La producción a gran escala de alimentos ricos en nutrientes derivados de la biomasa microbiana, también conocida como proteína microbiana o proteína unicelular, puede ser muy importante para el logro de los objetivos de seguridad alimentaria y para mitigar los impactos ambientales y climáticos de la agricultura.
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| Créditos: Pixabay/geralt |
Producción de proteínas microbianas
Las proteínas microbianas se presentan en forma de polvo que puede usarse de forma directa como alimento o integrándolo a fórmulas.
La producción de proteína microbiana por lo general se realiza en biorreactores totalmente controlados, cerrados y automatizados, similares a los que son utilizados en los procesos de fermentación por la industria alimentaria y desde hace algún tiempo, varias empresas comercializan proteína microbiana derivada de algas, hongos o bacterias que se destinan al consumo animal o humano.
Sin embargo, los procesos de producción de este tipo de proteína, actualmente emplean como materia prima glucosa de origen agrícola o metano y metanol de origen fósil, lo que compromete su sostenibilidad, por el impacto climático y por el uso de tierras de cultivo.
Energía renovable para producir proteínas microbianas
En vista de los desafíos de sostenibilidad de las proteínas microbianas, un equipo de científicos de la Universidad de Göttingen en Alemania publicó un trabajo en PNAS, donde proponen un proceso que combina la generación de energía renovable (energía solar fotovoltaica) con la producción de proteínas microbianas a gran escala.
De esta manera, la electricidad generada por los módulos solares fotovoltaicos se utiliza para producir energía química que se almacena en forma de donantes de electrones como el hidrógeno, el metanol y el formiato. Luego, estos se convierten en energía química almacenada en biomasa mediante el crecimiento microbiano en biorreactores. Y mediante un proceso de filtración, los nucleótidos, ácidos grasos y carbohidratos se descartan de la biomasa y solo se retiene la proteína.
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| Representación esquemática de la transferencia de energía durante la producción de proteínas unicelulares a partir de energía solar fotovoltaica. Créditos: PNAS |
Además, el proceso secuestra y transforma el CO2 atmosférico que luego pasa a formar parte de la estructura molecular de las proteínas.
Agricultura tradicional vs. proteínas microbianas
Hasta hace poco no se había realizado una evaluación comparativa entre la agricultura tradicional y el potencial de los sistemas de producción de proteínas microbianas impulsados por energía fotovoltaica, en cuanto al uso de la tierra y la eficiencia energética.
De acuerdo a los datos presentados por los científicos de la Universidad de Göttingen, realizando una comparación con la soja como el cultivo vegetal más eficiente, la producción de proteínas microbianas con energía solar fotovoltaica solo requiere un 10% de la superficie que la soja requeriría para producir la misma cantidad de proteína.
Y algo muy similar sucede con la huella de agua, en vista de que las plantas y los animales usan entre 100 y 10.000 veces más agua para generar una cantidad de proteína equivalente.
Aporte nutricional de las proteínas microbianas
Desde el punto de vista nutricional, las proteínas microbianas poseen un perfil de aminoácidos de alta calidad, que es más rico en aminoácidos esenciales que la harina de soja y muy parecido a la harina de pescado, también son ricas en vitaminas del complejo B (B1, B2, B3 y B8), por lo que pueden servir como un complemento importante para las dietas a base de plantas que tienden a carecer de vitamina B3.
Así mismo, las proteínas microbianas proporcionan una amplia variedad de minerales clave, que incluyen hierro, zinc, calcio, fósforo, potasio, sodio, magnesio, cobre y manganeso, aportando múltiples micronutrientes que se sabe que son deficientes en las dietas de varias poblaciones importantes en todo el mundo.
Desafíos y futuro de las proteínas microbianas
Sin lugar a dudas, las proteínas microbianas se enfrentan a múltiples desafíos para poder ser implementadas a gran escala, como la difícil aceptación por parte de los consumidores o las variaciones en los precios de otras proteínas que afectan la rentabilidad de las inversiones para la producción de proteínas microbianas. A esto se suma, el cumplimiento de estándares de seguridad y demostrar beneficios para la salud, obstáculos regulatorios y mejorar las cualidades organolépticas.
Los investigadores piensan que aunque las tendencias del mercado son difíciles de predecir, los beneficios de la producción de proteínas microbianas con energía solar fotovoltaica son evidentes y que la aceptación del consumidor parece un objetivo alcanzable, ya que los microorganismos se ha utilizado tradicionalmente para procesar muchos tipos de alimentos, como el pan, los quesos, el yogur y la salsa de soja.
Por último, alta eficiencia de recursos que caracteriza la producción de proteínas microbianas en términos del uso de energía, tierra, agua y nutrientes también las convierte en un candidatas para complementar la producción agrícola convencional y respaldar el suministro de proteínas en el mundo, así como para apoyar la producción de alimentos en futuras misiones espaciales a largo plazo y asentamientos permanentes en cuerpos extraterrestres como la Luna y Marte.
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