Los científicos creen que el futuro de la industria alimentaria está en la integración con la inteligencia artificial; las máquinas crearán alimentos. Y no es sólo nuestro deseo de probar algo nuevo e inusual; es mucho más grave: se acerca la era de las turbulencias medioambientales: superpoblación, crisis alimentarias y posible hambruna.
¿La amenaza de la hambruna...?
En enero de 2022, la población mundial era de 7.920 millones. Esta cifra no deja de aumentar y, según las previsiones, en 2050 vivirán en nuestro planeta más de 9.000 millones de personas. Si construimos nuevas ciudades e islas artificiales, la gente tendrá mucho espacio, pero la situación alimentaria será mucho más difícil. La hambruna masiva debería haber comenzado en la Tierra en los años 50 y 60. Pero cerca de la mitad de las personas que viven hoy en el planeta están vivas gracias al descubrimiento de la síntesis del amoníaco, que permitió producir fertilizantes nitrogenados, argumentó el fitomejorador estadounidense Norman Borlaug. En 1970 recibió el Premio Nobel como uno de los padres de la Revolución Verde. Los fertilizantes y las nuevas variedades de plantas provocaron una explosión de la productividad en la agroindustria, y las tasas de producción de alimentos comenzaron a superar el crecimiento de la población, aunque los seguidores de Malthus sostenían que esto era imposible. Sólo las guerras podrían resolver el problema de la superpoblación en la Tierra. Hoy en día, la inercia de la Revolución Verde está prácticamente superada.
El problema ecológico
Hoy en día, la industria alimentaria es el denominador común de las principales catástrofes ecológicas: calentamiento global, sequía, deforestación, escasez de agua y hambruna. Además, el clima de la Tierra está cambiando rápidamente y la concentración de dióxido de carbono está aumentando, lo que hace que muchos cultivos esenciales para la vida dejen de crecer. Los científicos buscan constantemente formas de mejorar la adaptación de las plantas al cambio climático, sólo que aún no han conseguido resultados severos. Los alimentos proteicos de origen animal han sido nuestra principal fuente de nutrición durante miles de años, y su producción es la principal responsable del cambio climático. Y sin embargo, la población mundial alcanzará los 8.500 millones de personas en 2030. Los hábitos alimentarios de tanta gente tienen un profundo efecto en el mundo. Los científicos de todo el mundo piden que se ayude al medio ambiente, principalmente reduciendo el consumo de carne. Las vacas y el ganado generalmente emiten metano y otros gases de efecto invernadero que calientan nuestro planeta. Esto tiene consecuencias irreversibles para todos los ecosistemas.
- La agricultura representa el 30% del total de gases de efecto invernadero producidos en la Tierra.
- El área de tierra agrícola en el mundo es de aproximadamente 5 mil millones de hectáreas o el 38% del área total de tierra.
¿Qué nuevas tecnologías y tendencias salvarán a la humanidad?
Las principales tendencias de las próximas décadas: son los alimentos de origen vegetal, el uso de tecnología e inteligencia artificial en la producción de alimentos, y la personalización de las características nutricionales de cada producto.
Alimentos de origen vegetal
La sustitución de productos animales por alimentos vegetales es el primer punto del cambio de paradigma alimentario. La tendencia hacia las proteínas alternativas: micoproteínas, proteínas de algas y proteínas cultivadas está aumentando en todo el mundo. Es imposible alimentar a la población en rápido crecimiento sólo con animales de granja, dada la escasez de tierra, agua y otros recursos. De ahí que la humanidad tenga que buscar otras fuentes de alimentos. Los expertos de la industria alimentaria ven el futuro de la industria alimentaria en la transición hacia fuentes de proteínas de origen vegetal, la fermentación y las tecnologías para el cultivo de carne y leche "in vitro". Por ejemplo, a principios de 2021 se produjo una colaboración entre dos de las empresas más famosas en sus categorías: McDonald's y Beyond Meat (que produce carne de origen vegetal). Desarrollaron la McPlant Burger, que, además de una hamburguesa vegetal, incluye queso y mayonesa veganos, lechuga, tomate, pepinillos, cebolla, mostaza y ketchup. Como parte de la prueba, se vendió en Escandinavia y Canadá. Comparada con una hamburguesa normal, la versión vegana
- Produce un 90 % menos de emisiones de gases de efecto invernadero,
- requiere un 46 % menos de energía y un 99 % menos de agua,
- 93 % menos de impacto en el uso de la tierra. Una startup estadounidense llamada Eat Just ha desarrollado un huevo a base de plantas llamado Just Egg. Se vende en dos presentaciones: tortillas congeladas y líquidas. Basado en aislado de proteína como sustituto del huevo, contiene agua, cúrcuma, extracto de zanahoria para dar color, nisina (conservante), aceite de colza, sal, azúcar, lecitina de soya, cebollas secas y sabores naturales. Hay tanta proteína en un huevo vegetal como en un huevo normal, pero a diferencia de la versión animal, no tiene colesterol. Just Egg utiliza un 98 % menos de agua, un 86 % menos de tierra y tiene una huella de carbono un 93 % menor que los huevos convencionales. Sin embargo, es poco probable que toda la humanidad pueda cambiar masivamente a nuevos alimentos. Y ni siquiera se trata de hábitos alimenticios; se trata del precio de los alimentos, que es un factor determinante en la elección de alimentos. Y en breve, el poder adquisitivo en la mayoría de los países tenderá a disminuir.
