Actualmente existe una creciente demanda por las fuentes de proteína vegetal como alternativa a la de origen animal por su mayor sostenibilidad ambiental y su relación con un menor riesgo de sufrir enfermedades cardiovasculares. En el siguiente artículo, hablaremos sobre la texturización de proteínas a través de la técnica de extrusión de los alimentos.
En un contexto de dieta saludable y cada vez más sostenible, los análogos de la carne parecen ser una opción muy prometedora para el aprovechamiento de subproductos y así potenciar el consumo de proteínas de origen vegetal. Gracias a la tecnología de la extrusión, se puede ayudar a superar las barreras que hoy en día se encuentran en los desarrollos de alimentos plant-based.
Índice del artículo
Evolución en el consumo de proteínas
Es indudable que, en los últimos 50 años, hemos asistido a un fuerte incremento en el consumo de productos de origen animal, representando hoy en día más de la mitad del aporte proteico per cápita/día. La FAO estima que para 2050, la población mundial alcanzará los 9 mil millones de personas y que la producción mundial de carne deberá aumentar en un 50% para asegurar una ingesta proteica de alta calidad para toda la población. A pesar de que la carne es una buena fuente de proteínas esenciales, vitaminas del grupo B y minerales, su método de producción es considerado como uno de los menos sostenibles con un gran impacto en el bienestar animal.
Por ello, existe una necesidad apremiante de buscar fuentes de proteína alternativas más sostenibles para remplazar parte de la proteína animal que actualmente se consume en abundancia en la dieta de la mayoría de los países desarrollados. En este sentido, podemos encontrar dos fuentes diferentes: la carne cultivada, obtenida mediante el cultivo del tejido a partir de células madre de animales y los análogos cárnicos, elaborados a partir de proteínas vegetales utilizando diferentes procesos tecnológicos.
Concretamente, la proteína de origen vegetal es una fuente prometedora desde el punto de vista medioambiental y nutricional: presenta menos emisiones de gases de efecto invernadero y es una fuente muy valiosa de proteína de calidad, así como de otros nutrientes. Entre ellas podemos destacar proteínas procedentes de la soja, del garbanzo, del guisante, de la lenteja o de cereales como el trigo, la avena o la quinoa.
Gracias a estas fuentes, se pueden desarrollar nuevos productos proteicos como los texturizados cuya presencia es cada vez más frecuente en los supermercados. Podemos encontrarlos bajo forma de snacks vegetales, barritas y productos texturizados, entre otros.
Texturización mediante extrusión
¿Qué es la texturización en alimentos?
La texturización puede entenderse como la creación de una estructura tridimensional para sustituir parcial o totalmente otras proteínas (análogos de la carne) o lípidos (sustitutos de grasas) en los alimentos tradicionales. La texturización de proteínas implica generalmente un primer paso de desnaturalización (desdoblamiento de la estructura globular nativa de las proteínas), seguido de la reorganización y orientación de las proteínas parcial o totalmente desplegadas mediante extrusión, laminación y extensión.
Estas técnicas aplican energía mecánica mediante fricción, calor y presión para la obtención de una estructura proteica organizada y fibrosa con propiedades de textura mejoradas – es lo que se denomina el texturizado. Hay muchos métodos de texturización disponibles para la industria alimentaria como la cocción, el hilado, la texturización por congelación, la texturización a alta presión y la texturización química o enzimática (González-Pérez & Arellano, 2009).
¿Qué es la extrusión de alimentos?
La extrusión es el proceso comercial más utilizado para transformar materias primas vegetales en productos fibrosos. En esta técnica, una combinación de cereales o legumbres como el maíz, la soja, el trigo o el guisante es forzada a fluir bajo cambios de presión, temperatura y humedad produciéndose una cocción muy rápida, continua y homogénea. El resultado es por tanto un producto con una estructura, una forma y una textura muy similar a la de la proteína animal – es lo que se denomina texturización. Esto es debido a que, mediante esta técnica, se produce la reorientación de la estructura proteica vegetal hacia una forma propia de la proteína animal, por lo que el producto resultante puede actuar como sustitutivo cárnico (Egal & Oldewage-Theron, 2020).
