Aprende sobre la ciencia de la carne de origen vegetal. Descubra recursos y proyectos de investigación sobre los últimos avances tecnológicos y cuestiones científicas clave.
GFI utiliza el término "basado en plantas" para referirse a productos elaborados a partir de plantas que son alternativas a los productos de origen animal. Esto incluye carne, mariscos, huevos y productos lácteos de origen vegetal. Esta descripción general se centra principalmente en la ciencia de la carne y los mariscos de origen vegetal.
El concepto de carne de origen vegetal no es un desarrollo moderno. La prevalencia y variedad de la carne de origen vegetal ha aumentado constantemente durante siglos. Sin embargo, muchos de los primeros productos cárnicos de origen vegetal se diseñaron pensando en los consumidores vegetarianos. Las primeras carnes a base de plantas no intentaban replicar exactamente o bioimitar la carne convencional.
Las preocupaciones recientes sobre la sostenibilidad, la seguridad alimentaria y los impactos ambientales y de salud pública de la agricultura industrial de animales han estimulado un sentido de urgencia para desarrollar carnes de origen vegetal que atraigan a los consumidores principales en lugar de a los nichos de mercado. Esto ha llevado a una explosón de innovación durante la última década. Las opciones actuales de carne a base de plantas atraen al segmento de rápido crecimiento de consumidores "flexitarianos".
Los consumidores flexitarianos buscan opciones de carne de origen vegetal que creen la misma experiencia sensorial que la carne de origen animal. Estos consumidores reducen deliberadamente su consumo de carne, pero no abandonan por completo los productos de origen animal. Esta decisión de comer más plantas a menudo se debe a preocupaciones sobre la salud, el medio ambiente o la protección de los animales. También puede ser simplemente una forma de obtener novedad y variedad con comidas sabrosas y asequibles. El auge del flexitarianismo está generando un crecimiento considerable del mercado de los alimentos de origen vegetal.
A pesar del crecimiento del mercado de alimentos de origen vegetal, la carne de origen vegetal representa actualmente solo alrededor del 1% del mercado minorista de carne de EE. UU. Para que la carne de origen vegetal se convierta en una parte importante del mercado mundial de la carne en las próximas décadas, sigue existiendo una gran necesidad de investigación y desarrollo adicionales. Esta innovación y el posterior crecimiento de la industria de la carne a base de plantas solo se realizarán a través de un esfuerzo concertado y colaborativo para dirigir los recursos (financieros, humanos y tecnológicos) a esta área.
La carne animal es principalmente tejido muscular. Las plantas no tienen músculos. Entonces, ¿cómo las plantas que vemos crecer en un campo se convierten en un trozo de carne que se ve, huele, sabe y se cocina como carne animal?
En su nivel más simple, la carne animal se compone de proteínas, grasas, vitaminas, minerales y agua. Aunque las plantas no tienen músculos, contienen proteínas, grasas, vitaminas, minerales y agua. La carne de origen vegetal aprovecha esta similitud bioquímica entre plantas y animales.
Para cada proteína, lípido o compuesto funcional en la docena o dos de especies animales que normalmente comemos, podemos buscar un análogo o reemplazo en el reino vegetal. Si no existe un reemplazo en la naturaleza, podemos intentar hacerlo a través del tratamiento mecánico, químico o biológico de un ingrediente vegetal.
La disposición espacial única de las proteínas en el tejido muscular crea la textura distintiva de la carne animal. La carne picada o picada tiene una textura más simple y es más fácil de replicar que las piezas más grandes de carne animal, como las pechugas de pollo y las chuletas de cerdo, que están hechas de tejido muscular intacto. La disposición espacial de las proteínas en estos tipos de productos de músculo completo es parte integral de la textura. Por lo tanto, no es sorprendente que haya más desafíos técnicos que superar para bioimitar cortes enteros de carne animal con ingredientes vegetales.
El método general utilizado para producir carne de origen vegetal consta de tres pasos principales. Primero, cultivamos cultivos como fuente de materias primas. En segundo lugar, procesamos estos cultivos para deshacernos de las partes de las plantas que no queremos. En esta etapa, terminamos con los ingredientes de proteínas, grasas y fibra que se convertirán en nuestro producto cárnico de origen vegetal. Finalmente, armamos la mezcla deseada de ingredientes. Esta mezcla de ingredientes luego pasa por un proceso de fabricación para crear la textura muscular necesaria para la carne.