La IA en la creación de alternativas basadas en plantas
Ahora están apareciendo startups que ofrecen una forma de producir alimentos basada en el cultivo de plantas. Por ejemplo, la empresa chilena NotCo tiene alternativas a base de plantas utilizando la inteligencia artificial de "Giuseppe". Intentan hacer creer a la gente que está comiendo carne, huevos o leche cuando no es así. La empresa produce alimentos de origen animal con fórmulas de origen vegetal. El algoritmo' consiste en utilizar las relaciones químicas entre los componentes moleculares de los alimentos y las percepciones humanas del sabor y la textura. La IA examina la composición molecular de los alimentos (por ejemplo, la leche) y luego crea una lista de ingredientes lácteos basada en un análisis de los principales componentes. A continuación, recombina elementos de alimentos de origen vegetal para recrear el sabor y el aspecto del original animal. De hecho, la IA busca químicamente análogos de los componentes animales en el mundo vegetal para que puedan dar el mismo sabor, olor, textura y color. La máquina, a diferencia de los humanos, puede pensar simultáneamente en la compatibilidad de entre 5 y 10 ingredientes para averiguar cuál será el perfil de sabor del producto final. Este reensamblaje es posible porque las plantas y los animales tienen mucho en común: compartimos una misma naturaleza química. Todos tenemos ADN y ARN, proteínas, lípidos y carbohidratos. Por ejemplo, los científicos han determinado que la lombarda puede segregar una molécula similar a la lactosa (nuestro cerebro también la percibe como tal). Basándose en esta molécula, hicieron una emulsión que se parecía a la mayonesa, sólo que por el color de la col, resultó ser roja. NotCo ya ha creado mayonesa vegetal, leche, carne, helado y atún utilizando la IA. He aquí, por ejemplo, la composición de la no-mayonesa:
- Aceite de canola (aceite vegetal refinado derivado de colza modificada, pero a diferencia del aceite de colza, tiene un sabor neutro y no contiene sustancias nocivas),
- agua,
- garbanzos,
- semillas de mostaza,
- vinagre de uva,
- jugo de limón,
- sal,
- azúcar claro,
- polvo de ajo,
- comino,
- pimienta blanca,
- EDTA (aditivo E385, utilizado para evitar la oxidación de metales en productos y cambios de color). El valor calórico del producto es de tan solo 48 kcal por cada 100 gramos, 14 veces menos que en la mayonesa clásica. Los alimentos producidos por IA son de mejor calidad que los alimentos convencionales. El programa informático ajusta todos los parámetros, incluidos el contenido calórico, los aminoácidos, las vitaminas y los oligoelementos.
