O proxecto estatal CleanIngrAX explora o uso de ingredientes funcionais en produtos de ‘etiqueta limpa’

Síntese de nano e micro ingredientes a partir de produtos derivados do arabinoxilano (AX) para a produción de alimentos de ‘etiqueta limpa’ (CleanIngrAX). Este é o título dun proxecto que, con financiamento estatal, está a desenvolver un equipo do campus de Ourense co obxectivo de avanzar no emprego de encimas na valorización de subprodutos agroalimentarios e no deseño e análise de estruturas funcionais en alimentación.

CleanIngrAX está liderado desde a Facultade de Ciencias pola investigadora Clara Fuciños e está a ser desenvolvido por membros do Grupo de Tecnoloxía Encimática e Bioestruturas (Teze) da UVigo, que forma parte tanto do Campus Auga, o proxecto de especialización do campus de Ourense acreditado pola Xunta de Galicia, como do Instituto de Agroecoloxía e Alimentación. Arrancou en setembro de 2023, financiado pola convocatoria 2022 Incentivación de la consolidación investigadora do Ministerio de Ciencia e Innovación, con fondos NextGeneration da UE, e está na súa recta final. O proxecto dá continuidade a outro desenvolvido polo mesmo grupo, tamén con financiamento estatal, chamado Prodixos, no que se levou a cabo unha primeira aproximación para coñecer a capacidade dos produtos derivados do arabinoxilano (os ADPs) de medio-alto peso molecular extraídos da palla de trigo para actuar como texturizantes e encapsulantes en produtos alimentarios. 

O contexto

Sobre o contexto no que nace esta liña de investigación, o equipo responsable apunta dúas cuestións. Por unha banda, sinalan que as e os consumidores, principalmente a mocidade, demandan cada vez máis alimentos naturais, menos procesados e sen orixe animal. Os produtores, engaden, responden ampliando e diversificando a oferta de produtos de orixe vexetal, co reto de seguir mantendo a calidade e a seguridade dos seus produtos. “Porén a reformulación pode ser complicada, xa que os compostos a evitar teñen un grande impacto no sabor, aroma e textura”, indican. O segundo aspecto apuntado é que, no marco da aposta pola economía circular e a sostibilidade, búscase cada vez máis dar unha segunda vida ás grandes cantidades de residuos xerados polo sector agroalimentario durante as diferentes etapas da cadea alimentaria. 

Neste campo, as e os investigadores de Teze explican que os biopolímeros procedentes das plantas e os seus residuos teñen unha grande aplicabilidade. “Estes biopolímeros poden ser proteínas, polisacáridos e lípidos que ben aplicados directamente ou tras a súa transformación noutras estruturas supoñen unha alternativa interesante para a súa incorporación en alimentos de ‘etiqueta limpa’, xa que son biodegradables, biocompatibles e seguros”, describen. Así, detallan, para producir materiais fibrosos que imitan a carne pódense seguir varios procedementos e un deles é crear fibras ou fibrillas a partir de biopolímeros, normalmente proteínas, para posteriormente ensamblar estas fibrillas/fibras mediante a reticulación encimática ou mestura con axentes aglutinantes. O proxecto pon o foco no arabinoxilano, un polisacárido estrutural da parede celular das plantas que constitúe unha parte da porción de fibra dietética dos cereais, contribuíndo ás súas propiedades funcionais e nutricionais. A pesar do seu potencial como ingrediente alimentario, o equipo da UVigo sinala que non se desenvolveron nin estudaron fibras deste material para esta aplicación alimentaria, motivación que levou á realización de CleanIngrAX.

As posibilidades do arabinoxilano

Os obxectivos xerais do proxecto CleanIngrAX son a síntese de nano e micropartículas a partir de produtos derivados da AX para a súa incorporación como ingredientes funcionais en produtos de ‘etiqueta limpa’. Nel realizouse una avaliación de diferentes métodos de sínteses de nano e micropartículas a partir de produtos derivados do arabinoxilano (ADPs) e da súa capacidade para formar micropartículas esféricas xelificadas, nanofibras e xeles de nanofibras. Tamén se realizou una caracterización das estruturas obtidas a partir dos ADPs e un estudo das súas propiedades físico-químicas e da súa estabilidade en simulantes alimentarios. Igualmente levouse a cabo a avaliación da súa eficiencia como axentes encapsulantes e a aptitude das estruturas obtidas a partir dos ADPs para ser utilizadas como ingredientes funcionais nun análogo cárnico. Neste caso, o análogo cárnico foron hamburguesas vexetais obtidas con proteína de legume. 

Mediante sistemas de microfluídica, o equipo da UVigo conseguiu sintetizar microcápsulas esféricas estables a partir de emulsións auga/aceite, optimizando tanto o tipo de emulsionante como as condicións de procesado. “Os resultados amosan que determinados emulsionantes de uso alimentario permiten obter microgotas máis uniformes, menos viscosas e máis estables, incluso a temperaturas elevadas. Ademais, a incorporación de encimas como a lacasa permitiu mellorar a estabilidade estrutural das microcápsulas e reducir a dispersión de tamaños ao longo do tempo”, comentan desde CleanIngrAX. En paralelo, desenvolveron nanofibras mediante electrospinning, combinando arabinoxilano con polímeros de grao alimentario. “Estas nanofibras presentan diámetros na escala nanométrica e forman films continuos, cuxa estabilidade en medio acuoso mellorou notablemente cando se induce o entrecruzamento encimático do arabinoxilano coa lacasa. Os ensaios demostraron que este entrecruzamento permitiu reducir a disolución das nanofibras e reforza a súa estrutura”, detallan. A caracterización química e estrutural dos diferentes arabinoxilanos empregados no proxecto permitiu identificar que non só o contido en ácido ferúlico, senón tamén a arquitectura molecular do polímero, é clave para a formación de redes estables. Deste xeito, sinalan as e os investigadores, a pesar de non observarse unha xelificación macroscópica en todos os casos, detectáronse interaccións químicas inducidas pola lacasa que confirman o potencial destes materiais para aplicacións a microescala. 

No estudo avaliouse ademais a eficiencia de encapsulación das microparticulas obtidas mediante microfluídica, acadando eficiencias de encapsulación superiores ao 90%. Tamén se comprobou a funcionalidade das partículas que conteñen o colorante vermello de remolacha para mellorar as propiedades organolépticas e tecnolóxicas dos produtos de base vexetal traballados. Tras optimizar a síntese de partículas, o equipo sinala que empregáronse microcápsulas obtidas por microfluídica para a encapsulación do vermello de remolacha, debido ao seu maior rendemento e facilidade de manipulación. “As microgotas incubadas a diferentes temperaturas amosaron que a presenza de lacasa acelera a degradación oxidativa do pigmento, especialmente a temperaturas elevadas, dando lugar a un pardeamento máis temperán. Estes resultados indican que, aínda que as microcápsulas permiten incorporar o colorante natural, a estabilidade cromática depende fortemente da temperatura e da actividade encimática”, sinalan. Finalmente, as e os investigadores están “a avaliar a aplicación das partículas sintetizadas como novos ingredientes en análogos cárnicos a base de legumes, nos que se estudan parámetros clave como a cor, a textura e a estabilidade durante o cociñado”.