Bebidas enriquecidas en proteínas. Retos y tecnología

Los consumidores muestran hoy en día una mayor preocupación por la gestión de la salud y pretenden alcanzar un estilo de vida más sano sin sacrificar la calidad sensorial percibida en los productos. Nunca como ahora se había revisado tanto el etiquetado nutricional y la lista de ingredientes de los alimentos.

Entre los nutrientes mejor valorados para asegurar una dieta saludable se encuentran las proteínas, una tendencia alimentaria clave que destaca desde hace años y que continúa afianzándose, como demuestra la cantidad de productos que se comercializan bajo el reclamo de “alto contenido en proteínas”(1). El boom de las proteínas vegetales (2) en 2018 avivó esta línea de consumo y abrió un nuevo panorama para la industria.

Si la demanda de este tipo de productos provenía inicialmente del mundo deportivo profesional o de personas con alguna carencia nutricional, en los últimos tiempos se ha ido reforzando el interés entre el consumidor medio, que percibe este ingrediente funcional como interesante en las dietas de control de peso y/o envejecimiento saludable. Asimismo, la orientación de las referencias de nutrición deportiva abarca ahora también a las personas más activas en la vida diaria, no solo atletas.

Tipo de bebidas enriquecidas

Los derivados lácteos y análogos con alto contenido proteico se pueden encontrar en forma de bebidas, batidos y productos fermentados. Los más demandados son aquellos que permiten un consumo directo, sin preparaciones previas, que puedan ser tomados on-the-go: en el metro, después y/o durante el entrenamiento, en la merienda de los niños, etc.

El alto valor biológico de las proteínas provoca que este nutriente sea la base de la alimentación especializada destinada a cubrir necesidades de grupos de población con requerimientos específicos, como puede ser la primera infancia o pacientes hospitalarios con déficits alimentarios concretos (diabéticos, pacientes oncológicos, etc.).

En el ámbito de la alimentación hospitalaria, el Aula de Productos Lácteos y Tecnologías Alimentarias (APLTA) de la Universidad de Santiago de Compostela está cada vez más involucrada en el diseño y adaptación de estos alimentos, y participa de manera activa con las empresas en trabajos de desarrollo de nuevos productos. Este es el caso del proyecto Alisenoc (“Desarrollo de nuevos alimentos nutricional y sensorialmente adecuados para pacientes oncológicos”), cofinanciado con fondos Feder por el CDTI y liderado por Adventia Pharma en el que participan, además, Ainia Centro Tecnológico y el Instituto de Investigación Hospital La Paz.

Los desarrollos de este tipo de productos se fundamentan en la adaptación de las formulaciones con base en los requerimientos concretos de cada consumidor objetivo: deportistas, alimentos para personas que siguen una dieta proteica o baja en hidratos de carbono, dietas líquidas completas, etc.

Por un lado, encontramos productos más simples similares a los productos tradicionales ya existentes en el mercado, aunque más ricos en proteínas: por ejemplo, un batido de chocolate con un contenido en proteínas superior al 6%, frente al 3% habitual de los batidos de cacao elaborados con un mínimo de 90% de leche.

Por otro lado, podemos colocar en el extremo opuesto las dietas líquidas completas, productos con alto contenido en proteínas que, al mismo tiempo, incluyen las cantidades diarias de ingesta recomendadas del resto de los nutrientes necesarios para una alimentación equilibrada: fracción grasa (aceites ricos en insaturados y poliinsaturados), carbohidratos (azúcares de asimilación lenta), minerales, vitaminas y otros complementos nutricionales.

Entre estos dos extremos es posible desarrollar un gran número de variantes, con diferente nivel en el reto de innovación: sin lactosa (intolerantes a la lactosa), sin azúcares (para dietas proteicas o personas diabéticas) o productos de alta energía (deportistas o déficits alimenticios).