Ya sea que estemos haciendo hamburguesas a base de plantas, kebabs de pollo, albóndigas de cerdo o sashimi, se aplican estos mismos pasos generales de producción. El resto de esta página resume cada uno de estos tres sectores tecnológicos (desarrollo de cultivos, optimización de ingredientes y formulación y fabricación de productos finales) con más detalle. Destacamos el estado actual, los desafíos existentes y las oportunidades a futuro para cada sector tecnológico.
Para obtener recursos específicos sobre productos lácteos de origen vegetal, consulte el seminario web sobre productos lácteos de origen vegetal de GFI India y un seminario de GFI sobre enfoques coloidales para la leche de origen vegetal a cargo del Dr. Julian McClements de la Universidad de Massachusetts Amherst. Para obtener información sobre cómo optimizar las propiedades funcionales y las aplicaciones de las alternativas al huevo, consulte el documento técnico de GFI sobre las alternativas al huevo de origen vegetal.
Aunque los hongos y las algas no se clasifican biológicamente como plantas, los productos de origen vegetal que incluyen ingredientes a base de hongos y algas se incluyen en nuestra definición de alimentos de origen vegetal. Productos como el chuletón de Meati que se elaboran únicamentede hongos que utilizan procesos de fermentación no se clasifican como carne de origen vegetal. Para obtener más información sobre cómo empresas como Meati utilizan la fermentación de biomasa fúngica para crear análogos de carne, consulte la ciencia de la fermentación. Para obtener más información acerca de las microalgas y las algas marinas como fuente alternativa de proteínas, consulte el análisis de GFI India.
Además de componentes como almidón, fibra y aceite, las plantas contienen proteínas. Las diferentes especies de plantas y las diferentes partes de las plantas poseen diferentes combinaciones de tipos y estructuras de proteínas. Los tipos y cantidades de proteínas que se pueden extraer de una planta crean diferentes propiedades funcionales en aplicaciones de carne, huevo y productos lácteos de origen vegetal.
Estas proteínas de origen vegetal sirven como materia prima principal para la carne de origen vegetal. Hasta los últimos años, las proteínas de soja y trigo se han utilizado predominantemente en la carne de origen vegetal. Pero las consideraciones de reproducción, crecimiento, cosecha y procesamiento de estos cultivos se han optimizado para otros productos en lugar de la carne de origen vegetal. Por ejemplo, la soja se ha optimizado principalmente como cultivo de semillas oleaginosas.
Recientemente, cultivos como el guisante y la patata han ganado terreno para su uso en carne de origen vegetal. Pero estos cultivos históricamente han sido criados y cultivados con miras a la producción de almidón. Esto significa que las cepas comerciales actuales de soja, trigo, guisantes y patata pueden haber sacrificado el contenido de proteínas, la composición, la facilidad de aislamiento, la solubilidad y el sabor en la búsqueda de maximizar las características deseables para la producción de aceite o almidón.
Algunas empresas están construyendo bases de datos internas que contienen datos sobre las características y la función de las proteínas de varios cultivos. Sin embargo, estos datos no están disponibles públicamente.
Hay algunas investigaciones académicas en curso para desarrollar cultivos como fuente de materias primas para la carne de origen vegetal. Una línea de investigación incluye el mejoramiento de variedades de cultivos para poseer proteínas más abundantes y de mayor calidad. Otra vía de investigación consiste en identificar y utilizar corrientes secundarias de las cadenas de suministro agrícolas y alimentarias existentes como fuente de proteínas e ingredientes vegetales.
En marzo de 2020, Benson Hill Biosystems anunció las primeras variedades de soja ultraaltas en proteína disponibles comercialmente. Equinom es otra empresa que trabaja para cultivar plantas específicamente como fuentes de proteínas para la carne, los huevos y los productos lácteos de origen vegetal.
Muy poco desarrollo de cultivos y mejoramiento disponible públicamente se ha centrado en optimizar las fuentes de proteínas vegetales para la carne de origen vegetal. La gran mayoría de los cultivos aún no se han explorado por su idoneidad en las aplicaciones de carne de origen vegetal. En muchos casos, las materias primas adecuadas no están disponibles para que los empresarios o las empresas cárnicas de origen vegetal existentes prueben esta idoneidad.
