¿Qué son las proteínas unicelulares? ¿Podemos consumirlos? » ABC de la ciencia

Las proteínas unicelulares, derivadas de microbios unicelulares, son más nutritivas que las proteínas consumidas convencionalmente. Si se usan con prudencia, tienen el potencial de mitigar la deficiencia global de proteínas.

Aunque el aumento de la población mundial es preocupante, el verdadero problema es la deficiencia nutricional que acompaña a dicho aumento de la población. La deficiencia de proteínas es un problema grave, que conduce a la pérdida de masa muscular, aumento de infecciones, deshidratación y retraso en el crecimiento (deterioro).

Una forma importante de mitigar esto es apoyar fuentes ricas en proteínas no convencionales y alternativas. Los microbios como bacterias, hongos, levaduras y algas comprenden más del 40 % de la proteína cruda en su peso seco y pueden actuar como una maravillosa fuente de proteína.

La idea de utilizar microbios para la nutrición no es nueva. Tenemos una larga historia de consumo de alimentos fermentados (que contienen bacterias y levaduras), cuajada y yogur (bacterias), champiñones (hongos) y gelatina (algas).

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Dos dedos, un joven y un anciano. El anciano le pregunta al joven si está tomando suficiente proteína. (Crédito de la foto: Yeexin Richelle/Shutterstock)

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¿Qué son las proteínas unicelulares (SCP)?

Las proteínas unicelulares son proteínas derivadas de organismos unicelulares, como bacterias, hongos y algas. El término se aplica específicamente a la producción a gran escala de microbios unicelulares para aislar proteínas adecuadas para el consumo humano y animal.

Esto no significa que los organismos unicelulares solo tengan proteínas. También tienen carbohidratos, grasas, vitaminas y otros elementos vitales. La composición de SCP depende de la composición del sustrato (alimento para el microbio) en el que se cultivaron.

A pesar de que los hemos estado consumiendo sin saberlo desde la antigüedad, fueron renombrados como “proteínas unicelulares” en 1966 por Carol L. Wilson.

La grave escasez de alimentos durante la época del conflicto global condujo a la primera producción en masa (producción a gran escala) de SCP. Durante la Primera Guerra Mundial, se utilizó Saccharomyces cerevisiae (una levadura utilizada convencionalmente para la vinificación, elaboración de cerveza y horneado), mientras que durante la Segunda Guerra Mundial, Candida utilis (una levadura utilizada como aditivo y agente aromatizante) se utilizó para la producción de proteínas.

¿Cómo se producen las proteínas unicelulares?

Características de los microbios utilizados como SCP

Los microbios como las bacterias, los hongos y las algas utilizados para la producción de SCP deben tener características como un crecimiento rápido, una mayor biomasa (peso seco del organismo) y tolerancia a las altas temperaturas, el pH y otras tensiones que se encuentran comúnmente durante la producción de SCP.

Características de un SCP ideal

Un SCP ideal debe tener ciertas características clave: un alto contenido de proteínas y un bajo contenido de ácidos nucleicos.

Por ejemplo, las algas (como la espirulina) producidas como complementos alimenticios y nutricionales tienen al menos un 60-70 % de proteína y solo un 3-8 % de ácido nucleico.

Los SCP producidos a partir de hongos (p. ej., levadura) proporcionan mayores cantidades de complejo de vitamina B, lo que los hace altamente nutritivos. Las SCP bacterianas (por ejemplo, Lactobacilli y Methylophillus) generalmente tienen un mayor contenido de aminoácidos esenciales como la metionina (hasta un 3 %).

Además, deben ser aceptables para el consumo del público en términos de sabor, olor y textura.

microbios

Se muestran los microbios utilizados para la producción de SCP. La primera imagen es una levadura, Saccharomyces cerevisiae, comúnmente conocida como levadura de panadería o levadura de cerveza; la segunda imagen es Chlorella, algas; la tercera es un Aspergillus, hongo y la última foto es Lactobacilli, una bacteria.

¿Cómo se producen los SCP?

