Libbio: altramuz andino en tierras marginales para biomasa y biorrefinerías

Por María José Suso, del Departamento de Mejora Genética Vegetal del Instituto de Agricultura Sostenible (IAS). Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)

Para satisfacer las necesidades de biomasa que se prevé demandará Europa en los próximos años, el objetivo de LIBBIO es desarrollar variedades de altramuz andino para zonas marginales y adaptadas a condiciones agrícolas europeas con el fin de obtener alimentos, productos no alimentarios y bioenergéticos de alto valor añadido mediante la aplicación de tecnologías de vanguardia en biorrefinería y en mejora genética.

El cultivo del altramuz andino. Potencial hacia el futuro

El lupino tiene la capacidad de fijar nitrógeno y movilizar el fosfato del suelo así como una reducida necesidad de fertilizantes. También es un cultivo muy eficiente en el uso del agua y en la regeneración de la tierra. Igualmente se espera que tenga un impacto ambiental muy positivo porque aumenta la biodiversidad del suelo, de las bacterias fijadoras de nitrógeno, y tiene efectos beneficiosos en las poblaciones de insectos polinizadores como las abejas y abejorros. Es un cultivo oleo-proteaginoso con un contenido en aceite de alrededor del 20% y un contenido en proteína superior al 45%. Los materiales restantes son carbohidratos, principalmente oligosacáridos que pueden caracterizarse como "prebióticos". Se considera que la composición del aceite, de las proteínas y de otros compuestos como los oligosacáridos y los alcaloides es muy adecuada para el desarrollo de materiales con alto valor añadido. Por lo tanto, es un cultivo multipropósito muy prometedor para fomentar el establecimiento de una bioeconomía innovadora, pero para implementar este potencial es necesario un programa de mejora, investigación agronómica e innovación tecnológica para el procesado y desarrollo de productos prototipo.

Objetivo general y concepto

El objetivo del proyecto es demostrar el potencial de altramuz andino para desarrollar alimentos de consumo humano, piensos, productos no alimentarios y bioenergéticos a partir de variedades de lupino adaptados a las condiciones agrícolas europeas mediante la aplicación de:

1. Tecnologías de vanguardia de la biorrefinería para la creación de valor-añadido,

2. Tecnologías modernas de mejora de cultivos.

El enfoque del proyecto incluye el desarrollar y optimizar programas de mejora y de agronomía más el procesado de las materias primas al mismo tiempo que se desarrollan productos prototipo alimentarios y no-alimentarios. El procesado dará como resultado nuevos productos industriales y de consumo basados ​​en aceite, proteínas, alcaloides y fibra. Igualmente incluye la evaluación del impacto ambiental y de la sostenibilidad así como la viabilidad técnica y económica (incluidas las perspectivas del mercado y del consumidor) en los ingresos de las explotaciones agrícolas y de las industrias de biorrefinería.

Aproximaciones para el desarrollo de un cultivo agrícola multipropósito para Europa

La investigación en mejora se lleva a cabo para desarrollar variedades de alto rendimiento para biomasa y semillas adecuadas para suelos pobres en nutrientes en las diferentes agroecozonas de la Unión Europea. El proyecto utiliza una aproximación sin OGMs para la mejora. Para la creación de nuevas variedades de alto rendimiento se desarrolla tecnología de producción de semillas híbridas a la vez que se garantizan los esfuerzos de conservación de las poblaciones de abejas y abejorros contribuyendo a la Iniciativa Europea sobre los Polinizadores. (ec.europa.eu/environment/nature/conservation/species/pollinators/index_en.htm). Al mismo tiempo, se ha establecido una colección de germoplasmas de L. mutabilis europea unificada y genéticamente diversa que permite desarrollar marcadores moleculares para los diferentes rasgos agronómicos y de calidad. Además, varias actividades de mejora son participativas y descentralizadas.

