Pensar que la alimentación del futuro pueda venir de la mano de microorganismos puede parecernos extraño. Sin embargo, forman parte fundamental de nuestra dieta desde el origen de las civilizaciones. Productos tan cotidianos como la cerveza o el vino ya se elaboraban gracias a procesos microbianos en Mesopotamia hacia el 7000 a. e. c. Y alimentos como el yogur, en los que consumimos microorganismos vivos, forman parte de nuestra mesa desde hace milenios. Surgieron de forma accidental, pues hasta bien avanzado el siglo XIX no se entendieron sus mecanismos biológicos, en los cuales predominan un grupo especial de microorganismos: las bacterias.
Por María José García López*, Amanda Prado de Nicolás** y Daniel Melchor Puyol Santos***
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Hoy, el interés por las bacterias surge como respuesta a nuevos desafíos: alimentar a una población en crecimiento, desarrollar ingredientes que complementen nuestra dieta y hacerlo en un contexto de recursos limitados y cambio climático. Sequías, eventos extremos y presión sobre los ecosistemas obligan a replantear cómo producimos comida.
En este escenario, las bacterias pueden convertirse en aliados clave para avanzar hacia una producción más eficiente y sostenible.
Bacterias fototróficas púrpura
La producción de biomasa bacteriana con potencial uso como alimento para humanos y animales está en el foco de nuestras investigaciones desde el equipo de Tecnología Química y Ambiental de la Universidad Rey Juan Carlos, como parte del proyecto europeo Purple4Life. Las protagonistas en este proceso son las bacterias fototróficas púrpuras (PPB, por sus siglas en inglés).
M J. García López, D. M. Puyol, A. Prado.
Las PPB pueden crecer en ausencia de oxígeno, utilizar distintas fuentes de energía y producir compuestos de alto valor añadido, como proteínas, nutracéuticos y antioxidantes. Su flexibilidad metabólica permite adaptarlas a distintos sistemas productivos y convertirlas en una verdadera plataforma de desarrollo de bioproductos. Pero lo más innovador no es lo que producen, sino cómo podemos estimular su metabolismo para desarrollar nuevos alimentos más sostenibles.
Bacterias que usan electricidad
En nuestros experimentos, combinamos microbiología y electroquímica, en lo que se conoce como sistemas bioelectroquímicos. En estos dispositivos, las bacterias electroactivas, como las PPB, crecen sobre un electrodo; concretamente en el cátodo, que actúa como donador continuo de electrones.
M J. García López, D. M. Puyol, A. Prado.
En términos sencillos, suministramos a las bacterias una corriente eléctrica controlada que les aporta los electrones necesarios para su metabolismo. La energía la obtienen de la luz y, gracias a ese apoyo eléctrico, pueden fijar dióxido de carbono (CO₂) como única fuente de carbono. Así no dependen de compuestos químicos costosos, como el hidrógeno, el hierro o el sulfuro, o de compuestos orgánicos solubles, como los ácidos grasos volátiles, que encarecen el proceso y requieren transporte y almacenamiento.
Así, el electrodo funciona como una “fuente de electrones limpia y regulable”, permitiendo dirigir el flujo de poder reductor –transferencia de electrones y protones desde moléculas orgánicas oxidadas (como glucosa) hacia coenzimas– a distintos destinos metabólicos: crecimiento celular, fijación de carbono o producción de compuestos antioxidantes.
Más que un experimento futurista, se trata de aprovechar la capacidad natural de ciertos microorganismos para intercambiar electrones fuera de la célula con su entorno.
Capturar de CO₂ y generar energía
Esta tecnología nos puede plantear una pregunta lógica: ¿es realmente un proceso sostenible? Para responder, hay que considerar que las bacterias, al igual que cualquier otro ser vivo, necesitan carbono para crecer. En lugar de utilizar compuestos orgánicos convencionales, como la mayoría de estos microorganismos, las PPB pueden emplear CO₂, algo en lo que se parecen, en cierto modo, a las plantas.
El CO₂ es uno de los principales gases responsables del efecto invernadero. Además, está presente en el biogás generado en procesos de digestión anaerobia. Aunque el biogás es una fuente renovable de energía, su contenido en CO₂ y otros gases reduce su poder calorífico e impide, en muchos casos, que cumpla los estándares necesarios para su inyección en red.
Integrar bacterias PPB en sistemas bioelectroquímicos permite abordar dos retos al mismo tiempo. Por un lado, la fijación biológica de carbono reduce la concentración de CO₂ en el biogás y contribuye a su purificación y mejora como biometano.
Por otro, ese mismo CO₂ es digerido y transformado en materia prima para generar biomasa alimentaria rica en antioxidantes.
Así, el sistema funciona como una plataforma integrada: mejora una fuente de energía renovable y, simultáneamente, produce ingredientes de alto valor añadido para la industria alimentaria. Es decir, permite que lo que antes era un gas residual de efecto invernadero pase a convertirse en recurso.
M J. García López, D. M. Puyol, A. Prado.
¿Y por qué nos interesa producir antioxidantes?
Entre los compuestos que las bacterias PPB pueden sintetizar, destacan dos especialmente valiosos: los carotenoides y la coenzima Q10.
Los carotenoides son pigmentos naturales presentes en muchas frutas y verduras, responsables de colores amarillos, naranjas y rojos. Además de su función antioxidante, contribuyen a la protección celular frente al estrés oxidativo, participan en el buen funcionamiento del sistema inmunitario y algunos de ellos actúan como precursores de la vitamina A, esencial para la visión y la salud de la piel.
Por su parte, la coenzima Q10 es un compuesto clave en el metabolismo energético de las células y se utiliza ampliamente en los sectores cosmético y farmacéutico. Destaca por su papel en la producción de energía celular, su capacidad antioxidante y su contribución a la protección cardiovascular y al envejecimiento saludable.
La producción de estos antioxidantes mediante bacterias PPB abre la puerta a obtener ingredientes bioactivos de forma más controlada. Además, es potencialmente más sostenible que mediante métodos tradicionales –como la extracción a partir de plantas, la síntesis química o la fermentación convencional–, conectando biotecnología, salud y alimentación del futuro.