La gama de funciones necesarias para los productos de origen vegetal es amplia. Por ejemplo, un ingrediente de proteína de guisante optimizado con alta solubilidad para su uso en leche de origen vegetal puede ser demasiado soluble para crear una textura fibrosa en un producto cárnico de origen vegetal. Por lo tanto, se necesita una variedad de ingredientes de proteína de guisante disponibles comercialmente con solubilidad, capacidad de retención de agua, gelificación y otras propiedades funcionales adaptadas a aplicaciones de uso final específicas. Sin embargo, los fabricantes de carne de origen vegetal actualmente tienen opciones limitadas en cuanto a las fuentes y la variedad de ingredientes vegetales disponibles comercialmente.
Cuando hay nuevas proteínas disponibles, su suministro suele ser demasiado limitado para ser atractivo como ingrediente principal para una nueva línea de productos cárnicos de origen vegetal. Este suministro limitado puede deberse al bajo volumen de producción o a la falta de suficientes proveedores únicos. Además, el menor volumen de producción y la relativa falta de optimización en relación con los cultivos básicos contribuyen a que los precios por libra sean más altos para las proteínas vegetales menos comunes. Esto desincentiva aún más su uso en productos cárnicos de origen vegetal.
Finalmente, la ubicación y las condiciones de cultivo influyen en la calidad del cultivo y las características de la proteína. Esto agrega variabilidad a los materiales de partida en la cadena de suministro, creando inconsistencia en los ingredientes intermedios. Esto, a su vez, puede afectar negativamente a los productos cárnicos finales de origen vegetal. Sin tecnologías de detección in situ y de alto rendimiento para caracterizar rápida y fácilmente los componentes moleculares de los cultivos, se vuelve intensivo en tiempo y recursos determinar qué tan bien funcionará un lote específico de cultivos como materia prima para la carne de origen vegetal.
Tenemos la oportunidad de mejorar la eficiencia de la producción de carne a base de plantas mediante la mejora de variedades de cultivos y otros organismos que tienen un mayor contenido y calidad de proteínas. Las cepas de múltiples cultivos ricos en proteínas deben desarrollarse de manera que estén optimizadas para aplicaciones de carne de origen vegetal. Se puede utilizar una variedad de técnicas de mejoramiento para lograr esto, desde métodos de mejoramiento tradicionales hasta métodos modernos de ingeniería genética.
Una amplia variedad de frijoles, semillas y pastos ricos en proteínas podrían servir para este propósito para tipos específicos de carnes y mariscos de origen vegetal. Además, deben cultivarse y cultivarse comercialmente nuevas fuentes de proteínas que requieran menos recursos que las plantas terrestres (que requieren tierra cultivable e insumos significativos). Estos pueden incluir fuentes como microalgas y macroalgas, hongos y otros microbios.
La reproducción simultánea para reducir los sabores desagradables y mejorar las características sensoriales puede aumentar la aceptación de la carne de origen vegetal por parte del consumidor. Si bien puede llevar tiempo que los cultivares recién creados entren en producción comercial, una forma más rápida de agregar diversidad y escala a las materias primas cárnicas de origen vegetal es valorizar las corrientes secundarias agrícolas existentes.
Es imposible predecir y controlar con precisión eventos climáticos severos como sequías o inundaciones que pueden tener una variedad de efectos nocivos en el rendimiento y la calidad de los cultivos. La incorporación de tecnologías de agricultura vertical y agricultura en interiores para ayudar a controlar más estrictamente las condiciones de crecimiento puede mejorar la consistencia de las materias primas utilizadas para la carne de origen vegetal. Sin embargo, no está claro si los tipos y cantidades de cultivos necesarios para la carne de origen vegetal se pueden cultivar de forma económica de forma vertical.
Otra área de oportunidad es adaptar métodos y equipos de detección de alto rendimiento para medir propiedades funcionales. Para evaluar las propiedades funcionales de cientos o miles de fuentes de proteínas inexploradas y para capturar qué propiedades se alteran a través de variaciones en las condiciones de crecimiento y geografías, estos métodos sistemáticos y de alto rendimiento deben ser fácilmente accesibles.
Para los ensayos que no se pueden reducir fácilmente para un uso de alto rendimiento, es posible utilizar enfoques de aprendizaje automático o computacional para correlacionar los parámetros fácilmente accesibles con el rendimiento en ensayos más complejos.
Traducción: Cecilia González P.
Publicado: 28 de abril de 2022
Fuente: Good Food Institute
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