Villanueva Reyes, Brenda; Acosta Pacheco, María Fernanda; Guillermo de la Cruz, Verónica; Hernández de la Cruz, Yolanda.

Estudiantes del Posgrado en Ciencias en Innovación Biotecnológica de la subsede Sureste del CIATEJ

feacosta_al@ciatej.edu.mx; vecruz_al@ciatej.edu.mx; yohernandez_al@ciatej.edu.mx; brvillanueva_al@ciatej.edu.mx

En un mundo donde la población crece y los recursos se agotan, la búsqueda de tecnologías alimentarias sostenibles y éticas se vuelve cada vez más imperativo. La industria alimentaria tradicional enfrenta serias críticas debido a su impacto ambiental y el uso intensivo de recursos, aunado a las preocupaciones sobre el bienestar animal y humano. Es en este contexto que subyace la necesidad de innovar el cómo producimos alimentos, cómo los procesamos y cómo los conservamos, ofreciendo alternativas propicias para el futuro de la alimentación.

Siendo este el caso, nos gustaría detallarte que dichas innovaciones son más tangibles de lo que crees. Para ello usaremos como ejemplo un alimento que seguro has podido degustar, ¡una hamburguesa! Detrás de cada ingrediente se esconde una interesante tecnología que quizá, sólo hasta hoy, desconocías.

Pensemos en una hamburguesa, lo que tradicionalmente conocemos como una porción de carne molida de res, sazonada y cocida, servida en un pan con ingredientes como queso, lechuga, tomate y cebolla, popularizada por ser un emblema de la comida rápida, aunque a menudo criticada por su alto contenido de grasa, calorías y baja calidad nutricional. Por lo tanto, las demandas modernas han evolucionado para incluir opciones que satisfagan las necesidades de los consumidores, desde alternativas vegetales hasta carnes cultivadas en laboratorio y versiones gourmet.

Comencemos por el pan… A lo largo de la historia, la industria panificadora ha sido un pilar importante en la vida de las personas. El pan contiene carbohidratos, proteínas y fibra permitiendo ser una fuente de energía para nuestras actividades diarias. Además, el pan tiene un impacto cultural, formando parte de celebraciones, rituales y festividades en todo el mundo.

La industria panificadora no se ha quedado atrás en la búsqueda de innovación, desde la creación del pan blanco básico hasta opciones sin gluten, integrales y artesanales, donde se han implementado ingredientes y técnicas para mejorar la textura, sabor, valor nutricional y vida útil del pan. La innovación biotecnológica en la industria panificadora está transformando como se produce el pan, a partir de los nuevos consumidores y la concientización sobre la salud y el medio ambiente, por ello las empresas panificadoras adoptan nuevas tecnologías y enfoques para producir pan de alta calidad, más saludables y deliciosos.

Muchas innovaciones se están desarrollando al año, una de ellas es la fusión de la cerveza y la panadería, imagina un pan que contiene la esencia de la cerveza y la magia de la fermentación. El ingrediente innovador para hacer el pan es el líquido de la fermentación de la cerveza, el cual es rico en nutrientes, por este motivo funciona como caldo de cultivo para las levaduras, las cuales, durante la fermentación se multiplican y transforman los azúcares del líquido en alcohol y dióxido de carbono (CO₂). Cuando la levadura interactúa con los azucares y otros componentes afecta el sabor y el aroma del pan resultante. Es impresionante solo imaginar una hamburguesa con un pan que lleva consigo la magia de la fermentación, pero sobre todo el toque único de la cerveza¹.

Otra de las innovaciones para mejorar el sabor del pan es la utilización de la D-alulosa, pero ¿qué es la D-alulosa y porqué deberíamos prestarle atención?, la D-alulosa es un azúcar, su dulzura es similar a la sacarosa, aunque su aporte calórico es nulo y la respuesta de azúcar en sangre es baja, cumpliendo así con una alimentación más saludable. Cuando consumimos D-alulosa, nuestro cuerpo lo absorbe, pero no lo metaboliza de la misma manera que otros azúcares, convirtiéndose así en una opción atractiva para personas preocupadas por su salud metabólica o prevención de enfermedades como la diabetes. Para incorporarla a la receta original se debe reemplazar la sacarosa y añadir D-alulosa, ajustando las porciones para mantener la dulzura. Sin embargo, como en toda invención hay preguntas que resolver, ¿cómo interactúa la D-alulosa con la microbiota intestinal? ¿podría favorecer el crecimiento de bacterias beneficiosas o perjudiciales?, seria increíble ver como la D-alulosa nos guía a un futuro donde el sabor y la salud convergen ².

Otra invención con enfoque en la salud es el pan integral de centeno, Pumpernickel, con bajo contenido de gluten o sin gluten, siendo una alternativa para contrarrestar los problemas de sensibilidad al gluten o la enfermedad celíaca.  La receta describe el uso de harina de centeno y almidones sin gluten acompañada de masa madre fermentada. Sin embargo, este trabajo presenta desafíos en su producción por la falta de la red de gluten, encargada de dar estructura y elasticidad al pan, los cuales pueden esquivarse si se exploran nuevas formulaciones y técnicas para mejorar la calidad del pan sin gluten³.