Impresora 3D de alimentos
La sustitución de las carnes clásicas por alternativas vegetales está inextricablemente ligada a las nuevas tecnologías. En 2018, por ejemplo, se presentó por primera vez un bistec de origen vegetal impreso en una impresora 3D. La impresión tridimensional permite reproducir más de 70 factores sensoriales diferentes de la carne, utilizando componentes veganos que imitan el músculo, la grasa y la sangre. "La carne está hecha de ingredientes relativamente simples: tres fuentes de proteína vegetal, grasa y agua. El secreto reside en la forma de fabricar el producto. En lugar de la extrusión o el prensado, la impresión en 3D da a los productos una textura y una sensación en la boca más realistas. Se simulan las fibras de la carne y cómo se mantienen la grasa y el agua en la matriz cárnica. Esta pseudocarne o pseudopescado se produce para los consumidores de a pie que valoran, ante todo, el sabor de sus filetes, chuletas y salchichas favoritas más que el respeto al medio ambiente. La impresión 3D en una impresora de alimentos permite crear alimentos a partir de varios componentes, mezclándolos de forma caprichosa. Una impresora de alimentos le permitirá personalizar el plato final de la textura elegida en función de sus necesidades y gustos, y reducir los residuos. Otra ventaja de este tipo de productos es la posibilidad de comer de forma más saludable, por ejemplo, eliminando la grasa poco saludable y sustituyéndola por proteínas. La tecnología ofrece posibilidades ilimitadas para crear nuevos productos: se puede cambiar la proporción de los ingredientes y su forma final en el plato.
Comida en un tubo de ensayo
La cría industrial intensiva y las malas condiciones de alojamiento de los animales son causas comunes de la gripe porcina y aviar, la E. coli y la salmonela. La producción de carne en un entorno estéril y controlado puede evitar estos problemas y aumentar la seguridad alimentaria. Además, así sería posible dejar de utilizar los antibióticos recetados a los animales de granja, lo que provoca resistencia a los antibióticos en los seres humanos. La carne, las aves y el pescado a los que estamos acostumbrados ya se fabrican en laboratorios. Estos productos se elaboran directamente a partir de las jaulas de los animales y las aves; no requieren prácticamente ningún cultivo y no es necesario sacrificar animales reales. Esta tecnología podría cambiar fundamentalmente la forma de producir la carne, haciéndola más suave y menos dañina para el medio ambiente. Los científicos han empezado a utilizar los conocimientos y las técnicas acumuladas en el campo de las células madre y la ingeniería de tejidos para desarrollar carnes basadas en células. En la ingeniería de tejidos se pueden imitar las características físicas y bioquímicas de los tejidos naturales. Las células y los biomateriales se integran en condiciones de cultivo adecuadas para formar tejidos maduros. Además, la carne in vitro puede personalizarse y controlarse. Las combinaciones de células de diferentes especies pueden dar lugar a nuevos sabores y aromas. Sin embargo, hasta ahora esta tecnología es costosa y no se utiliza masivamente.
Tecnología de simulación de sabor
Los científicos involucrados en la creación de sistemas de realidad virtual están tratando de hacer que la realidad virtual sea lo más parecida posible a la realidad. No se trata solo de la vista y el oído, sino también del gusto. Los investigadores han logrado no solo engañar el sabor de los objetos virtuales, sino también simular la estructura de la comida. Ahora puede masticar una galleta ordinaria mientras experimenta la sensación de paletas de caramelo pegajosas, saborear la dulzura de una paleta virtual o saborear el sabor más complejo de un cóctel virtual. El principal inventor en el campo de la simulación del gusto es Nimesha Ranasinghe. Tecnología Digital Taste Interface: pruebe tocando la caja con la lengua La invención consta de dos módulos principales
- El módulo de control. Es una caja cuadrada transparente, en medio de la cual hay un tablero y muchos cables de colores. Se utiliza para generar varios pulsos eléctricos y térmicos.
- El módulo de interfaz de idioma. Se encuentra en el exterior del dispositivo. Tiene una superficie única con pequeños elementos termoeléctricos. Se aplica para estimular los receptores de la lengua. Con la ayuda de una corriente alterna ligera y la temperatura transmitida a través del electrodo, se puede engañar a las papilas gustativas. Cuando están en contacto con la lengua, los electrodos estimulan los receptores, creando la ilusión de sensaciones gustativas: salado, dulce, agrio y amargo. El dispositivo recibe conjuntos de sabor de una computadora a través de Bluetooth o USB. Es decir, para probar el caramelo agrio, debe especificar "agrio" en el programa. Se sentirá un mal sabor cambiando suavemente la fuerza de la corriente y aumentando simultáneamente la temperatura del electrodo en los puntos de contacto con la parte media de la lengua. Esta tecnología es beneficiosa para los pacientes diabéticos. Pueden usar el sintetizador de sabor para imitar un sabor dulce. No es dañino para su salud y no eleva sus niveles de azúcar en la sangre. Los pacientes con cáncer pueden usar el Taste Simulator para restaurar las sensaciones gustativas que se embotan después de la quimioterapia. La interfaz de sabor digital se puede utilizar no solo en el campo médico. Cualquier usuario puede utilizarlo para conseguir nuevas sensaciones. Por ejemplo, la parte ácida del ácido ascórbico se puede sentir como dulce. Por ahora, no es fácil combinar este dispositivo con las comidas. Dado que se requiere el contacto directo con la lengua para simular el sabor, deberá tomar descansos para tocar la superficie del dispositivo con la lengua durante las comidas. No es tan cómodo como si el invento en sí tuviera forma de cubertería.
