Alimentos ricos en proteínas a partir de restos de cerveza y manzanas Las proteínas vegetales como sustituto de la carne del futuro

Grano de cerveza, orujo de manzana y altramuces amargos: el Centro de Nutrición y Tecnología Alimentaria transforma residuos no aprovechados en productos proteicos de alta calidad. Tres proyectos de investigación exploran nuevos sustitutos de la carne y el queso ricos en proteínas y ponen de manifiesto la utilidad de los modernos analizadores de aminoácidos para la tecnología alimentaria.

Casi todos los alemanes han consumido leguminosas alguna vez; muchos entran en contacto con ellas ya en la primera infancia, pero solo unos pocos lo saben. Lo que sin problemas podría pasar por el nombre de una molesta afección cutánea es, en realidad, el término técnico para referirse a las leguminosas. Entre ellas se encuentran representantes tan conocidos como los guisantes, las lentejas, las alubias y la soja, pero también variedades de grano pequeño, como el trébol y la alfalfa. Estas plantas son auténticos gigantes botánicos en múltiples aspectos. Por un lado, las leguminosas no solo absorben CO₂ del aire, sino que también fijan y acumulan nitrógeno atmosférico. En realidad, no son las propias plantas las que lo hacen, sino las llamadas bacterias de los nódulos que se encuentran en sus raíces y que viven en simbiosis con la planta. Si los agricultores incluyen leguminosas en la rotación de cultivos, esto puede reducir la necesidad de fertilizantes nitrogenados.

Por otro lado, las leguminosas producen proteínas de alta calidad y constituyen una importante fuente de proteínas tanto para la alimentación humana como para la alimentación animal. Las legumbres desempeñan un papel fundamental como fuente de proteínas, especialmente en las dietas vegetarianas o veganas.

Análisis de aminoácidos para la optimización de los alimentos

A pesar de estas características favorables, el cultivo regional de leguminosas en Alemania ha disminuido considerablemente en los últimos años. Para contrarrestar esta tendencia, el Ministerio Federal de Agricultura, Alimentación y Territorio (BMLEH) puso en marcha a finales de 2012 el Estrategia de las plantas proteagosas. Esta iniciativa tiene como objetivo fomentar el cultivo y el aprovechamiento de las plantas proteagosas en Alemania. Ya se aprecian los primeros resultados: mientras que en 2012 la proporción de leguminosas representaba solo el 3 % de la superficie cultivada total en Alemania, en 2025 ya se cultivaban leguminosas en el 5,9 % de la superficie de cultivo.

Sin embargo, la estrategia sobre proteínas vegetales del Ministerio Federal no se limita al aumento del cultivo de leguminosas, sino que también fomenta nuevos enfoques para la obtención de proteínas. Entre ellos se incluyen procesos sostenibles que aprovechan como recurso residuos hasta ahora apenas utilizados para producir proteínas vegetales comestibles de alta calidad. Con este enfoque, el Centro de Nutrición y Tecnología Alimentaria (ZELT gGmbH) investigó, en el marco de tres proyectos, las materias primas y las proteínas presentes en sustratos vegetales. La base tecnológica la constituyó el analizador de aminoácidos Aracus de Membrapure GmbH. La empresa desarrolla su propia tecnología de análisis y suministra sistemas de laboratorio y análisis para aplicaciones en investigación, diagnóstico, análisis medioambiental y alimentario, así como en los sectores farmacéutico e industrial.

Mientras que los análisis proteicos clásicos suelen determinar el nitrógeno total o el contenido de proteína bruta, el análisis de aminoácidos permite un análisis más detallado. Muestra qué aminoácidos contiene el sustrato y en qué proporción se encuentran. Esta información resulta esencial, sobre todo para el desarrollo de alternativas vegetales a la carne o al queso, ya que el valor biológico de una proteína depende directamente de su composición de aminoácidos. En este sentido, los aminoácidos esenciales —que el cuerpo humano no puede producir por sí mismo— desempeñan un papel decisivo.

Sustituto de la salchicha brät a base de bagazo de cerveza

El primer proyecto de ZELT, titulado «Malt-Fungi-Protein», gira en torno a la valorización de los residuos de la elaboración de cerveza. En él, los investigadores, en colaboración con la cervecería Störtebeker de Stralsund y muchos otros socios, analizaron cómo se puede producir un sustituto vegetal de la carne a partir de los residuos de la elaboración de la cerveza, un subproducto de la cervecería. Estos residuos sirven de sustrato para cultivar el micelio fúngico. Los hongos forman un micelio rico en proteínas y generan en él grandes cantidades de proteína fúngica de alto valor nutricional. Uno de los objetivos del proyecto era mejorar la biodisponibilidad de los aminoácidos y aumentar el contenido de los valiosos aminoácidos esenciales.

