Del desperdicio al beneficio Alimentación sustentable

Durante los últimos diez años, el acelerado crecimiento de la población ha generado una preocupación mundial desde el punto de vista del abasto de alimentos, el cual se estima que podría incrementarse hasta 70% para el año 2050.1Desde este punto de vista, resulta importante considerar la importancia de una alimentación sustentable, proyecto que es reconocido, entre otros elementos, por su bajo impacto ambiental y alta accesibilidad económica, además de ser saludable.

La producción de alimentos de origen animal, principalmente de ganado vacuno, se encuentra entre las actividades menos sustentables, debido a su impacto sobre los recursos naturales. El desgaste de la tierra resultante del pastoreo excesivo, la tala de árboles que la oferta de pastos requiere y las altas exigencias de agua para la siembra de cultivos forrajeros son ejemplos de ello.1, 2 Se calcula que para producir 1 kg de carne son necesarios hasta 15,415 litros de agua, mucho más de lo que requieren cultivos para consumo humano directo como cereales, leguminosas y vegetales (1,644, 900 y 4,055 litros/Kg, respectivamente).3 Además de que, ambientalmente, la ganadería es uno de los mayores contribuidores del efecto invernadero derivado de las liberaciones de gas metano originadas durante su proceso digestivo (estiércol).4

Del desperdicio al beneficio Alimentación sustentable

Cuando pensamos en consumir proteínas, inmediatamente nos imaginamos un buen trozo de carne, de atún o unos huevos con alto contenido de proteínas de origen animal, valoradas por contener todos los aminoácidos que el organismo no puede producir, los cuales son conocidos como esenciales. Lamentablemente, estos productos suelen ser costosos y, por tanto, poco asequibles a poblaciones económicamente marginadas, como las comunidades rurales.

Los problemas de malnutrición en México son debidos a una alimentación desequilibrada, principalmente, obesidad y desnutrición que afectan primordialmente a grupos vulnerables como embarazadas y niños; dentro de este universo, es la desnutrición de tipo proteico la más común en países en vías de desarrollo, ya que llega a provocar hasta 45% de las muertes infantiles.1, 2

Proteínas vegetales

Las fuentes vegetales como alternativa para obtener proteínas representan una oportunidad, por ser más económicas y versátiles, altamente disponibles en la naturaleza y más sustentables. Algunas proteínas vegetales han sido comercializadas por décadas, como la soya y otras más recientes, como chícharo, papa y algunos cereales; sin embargo, una de las principales desventajas de las proteínas vegetales es la presencia de los compuestos llamados “fitoquímicos o antinutrientes”; sustancias químicas naturales presentes en las plantas que las protegen de infecciones o microorganismos, como es el caso de los fenoles, compuestos aromáticos integrados por, al menos, un grupo fenol y un grupo funcional hidroxilo (OH-), como polifenoles y flavonoides.

La producción de alimentos de origen animal, principalmente de ganado vacuno, se encuentra entre las actividades menos sustentables, debido a su impacto sobre los recursos naturales.

Debido al contacto de tales grupos con el oxígeno, éstos pierden electrones fácil y, rápidamente, con ayuda de un catalizador, la enzima llamada polifenoloxidasa (PFO) acelera esta reacción conocida comúnmente como oxidación, la cual origina la formación de compuestos llamados quinonas, cuya característica es presentar una coloración llamada pardeamiento enzimático (figura 1).

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Por otro lado, algunos fenoles son capaces de unirse a las proteínas, formando estructuras más complejas que reducen tanto la calidad como la digestibilidad de la proteína y, en ocasiones, provocan sabores astringentes.5 Por otro lado, la proteína vegetal aislada suele presentar una menor solubilidad, lo que puede dificultar su incorporación a algún alimento o bebida.
¿Hojas como fuente de proteína?

Retomando la idea de una alimentación sustentable, conviene comentar que existe una proteína considerada la más abundante en la tierra, la llamada Ribulosa 1,5- Bisfosfato Carboxilasa/Oxigenasa, mejor conocida como “RuBisCO”. Se trata de una enzima presente en organismos autótrofos (los cuales generan su propio alimento) que participa en el primer paso del ciclo de Calvin-Benson, durante la fotosíntesis en la fijación de CO2 y O2, en el caso de la fotorrespiración. Existen cuatro tipos de RuBisCO llamadas formas o fracciones (I, II, III y IV); sin embargo, la que ha despertado mayor interés es la conocida como “Fracción I”, presente en la porción soluble de los cloroplastos de todas las plantas y algas verdes.

