La fermentación de precisión hace avanzar la ganadería lechera sostenible
08 Jan 2024
Detrás de la góndola de productos lácteos está ocurriendo una revolución silenciosa. Las granjas lecheras se están tecnificando para alcanzar nuevos niveles de eficiencia, las alternativas a base de plantas están ganando cuota de mercado, y ahora la fermentación de precisión está permitiendo obtener productos lácteos sin animales que tienen el aspecto, sabor y tacto de los auténticos. Para las empresas alimentarias que buscan satisfacer la creciente demanda mundial de lácteos de manera más sostenible, la fermentación de precisión se convierte, cada vez más, en una pieza fundamental del rompecabezas. Hacer realidad su promesa dependerá mucho de una producción eficiente a escala industrial.
El impacto lácteo
El mundo adora los lácteos. Con India como líder indiscutible en producción y consumo de leche, la Unión Europea y EE.UU. siguen siendo grandes productores, consumidores y exportadores.[1, 2] China es el mayor importador de productos lácteos del mundo y su consumo per cápita sigue aumentando.[3] Según un estudio de junio de 2023, se prevé que el valor del mercado mundial de productos lácteos crezca casi un 40% (hasta los 1.243 mil millones de dólares) entre 2022 y 2028.[4] El secreto está en la propia leche: una fuente de proteínas completas rica en nutrientes, con un sabor y unas propiedades físicas que se prestan a una amplia variedad de alimentos y bebidas. Los lácteos también son ricos en tradiciones, ya que nos nutren desde nuestros primeros días tanto física como emocionalmente. En muchos sentidos, y en muchas partes del mundo, es la comida reconfortante por excelencia.
Pero aunque los impresionantes avances en la ganadería lechera han incrementado de manera exponencial la producción de leche por vaca, no podemos esperar que estos animales satisfagan la creciente demanda mundial de lácteos. Y el planeta nos dice que no debemos intentarlo. Las buenas noticias son: Un número creciente de expertos, empresas alimentarias e inversores creen que la fermentación de precisión ofrece una forma de combinar la ética y la sostenibilidad de la leche de origen vegetal con el sabor, la textura y los beneficios nutricionales inigualables de la ‘auténtica’.
Nuevo lactosuero
Una de estas empresas es ImaginDairy, pionera en tecnología alimentaria con sede en Haifa (Israel) y líder en producción de proteínas lácteas mediante fermentación de precisión. ImaginDairy aprovecha las tecnologías avanzadas de biología computacional y biología molecular para potenciar su fermentación de precisión y producir proteínas lácteas con nuevos niveles de eficacia y rendimiento. Roni Zidon-Eyal, vicepresidenta de desarrollo empresarial de ImaginDairy, lo desglosa en un lenguaje que todos podemos entender. “Nuestra misión es ofrecer la fuente proteínica para unos excelentes productos lácteos sin animales, sin comprometer las cualidades de los lácteos tradicionales que conocemos y amamos”, explica.
La empresa ha tenido un comienzo rápido. En 2020, se propuso replicar las seis proteínas de lactosuero y caseína que se encuentran en la leche de vaca, porque la sabiduría convencional decía que todo este complejo de proteínas era necesario para imitar las cualidades de la leche. Pero pronto descubrió que una sola proteína de lactosuero, la beta-lactoglobulina, hacía el trabajo por sí misma. “Con solo utilizar nuestro lactosuero fermentado por precisión para proporcionar el 3,4 por ciento de proteína que se encuentra en la leche de vaca, pudimos hacer leche, helados y queso cremoso deliciosos con el mismo sabor y calidad que los auténticos”, afirma Zidon-Eyal. La empresa fue capaz incluso de fabricar yogur con una matriz proteínica compuesta íntegramente de lactosuero. Para Zidon-Eyal, esto ilustra una de las principales ventajas del uso de proteínas lácteas frente a las proteínas vegetales. “Como utilizamos una proteína láctea real, no necesitamos estabilizantes ni ingredientes adicionales para enmascarar los sabores. Nuestro yogur tiene un total de cuatro ingredientes”.
Yogur (Imagen: ImaginDairy/Sarit Goffen)
Dado el éxito que han tenido con su lactosuero, ImaginDairy está centrando sus esfuerzos en llevar al mercado esta proteína láctea. “Muchos de nosotros procedemos de la industria de ingredientes alimentarios y comprendemos que limitar nuestro enfoque es esencial para pasar de ser una empresa ‘cool biotech’ a una empresa real de ingredientes de confianza”, afirma Zidon-Eyal. El enfoque parece funcionar. En abril de 2023, Danone invirtió en una participación minoritaria en la empresa, convirtiendo a ImaginDairy en la primera empresa de la cartera de Danone que produce proteínas lácteas por fermentación.