Es importante destacar que la elección de la materia prima de partida va a determinar las características de calidad del producto final. Se deberá tener en cuenta las propiedades fisicoquímicas, estructurales y/o funcionales de las proteínas de las diferentes fuentes (capacidad para retener agua o aceite, capacidad de emulsificación o de retención de agua o aceite, entre otras) (Blanco Espeso, 2020).
La extrusión aplicada a alimentos tiene un largo recorrido: comenzó en la década de 1870 con extrusoras de carne que se usaban para elaborar salchichas. Posteriormente, en la década de 1930, muchas panaderías implementaron y adoptaron la producción en masa de pasta seca extruida y cereales de desayuno. Desde ese momento, la tecnología de extrusión de alimentos se ha vuelto especialmente popular en muchas industrias de procesamiento como confitería, productos de panadería, bebidas instantáneas, procesamiento de carne y muchas otras (Dey et al., 2021). La texturización de proteínas en concreto, para la obtención de análogos cárnicos a partir de fuentes de proteína vegetal, es una aplicación relativamente reciente.
Proceso de obtención mediante el método de extrusión
Existen dos clases de técnica por extrusión: a baja humedad y a alta humedad.
En la extrusión a baja humedad o extrusión seca, la harina o los concentrados proteicos se procesan mecánicamente en proteínas vegetales texturizadas (TPV por las siglas en inglés Texturised Vegetable Protein), es decir productos secos con apariencia fibrosa, ligeramente expandidos y que se hidratan después (pueden presentar alrededor de un 20-30% de humedad). Los productos obtenidos tienen una estructura esponjosa y una alta capacidad de retención de agua, es por ello por lo que previo a su consumo deben hidratarse o cocerse. Así mismo, también pueden ser empleados como ingredientes para elaborar sustitutos de la carne en productos como salchichas, patés o hamburguesas de vacuno (Blanco Espeso, 2020; Valverde, 2022).
En la extrusión de alta humedad (HMEC, High Moisture Extrusion Cooking), se producen productos fibrosos, con apariencia estriada, no expandida, homogénea y con un contenido de humedad superior al 50% en peso (pudiendo llegar a un 70% de peso). En este proceso, las proteínas pasan a través de la zona de extrusión dónde se funden, se hidratan y se someten a fuerzas de cizalla para atravesar la zona de enfriamiento, dónde tiene lugar la realineación de proteínas y la transformación en un producto con textura similar a la carne (ver figura 1) (Blanco Espeso, 2020). Mediante esta técnica, se obtienen productos de elevada densidad y humedad como las galletas o las golosinas (Choton et al., 2020).
Figura 1 – Esquema del proceso de texturización de alta humedad (Blanco Espeso, 2020).
En cuanto a la tecnología, existen dos tipos de extrusores: el extrusor de doble tornillo que sirve para varias materias primas y para alimentos con una fracción grasa entre el 18-22%, como podría ser el caso de la soja. El extrusor de tornillo simple sirve para alimentos con una fracción grasa no superior al 12-17%, ya que la grasa disminuye el cizallamiento del extrusor (Baralat, 2017).
¿Qué resultados obtenemos?
Los productos extrusionados tienen un menor contenido de humedad, una vida útil más larga y son microbiológicamente seguros.
En cuanto al perfil sensorial, cuando se utilizan mezclas de leguminosas y de almidón de trigo se han observado diferencias significativas en los atributos del aroma con cierto olor a grasa que normalmente deriva de la oxidación de ácidos grasos. En algunos estudios, los extruidos se calificaron con intensidades de sabor débiles, excepto para las habas de soja, que exhibieron un cierto sabor amargo. También es cierto que es posible añadir diferentes sabores a los productos para mejorar este problema de aceptabilidad (Martín et al., 2022).
En cuanto a la composición nutricional, se ha visto una disminución de más del 15% del contenido total de carbohidratos en harinas de legumbres extruidas: disminuyen los azúcares solubles por la descomposición durante el proceso.
La digestibilidad proteica aumenta por la desnaturalización proteica, por lo que las enzimas proteasas tienen una mayor accesibilidad para descomponer las proteínas en aminoácidos (Baralat, 2017).