Para este caso de aplicación, es necesario conocer qué aminoácidos están presentes en la mezcla de bagazo y micelio, y en qué cantidades. «Cada aminoácido actúa de forma diferente en el organismo. Por eso, desde el punto de vista de la nutrición, es importante saber cuáles contiene», explica Jörg Reichert, colaborador del proyecto en el ZELT. El analizador de aminoácidos reproduce el espectro completo de la secuencia de aminoácidos. «En comparación con otros métodos, este es más rápido y más económico», afirma Nino Beisler, coordinador del proyecto en el ZELT. Por ello, el equipo descartó los análisis cromatográficos o electroforéticos, así como las reacciones colorimétricas específicas. Estos métodos habrían requerido una preparación laboriosa de las muestras o habrían proporcionado resultados poco específicos.

Con el analizador de aminoácidos, los investigadores evaluaron si la fermentación utilizada conducía realmente a una mejora de la calidad de las proteínas: se elaboraron aminogramas detallados y se documentaron los cambios en el perfil de aminoácidos durante las distintas etapas del proceso. El equipo del proyecto varió la temperatura, el pH y la presión, así como diferentes especies de hongos, y midió con el analizador de aminoácidos los efectos de estos parámetros en la composición de los aminoácidos. De este modo, los investigadores establecieron de forma específica unas condiciones de proceso que permitían obtener una calidad óptima de las proteínas. 

El análisis demostró que, efectivamente, el tratamiento fermentativo permitía obtener proporciones de aminoácidos más favorables, especialmente en el caso de los aminoácidos esenciales, relevantes desde el punto de vista nutricional. En el proyecto, la mezcla fermentada de bagazo y micelio se transformó en extrudidos que pueden utilizarse como ingrediente en alternativas a la carne de origen vegetal. Los datos analíticos no solo ayudaron en la evaluación nutricional, sino también en la adaptación tecnológica de las fórmulas.

Mediante la variación de diversos parámetros —como la temperatura, el pH y la presión en el cultivo de setas—, así como el uso de distintos sustratos —como los residuos de trigo, cebada y cerveza negra—, los científicos fueron determinando las condiciones óptimas para el crecimiento del micelio. Esta investigación se prolongó durante varios años y concluyó en agosto de 2025. «Gracias al ajuste de los parámetros, hemos conseguido, efectivamente, una mejor proporción cuantitativa de aminoácidos», afirma el coordinador del proyecto, Beisler.

El material, la textura y la durabilidad de la mezcla de bagazo y micelio cumplían los requisitos establecidos. A partir de la mezcla final se fabricaron, entre otros productos, extrudidos aptos como ingrediente en la producción alimentaria. De este modo, se podría sustituir, por ejemplo, una parte de la carne de una salchicha para reducir la necesidad de ganadería y desarrollar productos más sostenibles.

Proteínas de altramuz: sin regusto amargo

En el marco del proyecto de investigación «Leguland», la empresa ZELT gGmbh investigó, en un segundo proyecto, las posibilidades de aprovechamiento del altramuz blanco, una leguminosa, es decir, un fruto de vaina. Esta planta ya presenta un elevado contenido en proteínas y una gran proporción de aminoácidos esenciales con muy buena biodisponibilidad, lo que la convierte en un producto sustitutivo interesante de las proteínas de origen animal. Sin embargo, durante su crecimiento, el altramuz blanco produce sustancias amargas, los denominados alcaloides, para protegerse de los depredadores. En grandes cantidades, estos son incluso tóxicos, por lo que, si se superan ciertos límites, la planta no puede utilizarse ni en alimentos para el consumo humano ni en piensos. El cultivo del altramuz blanco no tuvo, como es lógico, gran aceptación entre los agricultores, ya que no existía ninguna posibilidad de aprovechar la cosecha. Los científicos especializados en alimentación querían cambiar esta situación con su trabajo.