Sistema eléctrico de textura de alimentos - Simulación de la estructura de los alimentos
El simulador da una falsa sensación de textura de los alimentos al masticar utilizando el efecto de la electricidad en los músculos de la masticación. Es decir, no hay comida en la boca, pero la persona tiene la sensación de estar masticando algún alimento, gracias a la estimulación eléctrica de los músculos de la masticación. Cuando se aplica la electricidad a los músculos, éstos se contraen de una manera determinada, dando una falsa sensación de que la comida está estructurada mientras se mastica. Los músculos se exponen a una carga eléctrica pulsante para dar a la persona la sensación de comida dura. Para simular alimentos blandos, se reduce la frecuencia de las pulsaciones. Si se desea, la misma tecnología puede engañar a los sentidos de una persona para que mastique alimentos reales. Por ejemplo, puede hacer que una persona sienta un caramelo real más duro o más blando de lo que realmente es. Esta tecnología es excelente para las personas con problemas temporales de masticación. Por ejemplo, masticar alimentos durante las dos primeras semanas es doloroso cuando se colocan los aparatos. El dispositivo también es adecuado para personas con problemas de mandíbula débil. Con el dispositivo, puede masticar alimentos de cualquier estructura. Cualquier alimento parecerá más blando de lo que realmente es.
Vocktail: ¿puedes convertir el agua en vino?
El vaso es capaz de crear cualquier sensación de sabor al beber agua pura y complementarla con colores y olores apropiados. El Vocktail consta de dos partes: el vaso y la base. El stand tiene un panel de control que regula la bomba de aire, la luz de fondo y un compartimento para fragancias. Estos últimos se alimentan a través de tubos de aroma al vaso. Cuando el usuario bebe del vaso, los impulsos visibles (luz RGB proyectada sobre la bebida), gustativos (estimulación eléctrica en la punta de la lengua) y de sabor (las bombas de aire los regulan) se combinan para crear un sentido del gusto virtual. cambiando así el sabor de la bebida. Los desarrolladores han proporcionado una aplicación única que mezcla los sabores deseados de forma personalizada, por ejemplo, el sabor de la cerveza, el vino, el chocolate, el mojito de fresa o incluso obtener un plátano, Margarita. Todo está limitado solo por la imaginación del usuario. Como resultado, los LED iluminan el líquido y hacen que parezca la bebida deseada. El sabor y los electrodos alrededor de los bordes del vaso estimulan los receptores en la lengua y cambian el sabor. Está previsto que el dispositivo se utilice para simular el gusto en la realidad virtual. Por ejemplo, al estar en el mundo del juego, el usuario puede pedir cualquier bebida y Vocktail lo afectará. El desarrollo es significativo para llevar un estilo de vida saludable. Si una persona quiere agua con gas, café o cerveza no saludables, puede usar un vaso Vocktail inteligente. Beberá agua normal y sus papilas gustativas pensarán que está consumiendo lo que quiere.
Utensilios electrónicos: palillos y sopera
Los palillos y un plato de sopa cambian la percepción de los sabores de los alimentos. Están equipados con electrodos que estimulan las papilas gustativas en contacto con la lengua, haciendo que la persona perciba la comida como agria o salada. Los electrodos están conectados a una placa de control, una batería y un LED que indica el modo de funcionamiento del dispositivo (sabor salado o agrio). El componente principal es un conjunto de dos electrodos. Se fijan en el borde del cuenco, y los propios palos son los electrodos. Estos envían impulsos eléctricos controlados a la punta de la lengua durante el consumo para intensificar el sabor a través de la electroestimulación. El sabor agrio se consigue mediante la estimulación con 180 microamperios y el sabor salado con 40 microamperios. Por ejemplo, al comer puré de patatas sin sal con palillos, se percibe un aumento significativo del sabor salado del producto. Al mismo tiempo, no se observa tal contraste cuando se come puré de patatas salado con palillos. Es decir, los palillos no hacen que el puré de patatas salado sea aún más salado. La misma situación se produce con el plato de sopa. Con la sopa de miso ligera se obtiene una puntuación de acidez significativamente mayor.