Por último, respecto a las grasas, la elevada temperatura que se emplea en el proceso de extrusión hace que las enzimas lipasas se desnaturalicen y se impida así la hidrólisis de los triglicéridos responsable de la oxidación lipídica. De este modo, se previene la liberación de ácidos grasos libres, lo cual es positivo, ya que un alto nivel de ellos afecta a la calidad sensorial produciendo “off flavours” (olores desagradables) y afectando a la calidad de almacenamiento de la harina (Singh et al., 2007).
¿En qué alimentos se puede aplicar el proceso de extrusión?
Este proceso se puede aplicar a la soja dando lugar a soja texturizada, que tan de moda está en la actualidad. Esta se elabora a partir de harina de soja desgrasada de alta calidad, la cual se somete a una serie de procesos de alta temperatura, presión, texturización y deshidratación hasta dar como resultado un producto parecido a las migas de pan.
El rango de temperatura que viene en la mayoría de bibliografía suele ser entre 120-140ºC. Lo que está claro es que temperaturas muy altas (mayores de 200ºC) y con un contenido bajo de humedad (inferiores al 15%) se deben evitar para mantener la calidad nutricional.
El sabor y el olor que se obtienen son neutros, lo que permite que se pueda cocinar y condimentar al gusto. Se convierte, por tanto, en un ingrediente muy versátil. Es importante destacar que, para cocinarla, se tiene que hidratar bien con agua previamente. Tras ello, ya se puede utilizar como carne picada como sustituto en boloñesas, por ejemplo.
Otra alternativa más novedosa que podemos utilizar para conseguir una mayor variedad en nuestra alimentación es el texturizado de guisante. Los guisantes proporcionan una gran fuente de energía, de antioxidantes y son bajos en grasas saturadas. El gluten de trigo y la proteína de cacahuete están también actualmente en auge.
Usos de los texturizados
El proceso se ha ido desarrollando y expandiendo en muchas industrias comerciales para el consumo humano: en cereales para el desayuno, papillas instantáneas, pastas, barritas saludables, mezclas nutritivas de alimentos precocinados, granos y harinas, productos cárnicos procesados, análogos de la carne y del queso, fórmulas infantiles, proteína vegetal texturizada, dulces, arroz instantáneo, fideos y frijoles, mezcla de maíz y soja para programas de asistencia alimentaria, etc. entre otros usos (Egal & Oldewage-Theron, 2020).
Se pueden obtener en formatos y tamaños diferentes, perfectos para distintos usos. En Conasi, disponemos de varias proteínas vegetales texturizadas (a base de guisante y de haba), que se presentan en múltiples formatos: a trozos, tiras, mini tiras y tacos. También se pueden encontrar texturizados semipreparados, como al curry o a la boloñesa.
La tecnología de extrusión, ya sea a baja o a alta humedad, se utiliza:
- En el desarrollo de nuevos alimentos con nuevas texturas, colores y sabores.
- En productos expandidos ricos en proteínas.
- Para modificar estructuras de ciertos compuestos, como los azúcares.
- Para modificar la funcionalidad de proteínas. Es decir, para mejorar la digestibilidad o la capacidad de absorción de agua. O para la obtención de nuevas estructuras proteicas como los análogos cárnicos o las proteínas texturizadas (Valverde, 2022).
Otro uso puede ser para darle un valor añadido a los residuos y a los subproductos alimentarios. Estos incluyen los desechos generados a partir de frutas, verduras, productos lácteos y cárnicos, productos de panadería, azúcar y confitería, etc. Estos subproductos son valiosas fuentes de antioxidantes, ácidos grasos esenciales, fibra dietética, minerales, vitaminas y fitoquímicos (incluidos polifenoles, carotenoides, fitoesteroles). Con las ventajas del proceso de extrusión, varios de estos subproductos de bajo valor económico – e incluso algunos residuos industriales – pueden encontrar una aplicación útil convirtiéndose en productos extruidos de gran éxito en el mercado de consumo.
Por último, otro de los posibles usos puede ser para elaborar alimentos para mascotas: la extrusión sirve para producir productos expandidos semihúmedos y secos para animales acuáticos mientras que los productos para perros y gatos son directamente extrusionados y secados (Choton et al., 2020).
¿Por qué gusta tanto?
