Australia – A medida que la explotación de las pesquerías silvestres y los entornos marinos amenazan el suministro de alimentos, los científicos de Flinders University están encontrando nuevas formas sostenibles para convertir los desechos biológicos, la biomasa de algas e incluso las algas varadas en valiosas proteínas para la dieta y otros productos.
En uno de varios proyectos en curso en el Flinders Centre for Marine Bioproducts Development, los investigadores buscan extraer valor de las conchas de los cangrejos de río y otros desechos marinos a través de una máquina de procesamiento de fluidos “verdes” desarrollada en la universidad.
“A medida que la población del mundo crece, también lo hará la demanda de proteínas y productos derivados de proteínas, y esto no se puede satisfacer utilizando fuentes de proteínas tradicionales” dijo la profesora Kirsten Heimann; además, informó que millones de toneladas de capturas marinas producidas por las capturas incidentales, conchas, huesos, cabezas y otras partes son desperdiciados durante el procesamiento de especies marinas y de agua dulce.
Los subproductos del procesamiento de pescados y mariscos (SPB) y las microalgas son recursos potenciales que pueden llenar la brecha de demanda de proteínas y derivados de proteínas, destaca una nueva publicación.
“Estos biomateriales son una rica fuente de proteínas con alta calidad nutricional, mientras que los hidrolizados de proteínas y biopéptidos derivados de estas proteínas poseen varias bioactividades útiles para aplicaciones comerciales en múltiples industrias” agregó el coautor Trung Nguyen de la Flinders University.
“La utilización eficiente de estos biomateriales marinos para la recuperación de proteínas no solo complementará la demanda global y ahorraría recursos biológicos naturales, sino que también abordaría con éxito las cargas financieras y ambientales de los desechos ambientales, allanando el camino para una producción más ecológica y una economía circular”.
El valor agregado también parece prometedor con muchos productos derivados de proteínas bioactivas que están ganando atención para promover la salud humana incluido el descubrimiento de medicamentos, desarrollos de nutracéuticos y farmacéuticos. Las estimaciones del valor comercial de estos productos terapéuticos basado en las proteínas en el 2015 fue de US$174.7 mil millones y se prevé que alcance los US$266.6 mil millones en el 2021, lo que conducirá a un aumento del doble de la demanda de los productos derivados de las proteínas.
A nivel mundial, se estima que se producen anualmente 32 millones de toneladas de SPB, lo que representa un recurso económico para la recuperación de proteínas, mientras que las ventajas técnicas en la producción de biomasa de microalgas producirían suministros proteicos seguros con una competencia mínima por la tierra cultivable y los recursos de agua dulce
El estudio presenta una revisión integral que analiza el potencial del uso de SPB y las microalgas para la recuperación de proteínas y la evaluación crítica de la factibilidad de producción de las tecnologías actuales y emergentes utilizadas para el desarrollo del proceso.
La revisión científica publicada incluye un análisis detallado del potencial para la producción comercial de proteínas marinas de SFB y microalgas, a través de la discusión del material disponible y las tecnologías convencionales usadas en el proceso de desarrollo. Los autores del estudio, también discuten las bioactividades de interés comercial de los productos proteicos con su calidad nutricional y funcionalidades para productos nutracéuticos y farmacéuticos.
Procesos de recuperación de proteínas
Aunque varios procesos prometedores vienen siendo desarrollados para la recuperación y producción de proteínas de SPB y microalgas marinas, se requieren de mayores esfuerzos en el proceso y desarrollo de productos para lograr que su producción comercial sea factible.
Los procesos mecánicos usados para recuperar carnes o músculos ricos en proteínas de las cabezas o conchas de SPB pueden ser empleados para destruir las paredes celulares de las microalgas con la finalidad de facilitar la extracción de las proteínas.
La precipitación/solubilización isoeléctrica (ISP) es un método comúnmente sugerido para recuperar los SPB y los concentrados de proteínas de microalgas. Los procesos de extracción enzimáticos son preferidos para la producción de productos proteicos con mejores calidades nutricionales, funcionalidades y bioactividades.
SPB y algas marinas
A pesar de ser subutilizadas en la producción de biofertilizantes y piensos para animales con baja rentabilidad económica, o aún cuando son descartados como bioresiduos con un considerable costo para la disposición final y la generación de problemas ambientales, varios SPB y algas marinas son ricas en proteínas.