En 1773, el químico francés Hilaire Martin Roulle describió, por primera vez, la presencia de esta proteína, ya que después de calentar hojas trituradas observó coágulos verdes precipitándose. Pero fue hasta 1970, cuando el bioquímico y virólogo Norman Wingate Pirie comenzó a investigar el uso de concentrados proteicos de hojas como alimento para el consumo humano.
El interés en esta proteína radica en su valor biológico, ya que se ha reportado que posee aminoácidos esenciales en cantidades recomendadas por la FAO, comparables con proteínas como la soya, el huevo y la caseína de la leche.6

Manos a la obra

México dedica, aproximadamente, 10% de su territorio nacional a las actividades agrícolas, donde destacan los cultivos de leguminosas como frijoles, garbanzos, guisantes, lentejas y haba; ésta última con, aproximadamente, 13,000 ha sembradas al año.7 El haba, o habichuela, es un fruto proveniente de una planta trepadora de climas cálidos (Vicia faba) que posee tallos fuertes ramificados y hojas verdes con coloraciones negras o violáceas.

Después de la pos-cosecha (recolección del fruto), la biomasa del cultivo (tallos y hojas) es desechada o destinada al consumo animal. Desde esta perspectiva, el presente trabajo de investigación consistió en la valorización de dicho cultivo mediante el uso de los residuos foliares para la extracción de la proteína RuBisCO.

El método básico de obtención proteica consistió en: i) trituración de las hojas con una solución alcalina para liberar la proteína al medio acuoso, ii) separación del material fibroso mediante una filtración, iii) precipitación de la proteína (figura 2) y, como parte final del proceso, la proteína se deshidrató, utilizando tres métodos: secado con estufa al vacío, liofilización y aspersión.

Con la finalidad de controlar los efectos de los fitoquímicos, las soluciones alcalinas empleadas durante la trituración se adicionaron con los agentes reductores y absorbentes: metabisulfito de sodio (Na2S2O5), polivinilpolipirrolidona (PVPP) y carbón activado. Los agentes reductores son reactivos que participan en reacciones de tipo reducción/oxidación, mediante la donación de electrones, disminuyendo así el estado de oxidación. En el caso del carbón activado, su estructura altamente porosa es ideal para adherir en su superficie pequeñas sustancias solubles (adsorción), como los fenoles y pigmentos.

Los resultados mostraron que, para reducir la coloración de extractos proteicos, el agente más efectivo fue carbón activado (68%), seguido por Na2S2O5 —metabisulfito de sodio— (2.12%) y PVPP —polivinilpirrolidona— (0.11%). En cuanto al método de secado, los aislados proteicos secados por aspersión fueron 100% solubles, en comparación con el secado al vacío y la liofilización (73 y 58% respectivamente).

La proteína de haba comparada con la proteína de referencia recomendada por la FAO para niños entre uno-dos años de edad,8 tuvo un puntaje químico de 78.8%, con la lisina como aminoácido limitante (figura 3). Esta puntuación es comparable con la de proteínas de leguminosas como el chícharo, la lenteja y el frijol e, incluso, superior a la de cereales como trigo y arroz (~47-54%).

Visualización a futuro

El aprovechamiento de la biomasa de cultivos mexicanos de alta extensión territorial puede ser una importante estrategia en la cruzada contra el hambre y la pobreza. La incentivación agrícola mediante la valorización de las cadenas agrícolas permitiría, por un lado, generar insumos a agricultores y aportar un producto de buena calidad y bajo costo, accesible para un mayor número personas. De este modo, directa e indirectamente, se estaría coadyuvando a la disminución de la inseguridad alimentaria.

Este manejo integral de la agricultura podría ser aplicado a otros cultivos que no son totalmente aprovechados para el consumo humano como fuente de proteína, tal es el caso de brócoli, alfalfa y amaranto, por mencionar algunos.

Estudios abocados a mejorar la base alimenticia de la población vulnerable del país abrirían brecha en cuanto al uso de estas proteínas en el desarrollo de productos de consumo humano, enfocados a la generación de productos de consumo masivo fortificados, como puede ser el caso de las tortillas o harinas a base de otras leguminosas o cereales, y aumentar así el valor biológico de la proteína.

Reconocimiento

Agradecemos al Ing. Mario López Rodríguez, Jefe del Departamento de Investigación Hortícola del Icamex, Conjunto Sedagro, Metepec, México, por el suministro del material de trabajo para la realización de este estudio, así como a los doctores Luis Chel Guerrero y Valentino Mukthar Sandoval Peraza (FIQ-UADY) por su colaboración en la determinación de aminoácidos; al Ciatej por la infraestructura brindada y, por supuesto, al Fondo Foins-Conacyt Proyecto Núm. 24639 por el financiamiento de la investigación.

Para más información: Conacyt

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