El proceso de extrusión ha ganado mucha popularidad, ya que es considerado como uno de los métodos más eficientes desde el punto de vista energético y más respetuoso con el medio ambiente para una multitud de productos. La cocción por extrusión es, por tanto, una de las técnicas de procesamiento de alimento actualmente preferidas, por varios motivos:
- Involucra un proceso continuo con una productividad muy alta.
- El periodo de cocción es muy corto a altas temperaturas.
- Se consigue un mantenimiento significativo de nutrientes – vitaminas y minerales – en comparación con la cocción convencional (Choton et al., 2020), aunque por supuesto, algunas vitaminas termolábiles sí que se degradan.
Gracias a las altas temperaturas, en este proceso se pueden destruir microorganismos indeseados además de antinutrientes como los fitatos, los inhibidores de tripsina y enzimas como lipasas y lipoxidasas que impedirían la correcta asimilación de nutrientes (Dey et al., 2021).
¿La extrusión se puede considerar un proceso saludable?
Ventajas del proceso de extrusión
Los productos obtenidos mediante extrusión tienen una vida útil más larga, ya que durante el proceso se reduce la contaminación microbiana por la disminución de la humedad. Así mismo, presentan un contenido de grasa menor, lo que hace que sean productos interesantes desde el punto de vista nutricional.
Además, los efectos nutricionales de los alimentos extrusionados van desde una mayor digestibilidad de las proteínas debido a la inactivación de enzimas hasta una mayor digestibilidad del almidón y una mayor retención de varios micronutrientes (Egal & Oldewage-Theron, 2020).
Por otro lado, una de las aplicaciones directas de la extrusión es la elaboración de snacks. Generalmente los que podemos encontrar en el supermercado destacan principalmente por su contenido en ingredientes ricos en almidón como la sémola de maíz. Y son considerados como poco saludables porque a menudo presentan una alta densidad energética y unos niveles de azúcar y de grasa elevados. Por ello, un gran número de estudios se ha centrado en los últimos años en mejorar el perfil nutricional de estos productos mediante la adición de proteínas de origen vegetal. De este modo, se tiende a obtener productos más saludables que las versiones tradicionales que se encuentran en el mercado.
También es importante destacar que implica importantes ventajas desde el punto de vista comercial y logístico para las empresas agroalimentarias al ocupar menos volumen y menos peso.
Por último, la extrusión permite mejorar la seguridad alimentaria del producto y aumentar la eficiencia energética al integrar varias operaciones en una única maquinaria.
Desventajas del proceso de extrusión
En cuanto a las desventajas del proceso por extrusión a nivel nutricional, deberíamos destacar que algunas vitaminas, como las del grupo B (riboflavina y niacina), se degradan durante el proceso. La vitamina C también se degrada a altas temperaturas por ser termolábil y por las condiciones de baja humedad. Los compuestos fenólicos y los antioxidantes también se reducen con el incremento de la temperatura (Baralat, 2017).
Otras posibles desventajas de esta técnica son la decoloración del producto debido a la expansión con exceso de calor. Además, debido a la elevada temperatura y la baja humedad, diferentes reacciones químicas como la caramelización o el pardeamiento enzimático pueden tener lugar dando una coloración diferente al producto (Choton et al., 2020).
Contraindicaciones de la soja
En cuanto a la soja, es pertinente mencionar que puede causar algunos efectos secundarios, aunque leves, a nivel estomacal e intestinal como estreñimiento, distención abdominal y náuseas.
Por otro lado, como puede tener un comportamiento de disruptor hormonal, si se padecen trastornos tiroideos (hipotiroidismo o hipertiroidismo) también se recomienda evitar su consumo. Dado su contenido en isoflavonas, al tener una estructura química similar a los estrógenos, se piensa que podría alterar las hormonas sexuales. A las mujeres que tengan un historial clínico familiar con cáncer de mama o aquellas que están luchando contra él no se les recomienda el consumo de soja. Del mismo modo, las mujeres embarazadas deberían tener precaución.
Conclusiones
El proceso de extrusión proporciona una gran versatilidad para el desarrollo de alimentos de bajo costo y alto valor nutritivo. Permite la obtención de productos ricos en nutrientes y con bajo contenido de grasa. Así mismo, como se ha expuesto, los productos extrusionados tienen el potencial de reemplazar los snacks convencionales que suelen ser bajos en nutrientes. Permite a su vez mejorar el valor nutricional y reducir los antinutrientes como el ácido fítico de los productos, como además mejorar su digestibilidad proteica.