Formas de enriquecimiento proteico

Las posibilidades que se presentan para enriquecer productos son cada vez mayores, y la tendencia a emplear proteínas de origen vegetal es clara.
Sin embargo, debido a su contenido en aminoácidos, las proteínas de origen animal y, especialmente, las proteínas derivadas del fraccionamiento de la leche, tienen, por lo general, valores biológicos más elevados.
En lo que respecta a los derivados con elevada proteína láctea, el incremento de esta fracción se realiza mediante dos métodos diferentes: concentración de la leche empleada como materia prima o adición de sólidos lácteos ricos en proteína.

La elección de la fuente de proteínas más apropiada depende del tipo de producto elaborado, de su proceso de elaboración y de la funcionalidad tecnológica y/o nutricional buscada

En el primer caso es necesario disponer de un equipo para concentrar leche, ya sea mediante evaporación del agua (evaporadores de película descendente) o con técnicas de filtración tangencial (microfiltración, ultrafiltración, nanofiltración u ósmosis inversa).
La ventaja de utilizar este modo de incremento es que las proteínas no han sido sometidas a un procesado previo que pueda alterar su estado nativo y, por tanto, su estabilidad térmica o su funcionalidad tecnológica o nutricional no se ven afectadas.

Si se opta por emplear ingredientes en polvo para aumentar el contenido en proteínas, en el mercado encontramos diferentes alternativas:
- Leche en polvo. Se trata de leche que ha sido deshidratada sin ningún tipo de alteración de las proporciones de sus componentes. Se encuentra desnatada o entera. Por este motivo, para aumentar significativamente el nivel de proteínas en el producto final, se incrementan también la lactosa y los minerales, y no siempre interesa que estos aumenten.
- Suero en polvo. Suero de quesería, desnatado generalmente. El contenido en proteínas en relación a su extracto seco es reducido, aproximadamente del 15%. Al proceder de la elaboración de queso, su sabor también es característico.
- Concentrado de proteína de leche en polvo (Milk Protein Concentrate – MPC). Se trata de leche concentrada por ultrafiltración deshidratada. Contiene las mismas proteínas de la leche pero con una ratio de proteínas/extracto seco mucho más elevado. Existen diferentes grados de pureza, aunque actualmente el MPC 80 (mínimo de 80% de proteínas lácteas sobre extracto seco) es el más utilizado.
- Concentrado de proteína de suero en polvo (Whey Protein Concentrate – WPC). Consiste en suero de quesería concentrado por ultrafiltración y deshidratado. Las proteínas disponibles en este producto son esencialmente proteínas séricas y, del mismo modo que en el caso anterior, el más utilizado es el WPC 80, aunque existen también otras referencias con menor nivel de “pureza” proteica.
- Blends proteicos. En esta categoría se incluyen numerosos productos en polvo que se obtienen a partir del fraccionamiento de las proteínas lácteas, mediante técnicas de microfiltración y ultrafiltración fundamentalmente. Además, esos productos pueden incluir proteínas de suero microparticuladas, de manera que se ajustan las propiedades funcionales de estas proteínas previamente a su uso en las bebidas lácteas.
- Proteínas hidrolizadas. En ocasiones se recurre a proteínas lácteas que han sido sometidas a proceso de hidrólisis enzimática y presentan una funcionalidad tecnológica específica, una actividad saludable concreta o diferente cualidad nutricional (ausencia de alérgenos, mejor digestión…).

Además, todos los productos pueden encontrarse con diferentes grados de desmineralización, ya que en algunos de ellos la presencia de los minerales lácteos, principalmente el calcio, puede causar reacciones no deseadas.
La elección de la fuente de proteínas más apropiada depende del tipo de producto elaborado, de su proceso de elaboración y de la funcionalidad tecnológica y/o nutricional buscada en el alimento final. En APLTA disponemos de todas las técnicas de filtración tangencial y evaporación y secado necesarias para el fraccionamiento de las proteínas lácteas y su posterior deshidratación.