Recientemente se ha publicado una invención sobre un pan funcional enriquecido en calcio, dirigiéndose a la salud ósea en niños, donde las preferencias alimenticias incluyen hamburguesas, carnes a la parrilla y sushi, lo cuales carecen de calcio, un mineral crucial para la formación y mantenimiento de nuestros huesos. La falta del calcio puede llevar a osteoporosis, enfermedad donde los huesos se debilitan y rompen con facilidad, incluso una simple caída puede tener consecuencias graves. Los ingredientes del pan funcional son el centeno, que aporta un sabor único, también el bajo contenido de azúcar e ingredientes claves como la fibra dietética y calcio de sardinas Shirasu, encargados de proporcionar beneficios a la salud ósea y así mantener nuestros huesos fuertes⁴.

Prosigamos con el queso… La industria alimentaria tradicional está experimentando una transformación radical gracias a innovaciones biotecnológicas y avances en la automatización. Este cambio no solo mejora la eficiencia y la calidad de los productos, si no también se adapta a las demandas modernas de los consumidores.

Uno de los ingredientes que aporta un sabor característico y unifica los demás ingredientes de una hamburguesa, es el queso, alimento que fue descubierto desde hace miles de años cuando los humanos comenzaron a domesticar animales y almacenar leche que cuajaba naturalmente. Este se elaboraba de forma artesanal y tradicional, principalmente con leche de vaca, cabra u otros animales, conservando su alto contenido en proteínas lácteas y otros nutrientes. Sin embargo, las alternativas a los productos lácteos eran limitadas, lo que dificultaba la elección para personas con intolerancias o alergias a los productos lácteos ⁵.

En la era moderna se comienzan a desarrollar variedades de queso para satisfacer diversas necesidades, por lo que en los años 70 se introduce una tecnología innovadora que contrasta la quesería tradicional, ofreciendo imitaciones (análogos) de queso no lácteo, dirigidas principalmente a personas con intolerancias alimentarias. Sin embargo, carecían de aspectos como sostenibilidad o nutrición avanzada, pasando a ser productos de segunda categoría, con limitaciones en su contenido proteico y calidad sensorial⁵.  Debido a esto, se han realizado mejoras significativas en los análogos de queso vegetal, especialmente en textura y elasticidad, con ayuda de ingredientes como la avena, que mejoran la sensación en boca, haciéndolos más agradables y atractivos ⁶.

Actualmente los productos libres de animales han sido tendencia por cuestiones éticas o de sostenibilidad, aunado a la creciente necesidad de controlar la ingesta de grasas y el colesterol en la dieta para evitar enfermedades coronarias ⁷. En ese sentido, hoy en día, la biotecnología ha transformado la industria quesera, satisfaciendo necesidades y mejorando la calidad de los productos a lo largo de los años. Echando un ojo a lo que se ha registrado sólo el 2024, encontramos patentes innovadoras con avances significativos en tecnología de producción, control de calidad y seguridad alimentaria en quesos. Se han creado formulaciones para quesos análogos no lácteos ricos en proteínas, utilizando concentrados de proteínas vegetales y levaduras inactivas, logrando niveles de proteínas entre 4% y 20% ³. Esta innovación mejora el valor nutricional y responde a la creciente demanda de productos veganos y sostenibles, ofreciendo alternativas más saludables que las versiones anteriores que dependían de almidones y aceites ^5,7.

Otro avance notable es la optimización del proceso de producción del queso mediante la reutilización de subproductos como los finos de cuajada ⁸, que son pequeñas fracciones de la masa sólida de cuajada que se separan del suero durante el proceso de producción del queso, éstos tradicionalmente se desperdiciaban o usaban como alimento de animales. Sin embargo, la nueva tecnología permite reintroducir estos subproductos en el proceso de producción, mejorando la eficiencia y el rendimiento, asegurando un mayor aprovechamiento de la leche utilizada ⁸.

Por otro lado, los métodos de elaboración de quesos se han revolucionado gracias a la automatización, especialmente en la producción de quesos como la mozzarella burrata, un tipo de queso fresco relleno de cuajada similar a la mozzarella, pero más suave y cremoso. La introducción de una máquina completamente automatizada para su producción elimina la necesidad de intervención manual, aumentando la precisión y eficiencia del proceso, reduce costos, mejora la consistencia y calidad del producto final, y extiende la vida útil al eliminar la manipulación manual ⁹.  Estas mejoras aseguran una evolución en la producción de queso, consciente de la salud, el medio ambiente y la eficiencia, satisfaciendo las expectativas de los consumidores del siglo XXI.