“Como utilizamos una proteína láctea real, no necesitamos estabilizantes ni ingredientes adicionales para enmascarar los sabores. Nuestro yogur tiene un total de cuatro ingredientes”.- Roni Zidon-Eyal, Vicepresidenta de Desarrollo Empresarial, ImaginDairy
- Roni Zidon-Eyal, Vicepresidenta de Desarrollo Empresarial, ImaginDairy
Vice President of Business Development, ImaginDairy
Superar el reto de la ampliación
Por muy prometedor que parezca, empresas como ImaginDairy aún se enfrentan a una ardua batalla. Alcanzar la paridad de costes con los productos lácteos tradicionales requiere una innovación continua, tanto en el aspecto de biotecnología como el de producción. Aunque la fermentación de precisión ha demostrado décadas de éxito con productos como la insulina y el cuajo, estos productos de alto valor se producen en pequeñas cantidades. Las proteínas comestibles, como el lactosuero o la caseína, deben producirse en cantidades mucho mayores. “Nuestros microorganismos son muy eficientes, pero para alcanzar los altos volúmenes de proteína requeridos, necesitaremos también procesos de producción industrial extremadamente eficientes”, explica Zidon-Eyal.
Para que esto ocurra, el equipo de ImaginDairy realiza visitas periódicas al centro de excelencia de tecnología y aplicaciones de nuevos alimentos (ATC) de GEA en Hildesheim, Alemania. El ATC cuenta con una línea piloto de cultivo celular y fermentación para ayudar a las empresas a acelerar sus innovaciones desde el laboratorio hasta la fabricación a escala comercial. La Dra. Antje Begerad, ingeniera de formación y directora adjunta de ventas de New Foods en GEA, explica el ‘quid’ de la cuestión cuando se trata de utilizar la fermentación de precisión para producir proteínas lácteas y otros ingredientes a escala. “Al igual que las vacas, los microorganismos necesitan los cuidados adecuados para producir los productos finales deseados. Sus requisitos son complejos y resulta muy difícil acomodar estos requisitos biológicos en grandes máquinas dentro de un sistema de producción a escala industrial. Mantener un microorganismo en un tubo de ensayo es mucho más fácil que en una cuba de fermentación de 500 o 200.000 litros”.
Algunos retos para la fermentación de precisión a gran escala:
- Las condiciones en el fermentador, como la temperatura, el pH, el alimento y el oxígeno, deben controlarse y mantenerse continuamente, y cada microorganismo tiene sus propios requisitos especiales.
- A medida que las células metabolizan, liberan calor. Si se acumula demasiado calor en el fermentador, las células o los productos finales pueden resultar dañados.
- Mezclar el contenido en un fermentador garantiza una distribución uniforme de las condiciones en todo el reactor, pero este flujo de fluido también puede dañar las células.
- Mantener unas condiciones estériles (asépticas) es crucial. Si hay contaminación de cualquier tipo, será necesario desechar un lote entero, lo que resulta costoso.
En el ATC, los ingenieros de GEA utilizan gemelos digitales para simular virtualmente el comportamiento de mezcla de diferentes soluciones. “Lo más importante es que el ATC permite a las empresas realizar pruebas directamente en biorreactores de 50 y 500 litros”, afirma Begerad. “Así, al final, saben si sus células están contentas en el sistema o no”.
Para crear un producto final como la proteína de suero, la fermentación es solo una parte del proceso. También hay preparación de medios, esterilización, separación, homogeneización, filtración y secado por atomización. “Todas estas son áreas en que la mayoría de empresas no tienen mucha experiencia”, afirma Begerad. “Tras la fermentación, cada proteína producida por un organismo dado necesita ser tratada de forma un poco diferente a medida que se abre camino por este proceso”. En su ATC, GEA puede trabajar con los clientes para averiguar los parámetros adecuados para cada sistema y optimizar estos ajustes para que se adapten de forma óptima a su microorganismo y producto final.