Desafíos tecnológicos

Como apuntamos anteriormente, uno de los retos principales en la obtención de este tipo de productos es el diseño de la formulación, tanto la selección del tipo de proteína como del resto de ingredientes asociados que contribuyen a conseguir productos con calidades sensoriales diferenciadas.
El desarrollo de productos enriquecidos en proteínas busca un aprovechamiento de este componente tanto desde el punto de vista nutricional como funcional. No obstante, determinadas características asociadas a la fase proteica como, por ejemplo, la capacidad gelificante y/o emulsionante pueden dar lugar a la aparición de fenómenos no deseados durante la fabricación o la vida útil del producto.
Los principales retos a los que se enfrenta la industria alimentaria para desarrollar este tipo de productos son:
- Estabilidad: el enriquecimiento en proteínas de un producto puede afectar de manera directa a su estabilidad, dando lugar a la aparición de precipitados durante el proceso de obtención y/o a lo largo de la vida útil del producto.
Los diferentes tipos de proteína tienen una estabilidad térmica específica que se ve condicionada por numerosos factores, como pueden ser el pH del medio, el contenido mineral o la presencia de otros componentes desestabilizantes en la formulación.
Esta estabilidad térmica es crítica, ya que es posible que ocasione la aparición de precipitados proteicos durante el proceso de elaboración que pueden dar lugar al ensuciamiento y deterioro del equipamiento industrial.

Por otro lado, aunque el producto se mantenga estable durante el proceso y no exista precipitación proteica, en el tiempo de almacenamiento las partículas proteicas pueden agregarse entre sí y dar lugar a la aparición de sedimentación en las bebidas enriquecidas.
El empleo de un analizador de estabilidad de fases como el Turbiscan LabExpert permite detectar fenómenos de sedimentación y/o clarificación antes de que puedan ser percibidos por el ojo humano, lo que supone un apoyo importante en el diseño de la formulación final y un método objetivo para establecer la vida útil adecuada para cada tipo de producto.
- Gelificación: una de las propiedades funcionales más valoradas de las proteínas es su capacidad gelificante, de ahí su utilización en el desarrollo de determinados productos como los derivados cárnicos o postres lácteos. Sin embargo, este fenómeno puede ocurrir también de manera no deseada durante el almacenamiento de bebidas enriquecidas.
Mediante el análisis reológico de las muestras, concretamente con la realización de ensayos de barridos de frecuencia, es posible analizar el componente elástico y viscoso de una muestra. Esto permite conocer el carácter gel de los productos y, en consecuencia, predecir en cierto modo la aparición de fenómenos de gelificación.
- Tamaño de partícula: los analizadores de tamaño de partícula (por ejemplo, Mastersizer-Iesmat) detectan la aparición de agregados proteicos causados por una posible inestabilidad térmica de las proteínas. Una elección incorrecta de la fuente de proteínas, de las características fisicoquímicas de los productos, o parámetros de proceso no adecuados pueden ocasionar una desnaturalización parcial de las proteínas o una coagulación de estas que desencadenaría la formación agregados de tamaños relativamente grandes, percibidos incluso por el consumidor. Las texturas obtenidas serían harinosas o arenosas, en función del tamaño de partícula.
- Sensorial: para finalizar el desarrollo del producto y conseguir el éxito en la comercialización, es fundamental tener en cuenta las características sensoriales finales del producto, tanto desde el punto de vista del sabor como de su textura.
La aparición de sabores extraños, arenosidad o viscosidad excesiva son factores que reducen la calidad percibida por el consumidor, por lo que es imprescindible realizar un ajuste correcto de la formulación completa y del proceso de obtención para conseguir alcanzar el éxito en este tipo de desarrollos.

Laura Abuín Arias y Alfonso Pérez Quintáns. Equipo APLTA

Referencias
1.- Según la compañía holandesa de investigación de mercados a nivel mundial Innova Market Insights, ya en 2014 suponían más del 3% de los alimentos y bebidas.
2.- Informe anual de Waitrose Food & Drink 2017-2018.
3.- Fuente: “Proteína vegetal: oportunidad para el desarrollo de nuevos productos”, Inés Echeverría, II Congreso de la Industria Agroalimentaria de Navarra (Alimenta Meeting Point), 2018.