Norimaki Synthesizer: un simulador de sabor de bolsillo
El corazón del dispositivo es una sustancia que conduce una corriente eléctrica. Estos electrolitos están incrustados en cinco geles. Controlan la intensidad de cinco sabores básicos: dulce, amargo, salado, ácido y el sabor de los alimentos ricos en proteínas. La combinación de los poderes de estos cinco sabores da el sabor de un producto en particular. Por ejemplo, para demostrar cómo funcionaba el prototipo, el autor lo envolvió en una hoja de nori y lo ajustó para que tuviera un sabor agrio y salado; en sus palabras, sabía a sushi. Bajo la influencia de la electricidad, las moléculas de sabor en el gel comienzan a moverse en una dirección determinada. Por ejemplo, de la lengua: la intensidad de un sabor específico se debilita; en la lengua - se intensifica. Cuando el dispositivo entra en contacto con la lengua, una persona siente los cinco sabores simultáneamente. Sin embargo, al ajustar la intensidad de cada uno, el sintetizador Norimaki reproduce sabores reconocibles de todo tipo de alimentos, desde ositos de goma hasta sushi y anguila. La invención hace posible simular los sabores de sus comidas favoritas en lugares donde no se pueden saborear, como en el avión. Dado que la sensación del gusto no va acompañada de la absorción de los alimentos, el sintetizador Norimaki se puede utilizar como remedio para comer en exceso. El dispositivo también es adecuado para personas hipertensas que deben limitar su consumo de sal. Pueden comer comida real y el sintetizador Norimaki la sazonará con sal virtual.
Beneficios de la tecnología de simulación de sabor
Se pueden utilizar tecnologías de simulación y engaño del gusto
- para el entretenimiento. Por ejemplo, para simular comida en realidad virtual.
- En el campo de la medicina. Las personas con diabetes podrían usar para afectar un sabor dulce, y los hipertensos podrían implementar un sabor salado.
Medicina personalizada y nutritiva
La actitud de la gente hacia su salud, incluida la nutrición, está cambiando lentamente y no en todas partes. Es más evidente en las extensas áreas metropolitanas occidentales, con un ritmo de vida acelerado, muchas oportunidades y una situación medioambiental nefasta. Los estilos de vida y los hábitos alimentarios son cada vez más conscientes y saludables. Queremos saber más de nosotros mismos y de nuestro cuerpo para gestionar esta información y mejorar nuestra calidad de vida adecuadamente. Se puede recoger un conjunto de datos biológicos individuales de cada persona sobre las células, los procesos que tienen lugar en ellas y las interacciones entre los genes, el cerebro, los músculos y los órganos. Estos datos se pueden digitalizar y, con la ayuda de la IA, los médicos y los nutricionistas, se puede elaborar una dieta para el individuo. Se crearán dietas personalizadas basadas en datos derivados de los genes humanos que no cambian, así como en datos sobre el microbioma y la epigenética (este campo estudia los cambios en la información genética que no están relacionados con los cambios en la estructura del ADN, sino que se producen bajo la influencia de factores externos: el estilo de vida o la dieta). En el futuro, una persona podrá obtener una solución nutricional "llave en mano" basada en análisis de sangre y ADN—por ejemplo, una lista individualizada de alimentos que son buenos para ella o una dieta preparada
Perspectivas de la nueva industria alimentaria
La industria de los alimentos de origen vegetal y de las proteínas alternativas está creciendo de forma dinámica. La tecnología mejora, y el número de consumidores y el volumen de fabricación aumentan, lo que permite reducir los costes y abaratar progresivamente el producto. Los métodos de producción de alimentos primarios y las fuentes de proteínas convencionales pronto se volverán arcaicos. Los consumidores empiezan a demandar hoy productos frescos, sanos, nutritivos y asequibles, creados de forma transparente y sostenible. Las opciones innovadoras basadas en plantas tienen el potencial de mejorar significativamente el medio ambiente al reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y resolver cualitativamente la escasez mundial de alimentos. Todavía estamos al principio del camino, pero pronto veremos un cambio tectónico en nuestros hábitos alimentarios y sistemas de alimentación.