El proyecto de investigación tenía como objetivo desarrollar aislados proteicos sin sustancias amargas a partir del altramuz blanco y, de este modo, crear nuevas posibilidades de aprovechamiento. Para lograrlo, los investigadores desarrollaron un nuevo procedimiento destinado a eliminar las sustancias amargas de la planta. Para ello, utilizaron el analizador de aminoácidos Membrapure para estudiar cómo cambia la estructura de las proteínas a lo largo del proceso.

A lo largo del proyecto, finalmente se logró extraer las sustancias amargas de la proteína vegetal y cumplir con los límites establecidos en el sector alimentario. Al hacerlo, se conservó la estructura natural de la proteína y se detectaron aminoácidos esenciales en el producto. Se demostró que el procedimiento previsto funcionaba en la práctica. El proyecto concluyó en marzo de 2025.

A partir de los resultados obtenidos en el laboratorio, el siguiente paso consiste en ampliar la escala hasta el nivel tecnológico, donde, en lugar de pequeñas cantidades de 100 gramos, ya se procesan lotes de hasta 100 kilogramos. «Queremos facilitar el paso a la escala industrial y podemos ampliar los resultados hasta lotes de varias toneladas», explica Beisler, coordinador del proyecto ZELT. Para Leguland, desarrolló junto con su equipo un proceso para cantidades de 50 kilogramos con el fin de producir aislado de proteína de alta calidad.

Convertir los residuos de manzana en alimentos de gran valor nutricional

En el tercer proyecto —Apple—, se pretendía enriquecer el orujo de manzana con proteínas, también mediante micelio fúngico y con el mismo objetivo de aumentar el contenido de aminoácidos biodisponibles. Para ello, los investigadores de ZELT identificaron el sustrato óptimo, así como el tipo y la cantidad de aminoácidos en la mezcla. El resultado, previsto para diciembre de 2025: una matriz de materias primas de nuevo desarrollo en la que el hongo pueda crecer bien y forme la estructura proteica deseada. La calidad de las materias primas utilizadas y la tecnología de producción empleada resultaron ser factores decisivos para el resultado.

Sin una tecnología como el analizador de aminoácidos de Membrapure, el desarrollo de alimentos basados en proteínas vegetales de alta calidad no sería posible en esta forma. «Es de gran ayuda para la evaluación», confirma Beisler. El Centro de Nutrición y Tecnología Alimentaria está muy satisfecho con el uso de este equipo. «Durante el proyecto no se produjeron ni largos periodos de inactividad ni errores graves».

Las mediciones pueden realizarse de forma ininterrumpida las 24 horas del día y el analizador automático de aminoácidos no requiere la presencia de personal especializado durante su funcionamiento. En comparación con otros equipos, los tiempos de análisis, de hasta 75 minutos por análisis, son largos; sin embargo, el analizador genera información exhaustiva sobre los perfiles de aminoácidos.

Conclusión

Los proyectos sobre la composición y la biodisponibilidad de las proteínas impulsan el avance de la tecnología alimentaria. «Con ello, hemos mostrado tres vías para desarrollar, a partir de diversas materias primas y residuos vegetales, materias primas de alta calidad y ricas en proteínas para la elaboración de alimentos sostenibles. En la actualidad, estos residuos solo se aprovechan de forma básica, es decir, como pienso o para la generación de energía», resume Reichert, colaborador del proyecto ZELT. Para los investigadores resultó especialmente importante la posibilidad de determinar los perfiles de aminoácidos de forma reproducible y económica. Algunos métodos cromatográficos o electroforéticos alternativos habrían resultado, en algunos casos, considerablemente más costosos. De este modo, el analizador de aminoácidos no solo contribuyó a la evaluación científica de las materias primas, sino también al desarrollo práctico de los procesos. 

Los proyectos de investigación del Centro de Nutrición y Tecnología Alimentaria demuestran que las materias primas biogénicas de origen vegetal pueden transformarse en productos proteicos de alta calidad. La optimización de los procesos y los análisis de aminoácidos mejoran tanto la biodisponibilidad como el perfil de aminoácidos. Además, ZELT gGmbH ha demostrado que los procesos desarrollados pueden trasladarse de la escala de laboratorio a volúmenes de producción más grandes. Los conocimientos adquiridos constituyen la base para futuros proyectos de investigación y desarrollo, creando así soluciones a lo largo de toda la cadena de valor. El analizador de aminoácidos de Membrapure también se utilizará en proyectos posteriores de ZELT; tres de ellos se encuentran ya en fase de aprobación.

Este artículo se publicó anteriormente en nuestra marca hermana www.foodtec-insider.de.