Proteínas alternativas sostenibles en la reformulación de productos de panadería

El enriquecimiento con fuentes proteicas sostenibles en productos de panadería, bollería y galletería es una tendencia en auge en la industria alimentaria debido a la demanda de alternativas a las fuentes de proteínas tradicionales, como la carne y los lácteos, y a la creciente preocupación por la sostenibilidad.

Los alimentos elaborados a partir de productos vegetales se consideran como los de más baja emisión de gases de efecto invernadero (GHG). Sin embargo, en los países desarrollados los alimentos producidos a partir de proteínas vegetales están elaborados a base de un compendio muy limitado de estas, como pueden ser cereales. Estos alimentos tienen, en algunos casos, deficiencias en aminoácidos esenciales que necesitarían de una revisión nutricional. Con este escenario, Cartif considera interesante explorar cómo se podrían completar con nuevas fuentes proteicas que cumplan con los requisitos nutricionales, sean altamente digeribles y minimicen el impacto tecnológico en el diseño e innovación de nuevos productos de panadería.

Algunas de estas fuentes de proteínas alternativas sostenibles que se pueden utilizar en productos de panadería y galletería pueden ser harinas de leguminosas, almendra, chía o lino. Sin embargo, se perfila el éxito de proteínas con un perfil asociado de bajo impacto medioambiental, como puede ser la proteína proveniente de insectos, las producidas mediante un proceso de fermentación por microorganismos como levaduras o bacterias o el uso de harinas de leguminosas y de cereales menos utilizados, pero con un importante componente asociado a la sostenibilidad en la forma de cultivo. 

La fortificación o sustitución de ingredientes en productos de panadería por ingredientes como la harina de insecto es una línea de investigación potente que ya cuenta con resultados significativos en productos como pan, bizcochos, productos de snack o galletas (Kowalski, 2022).

Sin embargo, existe una serie de consideraciones desde el punto de vista tecnológico en aquellas fuentes de proteína más prometedoras que merecen una revisión, como veremos en los siguientes apartados.

Harina de insectos en productos de panadería

Las especies comestibles de insectos se presentan como una alternativa alimentaria por su alto valor nutricional y por su carácter sostenible en la forma de producción, un valor cada vez más apreciado y absolutamente necesario para cumplir con el compromiso con la sostenibilidad del planeta. Su uso como ingrediente funcional dentro de las formulaciones de productos de panadería está motivado por el aporte en proteína, fibra, vitaminas y minerales en la fortificación de productos. En estos momentos, las especies que están aprobadas para consumo son el Tenebrio molitor, Acheta domestica, Alphitobius diaperinus, como así se recoge el Reglamento (UE) 2015/2283.

El objetivo principal de la investigación en su uso ha estado enfocado en incrementar el contenido de proteínas y de fibra, especialmente en productos enriquecidos o fortificados, en productos con características innovadoras y en productos sin gluten. La composición de insectos varía mucho entre especies, estadios de crecimiento, forma de alimentación y cría (Fernández-López et al., 2019). Pero, como valores medios se puede considerar que cuentan con un porcentaje de proteínas entre 35,5-61,3% con un perfil de aminoácidos bien balanceado ajustado a los requerimientos nutricionales y con alta digestibilidad. Los aislados proteicos de insecto representan un ingrediente muy rico en nutrientes con bajo contenido en lípidos. 

En relación al contenido en lípidos, este puede variar entre un 10% y un 50% y son buenas fuentes de vitaminas y otros micronutrientes como biotina, riboflavina, hierro, calcio y zinc (Borges, da Costa, Trombete, & Câmara, 2022). Además, los insectos son prometedoras fuentes que pueden aportar beneficios para la salud gracias a su composición en compuestos antioxidantes, antihipertensivos o prebiótico asociado a la fibra (Van Huis, 2020;  Chantawannakul, 2020). Sin embargo, también es necesario evaluar su potencial alergénico o las sustancias antinutricionales que lo acompañan. 

Por otra parte, la obtención de esta fuente de proteínas tiene un menor impacto medioambiental en relación a una menor producción de GHG, mayor eficiencia en la producción (menos cantidad de suelo por kg de insectos) y un ratio de conversión mayor en relación a las proteínas animales convencionales (Huis et al, 2013). 

A pesar de las ventajas asociadas a su composición nutricional y su menor impacto en la producción, es crítica la aceptación de estos ingredientes dentro de las formulaciones de alimentos, ya que su uso está limitado por ciertas cuestiones éticas o de rechazo. Una vía para incrementar su aceptación es la incorporación dentro de los productos de panadería y bollería por la posibilidad de reducir el impacto visual del uso de insectos a la vez que se enriquecen esta gama de productos.

Como se ha comentado, el uso de harinas de insecto dentro de los productos de panadería está ganando atención y son varios los estudios realizados para incorporar harina de Tenebrio molitor, Hermetia illucens L. y Acheta domestica en diversos porcentajes. Sin embargo, a pesar de las propiedades nutricionales que estas harinas imparten dentro de los productos de panadería, el uso de harinas de insecto en formulación de productos de panadería lleva asociado una serie de factores negativos en el aspecto sensorial, como un color y aroma que reducen su aceptabilidad y en los factores tecnofuncionales durante el desarrollo de las masas como reducción en los parámetros relacionados con la textura (Çabuk B, 2021).