Por tanto, esta tecnología, debido a sus efectos beneficiosos tales como la destrucción de factores antinutricionales, el aumento la fibra dietética soluble, la reducción de la oxidación de lípidos y de la contaminación por microorganismos, juegan un papel importante en la producción de una gran variedad de alimentos e ingredientes.
Preguntas frecuentes sobre la extrusión de alimentos
¿Qué es la texturización de proteínas?
Por texturización proteica se entiende la modificación de la estructura molecular de las proteínas para crear una textura diferente con estructura fibrosa. Esto se consigue sometiendo a la proteína a unas condiciones de estrés conllevando a la desnaturalización, orientación y reorganización de la proteína.
A diferencia del proceso de extrusión en caliente, cuyo objetivo es obtener snacks, la texturización proteica tiene como finalidad la obtención de productos fibrosos con textura parecida a la del músculo animal.
¿Qué es el proceso de extrusión de alimentos?
El proceso de extrusión de alimentos combina simultáneamente operaciones unitarias como mezclar, amasar, cocinar o formar bajo condiciones de altas temperaturas, alta velocidad de cizalla y tiempos cortos. Las harinas de cereales suelen ser las materias primas más comúnmente utilizadas para el proceso de extrusión. Una de sus ventajas es la minimización de pérdidas nutricionales en comparación con técnicas de procesamiento convencionales debido a que el tiempo, durante el cual el alimento está sometido a altas temperaturas, es muy corto.
¿Cómo afecta a la textura el proceso de extrusión?
Una de las principales barreras de esta técnica son las limitadas propiedades sensoriales que se obtienen, en particular respecto a la textura. El consumidor acostumbrado al consumo de carne no quiere sacrificar la experiencia palatable y gustativa que supone el consumo de una hamburguesa de vacuno por alternativas más sostenibles y saludables, pero con una menor calidad sensorial. La textura de la carne es muy característica e influye en gran medida el concepto visual, es decir, que el producto tenga fibras visibles, ternura y jugosidad. En el caso de la soja, el producto resultante suele tener una textura esponjosa.
Actualmente, se sigue trabajando e investigando nuevos procesos para mejorar las propiedades del alimento resultante en lo que respecta al sabor, la textura, la jugosidad o el color (Valverde, 2022). Se debe controlar la humedad (<15%) y el contenido graso (<5%) para la obtención de una textura agradable y una mayor estabilidad (Baralat, 2017).
¿Cómo se obtiene la soja texturizada y otros texturizados de legumbres?
La soja texturizada es también conocida como proteína vegetal texturizada (TVP) y es un producto que se suele utilizar como sustituto de la carne, ya que tiene un alto contenido en proteínas. Se obtiene mediante el proceso de texturización, por el cual se desarrolla una estructura física muy similar a la de la carne.
Para su obtención, en primer lugar, se debe extraer el aceite de las habas de soja, puesto que es una legumbre oleaginosa. El aceite resultante se aparta para hacer aceite de soja y la parte sólida restante es lo que se utiliza para elaborar la soja texturizada. A continuación, se procede a la deshidratación de la soja para la obtención de la harina. A partir de ahí, se hace pasar por un extrusor en caliente: la alta temperatura permite que las proteínas de la soja pierdan su estructura cuaternaria, lo cual da lugar a un alimento con una apariencia fibrosa por la alineación y la interacción de las proteínas entre ellas. El calor permite también destruir los componentes tóxicos de la soja cruda y eliminar el sabor amargo.
La extrusora de doble tornillo dotada de una cuchilla giratoria sirve para dar forma al producto que posteriormente debe ser enfriado y secado antes de su envasado o de su utilización como ingrediente para elaborar otros productos finales.
¿Cómo se hidrata la soja texturizada y demás proteínas texturizadas?
