Innovación tecnológica para responder a la demanda de análogos cárnicos

La preocupación por la falta de sostenibilidad de los sistemas de producción y consumo de alimentos en general, y en particular los de origen animal, ha estimulado un sentido de urgencia a nivel mundial para conseguir desarrollar carnes de origen vegetal o de otras fuentes que atraigan a todos los consumidores convencionales y no solo a ciertos segmentos como los vegetarianos o los flexitarianos.

A pesar del creciente interés de los consumidores y la necesidad de buscar alternativas más sostenibles a la producción alimentaria actual, el mercado de la carne de origen vegetal supone una cuota mínima del mercado mundial inferior al 1%.  Sin embargo, se vislumbra un incremento en las actividades de investigación, desarrollo tecnológico e innovación que impulsen este mercado.

Una contribución al desarrollo sostenible de los sistemas de producción de alimentos

Según diferentes estudios citados por el Good Food Institute (GFI), la producción de carne a base de plantas utiliza aproximadamente un 70% menos de agua y  un 50% menos de tierra. Además, reduce la contaminación del agua en al menos un 50% y las emisiones de efecto invernadero en, como mínimo, un 30%.

Por otro lado, un reciente estudio de Análisis de Ciclo de Vida y de viabilidad técnico-económico de CE Delft, muestra que la carne de cultivo celular podría reducir el impacto climático de la producción de carne en un 92%, reducir la contaminación en un 93%, usar un 95% menos de tierra y un 78% menos de agua.

La carne de origen vegetal o plant-based meat

La carne y los productos cárnicos de origen vegetal son, en realidad, un segmento dentro del mercado “plant-based food”, que incluye también al pescado, los huevos y la leche de origen vegetal, así como sus correspondientes productos derivados.

Estos se conocen internacionalmente bajo la denominación “plant-based meat”, son productos que se asemejan a la carne tradicional utilizando uno o varios ingredientes proteicos de origen vegetal es decir, procedentes de plantas. Los ingredientes más empleados son formas completas o fracciones de cereales como la soja o el trigo, o leguminosas como los guisantes o garbanzos.

Aunque algunas proteínas alternativas como los hongos o las algas, no se clasifican como plantas, los productos plant-based que los incorporan se consideran dentro de este sector.

Productos como las hamburguesas, nuggets o albóndigas han entrado antes en el mercado ya que la carne picada tiene una textura más simple y es más fácil de asemejar a la carne de origen animal, a diferencia de las piezas más grandes como las pechugas de pollo y las chuletas de cerdo o de vaca que están hechas de tejido muscular intacto.

Desde la perspectiva de mercado, 2020 ha sido un año récord en ventas e inversiones de “plant-based meat” a nivel mundial; incrementándose las ventas globales un 23% llegando a los 4.200 millones de dólares, suponiendo Estados Unidos un 33% de las ventas.

Algunas empresas destacadas a nivel internacional son Impossible Foods y  Beyond Meaten Estados Unidos, Plant&Bean en Reino Unido (mayor planta de Europa), y en España, Natursoy, Heura y Novameat.

Retos y avances tecnológicos para el desarrollo de productos plant-based meat

1. Extrusión húmeda para mejorar la textura

La textura es uno de los principales retos tecnológicos a superar en los análogos cárnicos vegetales. En este sentido la tecnología de extrusión se presenta como una de las líneas tecnológicas de mayor repercusión y potencial para superar este problema.

Se están produciendo avances en la generación de nuevas estructuras análogas a las cárnicas aplicando tecnologías de extrusión innovadoras HMEC (High Moisture Extrusion Cooking), dando lugar a productos análogos a los cárnicos, con apariencia fibrosa, estriada, no expandida, homogénea y húmeda; y extrusión a baja humedad que da lugar a texturizados proteicos vegetales, TVP (Texturised Vegetable Protein), con una apariencia fibrosa, seca, heterogénea y expandida. En AINIA estamos trabajando en esta línea en el marco del proyecto VEGEXT, apoyado por la Generalitat Valenciana.