Para los productores de todo el espectro de proteínas alternativas, desde la carne cultivada hasta las proteínas lácteas fermentadas por precisión, incrementar la producción es, de hecho, un reto fundamental. Pero Zidon-Eyal es cauta a la hora de señalar que trabajar con GEA no es solo aumentar la escala. “Lo bonito del ATC es que podemos ver tan de cerca el proceso de producción en sí, de principio a fin”, afirma. “Experimentamos libremente con distintos tamaños de maquinaria y una serie de variables. Podemos crear diferentes configuraciones de líneas industriales y experimentar de primera mano cómo repercute esto en el resultado final. Por tanto, no se trata solo de ampliación, sino de una ampliación inteligente. Sabemos que, en última instancia, nuestro éxito –y quizá incluso el de nuestra industria– dependerá del diseño de procesos de producción extremadamente eficientes para cada producto final específico”.
“GEA puede trabajar con los clientes para averiguar los parámetros adecuados para cada sistema y optimizar estos ajustes para que se adapten de forma óptima a su microorganismo y producto final”.- Dra. Antje Begerad, Directora Adjunta de Ventas de New Foods, GEA
- Dra. Antje Begerad, Directora Adjunta de Ventas de New Foods, GEA
Deputy Head of Sales New Food, GEA
Incluso mientras ImaginDairy comienza a producir a escala con organizaciones de fabricación por contrato (CMO), continúa trabajando con GEA para mejorar los procesos en el aspecto de ingeniería. “Queremos diseñar megalíneas para nuestros productos en el futuro. GEA y el ATC nos permiten aprender mucho más sobre cómo optimizar el proceso industrial. Así, cuando estemos listos para nuestra propia producción, pondremos en marcha la mejor línea posible”, afirma Zidon-Eyal.
“Lo mejor del centro de aplicaciones y tecnología es que podemos ver de cerca el proceso de producción en sí, de principio a fin. No se trata solo de ampliación, sino de una ampliación inteligente”.- Roni Zidon-Eyal, Vicepresidenta de Desarrollo Empresarial, ImaginDairy
- Roni Zidon-Eyal, Vicepresidenta de Desarrollo Empresarial, ImaginDairy
Vice President of Business Development, ImaginDairy
Más opciones para participantes
Desde que en 2020 se pusieron a la venta los primeros productos lácteos sin animales elaborados mediante fermentación de precisión, el sector ha crecido y madurado rápidamente. Según el Good Food Institute, en 2022 había 62 empresas centradas en la fermentación de precisión para obtener proteínas alternativas, de las cuales unas 40 se dedicaban a productos lácteos.[5]
ImaginDairy y la estadounidense Perfect Day son algunas de las que se centran en la proteína de lactosuero. Otras, como Change Foods, han dado prioridad a la caseína para el queso sin animales. Yali Bio es una empresa que se encuentra en las primeras fases de aprovechamiento de la fermentación de precisión para fabricar grasas lácteas. Algunas, como Bored Cow, están creando sus propias marcas de productos, mientras que otros son puramente B2B. Algunos son ‘startups’; otras, gigantes de la alimentación como General Mills y Danone. Hay competencia, por supuesto, pero Zidon-Eyal hace hincapié en la naturaleza colaborativa de su esfuerzo colectivo: “Queremos provocar un cambio masivo; no hay ninguna empresa que pueda hacerlo sola”.
Tampoco se trata de sustituir los lácteos de origen animal o vegetal. Las proteínas lácteas fermentadas por precisión pueden utilizarse para elaborar nuevas versiones “como las de verdad” de la leche, el helado, el queso fresco y el yogur, pero también para mejorar los productos a base de plantas existentes. Incluso pueden mezclarse con los lácteos tradicionales para ayudar a reducir su huella de carbono.
Por ahora, un reto central es conseguir que estos microorganismos produzcan rendimientos lo bastante altos como para abastecer de forma fiable a los fabricantes de alimentos y bebidas. Solo entonces podrán equilibrarse la calidad y los costes. Y entonces los consumidores podrán empezar a juzgar por sí mismos. “Ese es nuestro objetivo final”, afirma Zidon-Eyal. “Para dar a las personas más posibilidades de elección y conseguir más consumidores a bordo”.
Helado (Imagen: ImaginDairy/Sarit Goffen)
Fuentes:
[1] https://ourworldindata.org/grapher/milk-production-tonnes?tab=chart
[2] https://www.statista.com/statistics/272003/global-annual-consumption-of-milk-by-region/
[4] https://www.statista.com/statistics/502280/global-dairy-market-value/
[5] https://gfi.org/wp-content/uploads/2023/01/2022-Fermentation-State-of-the-Industry-Report-1.pdf