Por supuesto, no hay que olvidarnos de los vegetales… ¿Se han preguntado cómo la ciencia está revolucionando la forma en que cultivamos y disfrutamos de nuestros alimentos? Imagina que las frutas y verduras toman una ducha especial con un gas llamado plasma frío¹⁰, que las mantiene frescas y libres de microorganismos por más tiempo. ¡Y eso no es todo! Ahora podemos cultivar ingredientes frescos en granjas modulares que parecen naves espaciales para plantas, donde crecen en torres giratorias bajo luces especiales y reciben todos los nutrientes necesarios. Incluso tiene una guardería para las semillas. Con esta innovación, los agricultores pueden cultivar verduras, hierbas y hasta setas en muy poco espacio¹¹.

Ahora, piensa en cómo esto podría mejorar nuestras hamburguesas. Con ingredientes frescos de granjas modulares y conservados con tecnología de plasma frío, ¡podríamos disfrutar de Hamburguesas 2.0 más saludables y sabrosas! La ciencia está transformando todo el sistema alimentario para ofrecerte comidas más frescas y sostenibles.

Y para finalizar, el gran distintivo de una hamburguesa, ¡la carne!... Imagina un laboratorio donde, en lugar de animales en granjas, células cuidadosamente cultivadas se transforman en carne comestible. Esta es la esencia de la carne in vitro, un proceso que replica el crecimiento muscular sin necesidad de criar animales, y eventualmente, asesinarlos para suplir necesidades alimenticias de la población.

En el corazón de esta tecnología se encuentran las células, las unidades básicas de la vida. Las células animales o vegetales, aisladas de su organismo original, son los protagonistas de este viaje hacia la carne del futuro. Estas células, cultivadas en un andamiaje de grado alimentario que imita la estructura de los tejidos musculares, se convierten en los cimientos de la carne in vitro¹².

Pero para que estas células se transformen en carne comestible, se necesita algo más que un simple cultivo. Aquí es donde entra en juego la magia de la ingeniería genética. Esto se logra mediante la manipulación de microARNs, pequeñas moléculas que regulan la actividad de los genes. Al aumentar la producción de proteínas clave, como el colágeno, se consigue una mayor biomasa y una textura similar a la de la carne tradicional.

Sin embargo, el cultivo de células no es suficiente. Para que la carne in vitro sea realmente sostenible y libre de componentes animales, se necesita un enfoque innovador. Una solución elegante: el co-cultivo. En este proceso, las células animales se cultivan junto a células transformadas, diseñadas para secretar los nutrientes, factores de crecimiento y citocinas necesarios para el desarrollo muscular. Esta estrategia elimina la necesidad de suero fetal bovino, un componente de origen animal comúnmente utilizado en el cultivo celular tradicional¹³.

El resultado de este proceso es una carne in vitro con múltiples ventajas. Al eliminar la necesidad de la cría animal, se reduce significativamente el impacto ambiental, la huella de carbono y el uso de recursos. Además, la carne cultivada en laboratorio se produce en un entorno estéril y controlado, lo que minimiza el riesgo de contaminación bacteriana y enfermedades transmitidas por alimentos.

Pero las ventajas no se acaban ahí. La carne in vitro ofrece la posibilidad de personalizar los nutrientes, creando productos cárnicos adaptados a las necesidades dietéticas específicas de cada individuo. Se pueden enriquecer con ácidos grasos saludables, vitaminas y minerales, o reducirse en componentes nocivos como el colesterol y las grasas saturadas. Esta personalización abre un mundo de posibilidades para la nutrición y la salud pública.

Si bien es verdad que existen desafíos para volverlo una realidad, la carne in vitro representa un paso importante hacia un futuro más sostenible y ético en la producción de alimentos. Esto nos acerca a un futuro donde la carne se cultiva en laboratorio, no en granjas, y donde la alimentación se vuelve más sostenible, saludable y accesible para todos.

Referencias

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2. Chen, X., Yan, Z., Zhang, W., Liu, J. y Zhang, J. (2024). A bread with d-allulose instead of sucrose and a preparation method, therefore. (Patente de Estados Unidos de América. US20240057619). WIPO. https://patentscope.wipo.int/search/es/detail.jsf?docId=US423098272&_cid=P21-LWU209-65924-1
3. Olszak, D. y Majcher, M. (2024). Method of production of very low gluten and gluten-free pumpernickel bread and a recipe for very low gluten and gluten-free pumpernickel bread. (Patente de Polonia, PL441663). WIPO. https://patentscope.wipo.int/search/es/detail.jsf?docId=PL422781068&_cid=P21-LWU2J9-76657-1
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5. Villegas de Gante, A., & de la Huerta Benítez, R. (2015). Naturaleza, evolución, contrastes e implicaciones de las imitaciones de quesos mexicanos genuinos. Estudios sociales (Hermosillo, Son.), 23(45), 213-236. 
6. Oatly AB, Andersson, I., Arbab, O., Forslund, A., Ehlde, S., & Petersson, K. (2024). Vegetable cheese analogue (US20240130386 A1). United States Patent and Trademark Office. Solicitud No. 18277968, filed February 19, 2021. Retrieved from https://patentscope.wipo.int/search/es/detail.jsf?docId=US428010406&_cid=P21-LWIF5Y-38097-1.
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