2. Impresión 3D para creación de estructuras complejas

Por otra parte, la optimización de las propiedades organolépticas y funcionales de las proteínas vegetales, el desarrollo de cadenas de suministro de proteínas vegetales para cultivos especializados y el desarrollo de nuevos cultivos y variedades personalizados. En este sentido destaca la impresión en 3D  y, como ejemplo de innovación, el desarrollo de nuevos productos de músculo entero, con desarrollos en tecnologías shear-cell, spinning e impresión 3D para la creación de texturas de músculo fibrosa con las que ofrecer una experiencia sensorial próxima a la carne tradicional.

3. Proteínas microbianas, Single Cell Protein, mejoran el perfil nutricional

Además, el despegue de los análogos cárnicos vegetales impulsa la producción, y uso como materia prima, de algunos microorganismos que cuentan con un alto porcentaje de proteínas en su composición celular. Es la denominada “proteína microbiana” o single cell protein.

El rápido crecimiento de ciertos microorganismos y su alto contenido de proteína ofrece una interesante alternativa para producir grandes cantidades de proteína alternativa de manera eficiente. La biomasa microbiana o conjunto de células microbianas puede servir como ingrediente proteico, bien con las células intactas o mínimamente procesadas para mejorar la digestibilidad o enriquecerse y obtener un contenido de proteína aún mayor.  Esta biomasa microbiana sirve como ingrediente principal, o no, de un producto alimenticio. Ejemplos son el uso de hongos filamentosos de Quorn y Meati como base para sus productos.

Single Cell Protein: La alternativa a las proteínas de origen animal para el desarrollo de nuevos ingredientes

4. Fermentación de presión para el diseño específico de ingredientes

La fermentación de precisión utiliza huéspedes microbianos como “biofábricas” para producir proteínas específicas como ingredientes que pueden mejorar significativamente las características sensoriales y los atributos funcionales de la carne, leche o pescado a imitar.

Un ejemplo destacado es la leghemoglobina o “hemo”de Impossible Foods que se utiliza como ingrediente aromatizante en su hamburguesa para producir un conjunto de propiedades organolépticas especiales en el producto cocinado.  Otras proteínas recombinantes, como la caseína y el suero, son objetivos clave de la fermentación de precisión debido a su funcionalidad única en los productos lácteos. El suero recombinante producido por fermentación se emplea en la base de helado de Perfect Day y las proteínas de huevo en Clara Foods son algunos ejemplos.

La gran diversidad biológica de especies microbianas, junto con las capacidades de la biología sintética, son la base de un campo de innovación prácticamente ilimitado, aunque no hay que olvidar los aspectos regulatorios que hoy en día ya están influyendo en el liderazgo de las innovaciones en este ámbito a nivel internacional.

Carne mediante cultivo celular o “carne cultivada”

La carne cultivada es, en realidad, carne animal que se produce cultivando células animales directamente. Está hecha de los mismos tipos de células, en la misma o similar estructura de  tejidos, con lo que se consigue replicar los perfiles sensoriales y nutricionales de la carne convencional. Se apoya en la aplicación de conocimientos de cultivo celular y técnicas de medicina regenerativa e ingeniería de tejidos.

Aunque hay ya cerca de cien empresas de carne cultivada en todo el mundo, ninguna ha alcanzado todavía una producción a nivel comercial en términos de escala o coste. Muchas iniciativas piloto actuales están ligadas a salas de degustación o actividades de restauración. En unos años tendremos instalaciones demostrativas para la comercialización y donde se podrán resolver los problemas de ingeniería para producciones industriales. Todavía es complicado fijar en un año concreto la plena producción a escala industrial.

Sin embargo, podemos ver algunos productos en el mercado como la primera empresa de carne cultivada de UPSIDE Foods (2016), o las de Mosa Meat y Super Meat; Los nuggets de JUST Foods (2020) o los primeros filetes ribeye producidos por Aleph Farms.

Es necesario considerar las actuales limitaciones regulatorias para su comercialización. Por el momento, Singapur ha sido el primer país en formalizar sus requerimientos legales y aprobar la venta de un producto cárnico cultivado.

Así, aunque tenemos por delante apasionantes retos a abordar mediante la innovación tecnológica, la incorporación progresiva de carne de origen vegetal o la producida mediante agricultura celular, ayudará a reducir la presión medioambiental, frenar la pérdida de biodiversidad y dar respuesta a una demanda creciente de los consumidores.