En el ámbito de la agronomía, se desarrolla un sistema resiliente, competitivo y de bajos insumos para cultivos de invierno en la zona mediterránea, y de verano en las condiciones de Europa central y del norte. Se evalúan líneas de lupino para determinar su adaptabilidad a agentes de estrés bióticos y a factores de estrés abiótico. Para garantizar altos rendimientos y máxima estabilidad de rendimiento se determinan estrategias óptimas de manejo del cultivo. Las estrategias se determinan tanto para los sectores agrícolas ecológicos como para los convencionales. Asimismo, se analiza el papel del lupino en la construcción de rotaciones sostenibles.

En el ámbito de la agroindustria, el proyecto desarrolla y optimiza los procesos de extracción verde a escala pre-industrial para aceites y alcaloides, proteínas y productos innovadores tanto alimentarios como no–alimentarios. Además, en el marco del proyecto, se caracterizan las propiedades funcionales de diferentes fracciones de lupino, aceite, proteínas junto con otros componentes como oligosacáridos, alcaloides y lecitinas, con respecto a las posibles aplicaciones y se desarrollan prototipos. Por ejemplo, se realizan comparaciones de la funcionalidad para aplicaciones alimentarias del aceite tales como productos para freír, cocinar, aliñar y emulsionar. Las margarinas y la mayonesa son los alimentos muy comunes, con alto contenido en aceite. Se desarrolla una mayonesa y una margarina enriquecidas con ingredientes activos naturales en el aceite de lupino (p.ej., tocoferol). Igualmente, se desarrollan aplicaciones no alimentarias para el aceite de lupino para usos por ejemplo en cosmética para el cuidado de la piel. También se evalúa la funcionalidad del aceite de lupino para su uso en pinturas y recubrimientos de base biológica.

Las proteínas tienen potencial para ser utilizadas tanto en aplicaciones alimentarias como no alimentarias. Se desarrollan aplicaciones para alimentos p. ej., bebidas y/o yogures enriquecidos con proteínas. Una cuestión de interés es el perfil de aminoácidos esenciales. Se explora la composición en aminoácidos esenciales de las semillas de las variedades de lupino más productivos para tener una estima de la calidad nutricional. La harina desamargada o la harina de lupino de variedades dulces es un componente nutritivo rico en proteínas para la alimentación animal que se evalúa como alimento para rumiantes, cerdos y aves de corral. En cuanto a las aplicaciones no alimentarias de las proteínas de altramuz, p. ej., en cosmética se desarrollan productos cosméticos prototipo, a base de péptidos anti-envejecimiento para su uso en el cuidado de la piel. También entre las aplicaciones no alimentarias de las proteínas de lupino se evalúa la capacidad para la formación de adhesivos, emulsiones y espumas. Se buscan materiales biodegradables y amigables con el medio ambiente para reemplazar los productos procedentes del petróleo.

El altramuz andino apenas tiene componentes de almidón en sus semillas. Alrededor del 40% del peso de la semilla comprende oligosacáridos de tipo rafinosa. Estos tienen acción prebiótica y, por lo tanto, tienen potencialidad para estimular la flora de colon. Así, en el marco de la caracterización de la funcionalidad de las distintas fracciones del lupino, se evalúan los oligosacáridos. Igualmente en LIBBIO se examinan los usos potenciales de los alcaloides en aplicaciones de biocidas e insecticidas de base biológica. Hay que señalar que existe un gran interés por sustancias biológicas en esta área por su mayor sostenibilidad ambiental.

Finalmente, considerando la caracterización de las distintas fracciones y el desarrollo de los prototipos, se evalúa el valor comercial del lupino para agricultores, biorrefinerías y otros agentes rurales interesados. Se evalúa el efecto beneficioso del lupino en la regeneración de suelos, en la producción de biomasa para aplicaciones de piensos y bioenergía y de semilla para aplicaciones alimentarias y no alimentarias en tierras marginales y, la sostenibilidad ambiental y la viabilidad técnico-económica.