Las cabezas, las conchas y esqueletos de pescado son partes no comestibles que frecuentemente son separadas y descartadas como residuos durante el procesamiento de varios productos pesqueros como los filetes de pescado, carnes de pescado, pastas (surimi), salazón, ahumado y enlatado.
Las partes no comestibles constituyen la mayor porción de SPB, pero las tasas varían ampliamente dependiendo de las especies y el proceso de procesamiento. Por ejemplo, el rango de cabezas, caparazones y colas en el procesamiento comercial de crustáceos varía de 45 a 60%, pero constituye el 80% en el procesamiento de la langosta americana; de hecho las cantidades son menores para los moluscos (43%) y pescados (25-35%).
La piel, escamas y huesos (espinas) son usualmente separados como partes no comestibles en varios procesos de procesamiento de pescado. Estas partes representan hasta el 30% de los subproductos del procesamiento de pescado. Con una producción anual de 54.1 millones de toneladas de pescado, se estima que 16.2 millones de toneladas de pieles, escamas y huesos de pescado son producidas cada año. De hecho, las escamas de pescado contienen de 30-50% de proteína; sin embargo, la piel tiene en promedio 20% de proteína, pero su importancia radica en su contenido de colágeno.
Los contenidos de colágeno de los SPB varían ampliamente dependiendo de las especies, la edad y la estación, y pueden representar hasta el 70% del peso seco para algunas especies en específico. El colágeno tiene un amplio rango de aplicaciones en las industrias de alimentos, nutracéutica, cosmecéutica y farmacéutica.
La vísceras son completamente removidas durante el procesamiento de pescado debido a que estas partes contienen varios componentes biológicamente activos que pueden impactar negativamente sobre la calidad de los productos pesqueros. Las vísceras incluyen hígado, estómago, bazo y huevas representan del 12-18% del volumen total del pescado. Con 80 millones de toneladas de pescado producidas cada año, la producción anual de vísceras se estima en 11.5-29.7 millones de toneladas. Los contenidos de proteínas de las vísceras generadas de diferentes especies de peces varían de 8.5-21%, pero es extraordinariamente alta en el atún.
La remoción de la sangre es el primer paso en varios procesos de procesamiento de pescado debido a que la coagulación y oxidación de la sangre de pescado afecta negativamente la calidad del producto. Los volúmenes de sangre en los peces vivos varía de 2 a 7% del peso total del pez, pero en rango para el salmón y trucha es mayor (3.5-4%). El plasma de la sangre de pescado contiene una variedad de inhibidores de la proteasa, además la proteína del plasma de pescado es una alternativa prometedora suero fetal bovino en medios de cultivo celular para los cultivos celulares de tejidos.
Calidad nutricional de las proteínas marinas
Las microalgas y las proteínas de pescado son consideradas como excelentes fuentes de nutrientes funcionales y bioactivos para los requerimientos de nutrición humana,pero las dietas de microalgas enteras contienen paredes celulares y polisacáridos que limitan la digestibilidad. En contraste, las proteínas extraídas de las microalgas están disponibles para las enzimas digestivas, mejorando la digestibilidad en 82%.
Bioactividad de las proteínas marinas
Las proteínas de pescado contienen varios péptidos bioactivos que se vuelven activos después del hidrolizado. Estos biopéptidos son liberados de proteínas padres durante la digestión gastrointestinal normal o durante el procesamiento del alimento que usa calor, químicos, enzimas proteolíticas o microorganismos (fermentación). Debido a que tienen funciones modulatorias beneficiosas para algunas vías metabólicas, estos biopéptidos pueden jugar un rol vital en la prevención de enfermedades y la promoción de la salud.
Contacto:
Professor Kirsten Heimann
Kirsten.heimann@flinders.edu.au
61-042-220-8577
Referencia (acceso abierto):
Nguyen, Trung T.; Heimann, Kirsten; Zhang, Wei. 2020. «Protein Recovery from Underutilised Marine Bioresources for Product Development with Nutraceutical and Pharmaceutical Bioactivities.» Mar. Drugs 18, no. 8: 391. https://doi.org/10.3390/md18080391