Sustratos

Los sustratos son un medio en o sobre el cual pueden crecer los microbios. El sustrato proporciona la nutrición adecuada, así como el mejor ambiente de crecimiento para el microbio en particular. Un sustrato determina qué tan bien crecen los microbios y producen proteínas y, por extensión, qué tan costosa será la instalación para la operación.

Dado que los sustratos representan entre el 45 % y el 75 % del costo total de producción, el uso de desechos industriales y agrícolas para estos microbios es rentable. Generalmente, los materiales utilizados como sustratos son residuos orgánicos y compostables (como residuos agrícolas y alimentarios) y pueden minimizar el coste de producción. También se pueden utilizar sustratos no convencionales como biomasa vegetal, gas natural, metanol, etanol y derivados del petróleo.

Los principales tipos de sustratos utilizados para la producción de SCP son desechos, productos agrícolas y derivados del petróleo.

Los principales tipos de sustratos utilizados para la producción de SCP son desechos, productos agrícolas y derivados del petróleo.

Proceso

Los pasos generales para la producción de SCP comienzan con la selección de un microbio y su sustrato. Se permite que los microbios crezcan en el sustrato (residuos agrícolas, industriales y de otro tipo) y luego las células se separan del medio de crecimiento mediante un proceso llamado recolección.

Después del proceso de recolección, se eliminan los componentes distintos de las proteínas, como la pared celular (si está presente). Los ácidos nucleicos se degradan y el resto se filtra para obtener la proteína cruda, que luego se trata para eliminar cualquier otro contaminante.

El resto se seca y procesa para que sea apto para el consumo.

Los microbios empleados para la producción de SCP para consumo humano son limitados y los sustratos utilizados suelen ser materiales aptos para uso alimentario. Sin embargo, la gama de sustratos utilizados para la producción de SCP para su uso como alimento para animales es diversa.

La imagen describe los pasos de la producción de SCP.  El proceso incluye fermentación, filtración, purificación, secado y procesamiento.

La imagen describe los pasos de la producción de SCP. El proceso incluye fermentación, filtración, purificación, secado y procesamiento.

¿SCP es mejor que las proteínas utilizadas convencionalmente?

La respuesta clara es sí. Las proteínas producidas de esta manera tienen ventajas considerables sobre las proteínas convencionales.

Los microbios tienen un tiempo de duplicación corto (el tiempo requerido para que los microbios dupliquen su tamaño), lo que facilita la producción rápida de proteínas. En comparación con el cultivo de plantas, requieren menos tierra y los cambios estacionales en el clima no los afectan, lo que permite la producción durante todo el año.

La proporción de proteínas a carbohidratos de SCP es más alta que las proteínas tradicionales, con un buen equilibrio de aminoácidos esenciales y vitaminas, lo que las hace más nutritivas.

La ventaja más importante es el hecho de que los microbios pueden utilizar varios tipos de materias primas (residuos agrícolas e industriales) para crecer. Esto significa que los microbios pueden alimentarse de los desechos, deshacerse de ellos, reciclarlos para producir proteínas y protegernos de la contaminación, ¡todo al mismo tiempo!

Es por esto que SCP podría ser la mayor esperanza para responder al problema de la deficiencia de proteínas a nivel mundial.

¿Cuáles son sus limitaciones?

El principal problema con la producción de SCP son los costos de capital requeridos para la materia prima y la compra de instrumentos altamente sofisticados, lo que influye en su viabilidad económica.

El problema con el uso de bacterias para la producción de SCP es la mayor concentración (6-10 %) de ácidos nucleicos en el producto final, lo cual no es deseable. Esto puede conducir a cálculos renales tras un consumo prolongado.

Si se utilizan algas o levaduras, el SCP tiene componentes de la pared celular que no se pueden digerir y pueden causar reacciones alérgicas. El uso de algas para la producción de SCP da como resultado colores y sabores extraños, lo que dificulta su consumo.

Conclusión

Las proteínas unicelulares son un suplemento nutritivo prometedor para animales y humanos y ofrecen numerosos beneficios sobre las proteínas convencionales de origen vegetal y animal. Si se mejoran ciertas limitaciones y se aumenta la conciencia pública sobre las ventajas de SCP, se puede erradicar o al menos reducir la deficiencia global de nutrientes.