Por estas razones, el porcentaje de harina de insecto en estos productos está limitado a cantidades entre el 5% y el 20% en función del tipo de insecto y, a partir del de 5% de sustitución, parámetros como la textura o la aceptabilidad decrecen significativamente (Borges et al, 2022; Kowalski et al., 2022b). Un ejemplo es la sustitución de harina de trigo por harina de insectos en la elaboración de pan (Tabla 1).

Proteína obtenida por fermentación en estado sólido

La fermentación en estado sólido (FSS) tiene el potencial de mejorar la calidad de la proteína de fuentes vegetales en gran medida a través de la mejora de la composición de aminoácidos y una mejora en la digestibilidad respecto a la proteína original (Zwinkels, J., Wolkers-Rooijackers, J., & Smid, E. J. (2023). Este hecho convierte a esta técnica en una forma de valorización de subproductos agroalimentarios para la obtención de nuevas fuentes proteicas con un bajo coste de proceso, y con bajo impacto medioambiental debido a la baja superficie necesaria de suelo y baja emisión de gases de efecto invernadero.

La FSS es un proceso que, además, resulta adecuado para reducir o eliminar los compuestos antinutricionales que contienen algunas fuentes vegetales, responsables de la flatulencia y que resultan inconvenientes en la formulación de este tipo de productos (Shrivastava et al., 2018). También se ha podido observar que la incorporación de proteínas de garbanzo obtenidas por FSS inciden positivamente en la coloración de la corteza de pan y un descenso en la incidencia de deterioro del pan por crecimiento de microorganismos durante los cinco siguientes días de la elaboración lo que supone una interesante perspectiva de uso.

Además, las proteínas así obtenidas, cuentan con una baja huella ambiental, la apariencia final de estos productos aún no resulta atrayente para los consumidores. 

A diferencia de las proteínas provenientes de insecto, a la proteína obtenida por FSS se le atribuyen propiedades de sabor y aroma dentro de los estándares adecuados para ser candidata en la elaboración de productos de panadería.

Perspectivas del uso de fuentes sostenibles de proteínas en productos de panadería

El desarrollo de productos de panadería en los que se incluya proteína en forma de harina de insectos o proteína proveniente de procesos de fermentación resultan prometedores por su mejora en el perfil nutricional y por su carácter sostenible. Aún queda camino para investigar la correlación entre el porcentaje de inclusión de estas fuentes dentro de las formulaciones, la interferencia en el proceso de tecnológico de elaboración para cada producto, la calidad nutricional y sensorial de los mismos. 

Son cada vez mas los consumidores interesados en estos productos por lo que el reto ahora está en mejorar los aspectos de calidad sensorial y tecnológica durante la elaboración de los mismos para incrementar la aceptabilidad. Una opción interesante es explorar métodos tecnológicos complementarios para reducir los efectos adversos que, hasta ahora han sido observados de la incorporación de estas harinas para enriquecer productos de panadería, como puede ser la fermentación de harina de insectos o el tratamiento mediante tecnología de extrusión con el fin de reducir compuestos responsables de aromas poco aceptados o reducir el contenido en quitina y otros componentes que interfieren en el proceso de desarrollo de las masas.

Referencias bibliográficas 

-Borges, M. M., da Costa, D. V., Trombete, F. M., & Câmara, A. K. F. I. (2022). Edible insects as a sustainable alternative to food products: An insight into quality aspects of reformulated bakery and meat products. Current Opinion in Food Science, 46, 100864.

-Çabuk B: Influence of grasshopper (Locusta Migratoria) and mealworm (Tenebrio molitor) powders on the quality characteristics of protein rich muffins: nutritional, physicochemical, textural and sensory aspects (2021). J Food Meas Charact, 15:3862-3872.

-Chantawannakul P (2020) From entomophagy to entomotherapy. Front Biosci, 25:179-200.

-Fernández-López J, Lucas-González R, Viuda-Martos M, Sayas- Barberá E, Navarro C, Haros CM, Pérez-Álvarez JA (2019). Chia (Salvia hispanica L.) products as ingredients for reformulating frankfurters: effects on quality properties and shelf-life. Meat Sci, 156:139-145.

-Huis, A. van, Itterbeeck, J. Van, Klunder, H., Mertens, E., Halloran, A., Muir, G., et al. (2013). Edible insects: Future prospects for food and feed security. Food and Agriculture Organization of the United Nations.  

-Kowalski S, Mikulec A, Mickowska B, Skotnicka M, Mazurek A (2022). Wheat bread supplementation with various edible insect flours. Influence of chemical composition on nutritional and technological aspects. LWT Food Sci Technol, 159:113220.

-Montevecchi, G., Licciardello, F., Masino, F., Miron, L. T., & Antonelli, A. (2021). Fortification of wheat flour with black soldier fly prepupae. Evaluation of technological and nutritional parameters of the intermediate doughs and final baked products. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 69, 102666.

-Van Huis A. (2020). Nutrition and health of edible insects. Curr Opin Clin Nutr Metab Care, 23:228-231.

-Xing, Q., Kyriakopoulou, K., Zhang, L., Boom, R. M., & Schutyser, M. A. (2021). Protein fortification of wheat bread using dry fractionated chickpea protein-enriched fraction or its sourdough. LWT, 142, 110931.

-Zwinkels, J., Wolkers-Rooijackers, J., & Smid, E. J. (2023). Solid-state fungal fermentation transforms low-quality plant-based foods into products with improved protein quality. LWT, 184, 114979.