obtener el producto final. El riesgo de propagación de enfermedades infecciosas por microorganismos, como los de los géneros Salmonella y Listeria, también se minimiza en la producción de carne cultivada, ya que permite un mayor control de las condiciones asépticas de producción. La carne producida puede pasar por un riguroso control de calidad, permitiendo un producto final libre de infecciones, enfermedades, parásitos o incluso contaminantes químicos. Además, con un mayor control sobre los ingredientes añadidos, los tipos de células y su diferenciación bajo este sistema, la composición del producto desarrollado puede adaptarse según las demandas del consumidor.
Recurso 01 – Serie de tecnología (de origen vegetal)
La percepción de los consumidores de que una dieta basada en plantas es más saludable y sostenible que una dieta basada en proteínas animales ha impulsado la búsqueda de nuevas fuentes proteicas de origen vegetal (Pimentel y Pimentel, 2003). El mercado de las proteínas vegetales es muy prometedor, dado el aumento de la demanda de sustitutos de la carne, con diversas oportunidades de crecimiento. Sin embargo, para sustituir la proteína animal, se necesitan materias primas vegetales que cumplan con las propiedades nutricionales, funcionales y sensoriales de productos similares y de consumo tradicional (Hoek et al., 2011). La principal diferencia entre las matrices animales y vegetales reside en su composición, ya que las primeras se componen básicamente de agua, proteínas y grasas. Si bien las fuentes proteicas vegetales también contienen estos componentes, generalmente presentan otros que diluyen la fracción proteica en la matriz alimentaria. Además de agua, contienen carbohidratos simples y complejos, como fibra dietética, almidón y aceite. Por lo tanto, el desarrollo de nuevos ingredientes proteicos requiere su caracterización funcional y nutricional para permitir su aplicación adecuada como proteína análoga. Para que las proteínas vegetales puedan utilizarse como sustitutos de las proteínas animales o como ingredientes en alimentos proteicos, deben presentar funcionalidades tecnológicas. Estas propiedades son decisivas para definir el rango de aplicaciones de la proteína y su aceptación por parte del consumidor. Por lo tanto, para mejorar estas funcionalidades, como la solubilidad, la capacidad de retención de aceite/agua, la gelificación o la emulsificación, se realizan modificaciones químicas, enzimáticas y mecánicas para su funcionalización y aplicación. Dada la posibilidad de introducir nuevas proteínas vegetales, es importante conocer su calidad nutricional. Se destacan los criterios y métodos disponibles para evaluar su valor biológico, en particular la importancia de la presencia y el contenido de aminoácidos esenciales. Igualmente importante es la digestibilidad proteica y la ausencia de factores considerados antinutricionales y tóxicos en la proteína vegetal. Con frecuencia se aplican tratamientos fisicoquímicos para controlar estos factores. Si bien muchas fuentes de proteína vegetal ya forman parte de la dieta de la población, a menudo es necesario reevaluar su seguridad, dada la posibilidad de introducir nuevas formas de presentación y una mayor incidencia en el menú del consumidor promedio.