Para la hidratación de la soja texturizada, basta con ponerla en un bol con agua en una proporción 1:2, es decir, que, si añadimos una taza de soja, habrá que añadir el doble de agua en volumen, dos tazas (mismo principio que cuando queremos cocer arroz). Podemos dejar que repose hidratándose unos 15-20 minutos. Si el agua que utilizamos está caliente o templada, el proceso de hidratación puede acortarse, aunque tampoco pasa nada porque se deje hidratándose más tiempo. Transcurrido este tiempo, veremos cómo el tamaño de la soja habrá alcanzado casi el triple de su tamaño inicial. Una vez que la soja se haya hidratado, la pasamos a un colador de malla fina y la escurrimos para eliminar el exceso de agua.
Otra opción es si queremos usar la soja texturizada para preparar una boloñesa, por ejemplo, la podremos incorporar directamente a la salsa durante la cocción sin necesidad de previa hidratación.
Si hemos preparado demasiada soja y no la vamos a consumir toda en ese preciso momento, se puede conservar en la nevera en un recipiente herméticamente cerrado durante unos 3 o 4 días.
Referencias
- Barallat, I. (2017). Harinas Extruidas en la Industria Alimentaria (Tesis de grado). Universidad Complutense de Madrid, España.
- Blanco Espeso, B (2020). Texturización de proteínas para obtener análogos cárnicos. División de Agroalimentación y Procesos, Centro Tecnológico CARTIF.
- Choton, S., Gupta, N., Bandral J.D., Anjum, N., Choudary, A. (2020). Extrusion technology and its application in food processing: A review. Pharma Innovation, 9(2):162-168.
- Dey D, Richter JK, Ek P, Gu B-J and Ganjyal GM (2021) Utilization of Food Processing By products in Extrusion Processing: A Review. Front. Sustain. Food Syst. 4:603751.
- Egal, A., & Oldewage-Theron, W. (2020) Extruded food products and their potential impact on food and nutrition security. South African Journal of Clinical Nutrition, 33:4,142-143.
- González-Pérez, S., Arellano, J.B. (2009). Vegetables protein isolates in Woodhead Publishing Series in Food Science, Technology and Nutrition, Handbook of Hydrocolloids (Second Edition). Woodhead Publishing, Pages 383-419.
- Kurt E, Klont E and Ergun O. (2021). White Paper – Plant Based Meat – Texturizing Plant Proteins. Austin Food Sci. 6(1): 1043.
- Martin, A., Schmidt, V., Osen, R., Bez, J., Ortner, E. and Mittermaier, S. (2022), Texture, sensory properties and functionality of extruded snacks from pulses and pseudocereal proteins. J Sci Food Agric, 102: 5011-5021.
- Singh, S., Gamlath, S., & Wakeling, L. (2007). Nutritional aspects of food extrusion: a review. International Journal of Food Science & Technology, 42(8), 916-929.
- Valverde, M. (2022). Análogos cárnicos y proteína texturizada: ¿Qué tecnología hay detrás de estos productos? AINIA.
estamos en desarrollo de proyecto a base de proteinas Vegetales, siendo Colombia un pais productor agricola de algunas de las proteinas que deseariamos desarrollar en nuestro proyecto encontramos que las debemos importar de EUROPA, CANADA O LLOS ESTADOS UNIDOS, queremos vincular a madres campesinas agricolas y madres cabeza de Hogar que estan organizadas o agremiadas en asociaciones de productoras de hortalizas, legumbres y frutas para que mediante la figura de agricultura por contrato se encarguen de producir muy bien de manera limpia con la garantia de que ya nuestra compañia les garantiza la compra mediante Fair trade ( precio Justo) para ello necesitamos iniciar con el desarrollo de la etapa #1. que es la transformacion de la materia prima en «PROTEINA VEGETAL EXTRUIDA – TEXTURIZADA», Para ello necesitamos de su apoyo en la maquinaria que requerimos para sacar un muy buen producto. luego de esto vendra la linea de produccion de la Carne a base de plantas todo esto con el fin de lograr con producto nacional mejorar el precio para maximizar el consumo de alimentos saludables para nuestros jovenes y adultos mayores. Nos Ayudas. GraciAS
Buenas Edgar,
¡Qué buen proyecto, les deseamos toda la energía del mundo para que salga estupendamente! Lamentándolo mucho, nosotros no vendemos maquinaria para preparar proteína texturizada. Somos tienda online y comercializamos proteína texturizada ecológica al cliente final.
¡Saludos!