Escrito por Daniel Merriman
A medida que la demanda de los consumidores sigue orientándose hacia alimentos con etiquetas limpias, de origen vegetal y mínimamente procesados, las industrias se enfrentan a nuevos retos en cuanto al origen, las características y la escala de los colorantes y aditivos. Los colorantes sintéticos, que antes eran los preferidos por su viveza y consistencia, están siendo sustituidos cada vez más por alternativas naturales con beneficios funcionales. Pero no todas las opciones «naturales» son iguales, especialmente en lo que se refiere a la estabilidad, la escalabilidad y la seguridad.
Entran en escena los pigmentos fúngicos. Estos compuestos complejos, producidos por microorganismos como las especies Monascus y Talaromyces, están emergiendo rápidamente como una solución atractiva. Su atractivo radica no solo en sus tonos vibrantes y sus posibles beneficios para la salud, sino también en el hecho de que la fermentación fúngica ofrece mejores rendimientos, consistencia y control en comparación con las fuentes vegetales o animales tradicionales. Sin embargo, el camino desde un organismo prometedor hasta un ingrediente industrial requiere un profundo conocimiento analítico, y ahí es donde entra en juego la espectrometría de masas.
Los pigmentos fúngicos y sus beneficios
Los hongos, especialmente las especies filamentosas, se están convirtiendo en el centro de atención de los investigadores que buscan pigmentos naturales estables, ajustables y escalables. Los colorantes microbianos como las azafilones, los carotenoides y las melaninas ofrecen una coloración de amplio espectro y pueden producirse durante todo el año, independientemente de la variabilidad agrícola.
Sin embargo, las preocupaciones en materia de seguridad han obstaculizado históricamente su adopción más amplia, en particular en lo que respecta a los pigmentos derivados de Monascus, que pueden coproducir subproductos no deseados como la citrinina (una micotoxina conocida). Por eso están ganando terreno nuevos candidatos como Talaromyces atroroseus. A diferencia de Monascus, T. atroroseus produce pigmentos rojos y amarillos sin generar metabolitos nocivos, lo que lo convierte en una plataforma más segura para el desarrollo de pigmentos de calidad alimentaria.
La espectrometría de masas aporta claridad sobre los pigmentos fúngicos
La identificación y caracterización de nuevas familias de pigmentos a partir de cultivos microbianos es una tarea que depende de herramientas analíticas de alta precisión y sensibilidad. En un estudio reciente dirigido por investigadores de la Universidad Técnica de Dinamarca, los científicos cultivaron T. atroroseus en condiciones de fermentación controladas y descubrieron una clase de pigmentos rojos hasta entonces no caracterizados, ahora conocidos como atrorosinas.
El análisis se basó en una combinación de técnicas:
- Análisis de gases en tiempo real para garantizar unas condiciones de fermentación óptimas (por ejemplo, niveles de oxígeno, dióxido de carbono y etanol).
- Cromatografía líquida de ultra alto rendimiento con detección por matriz de diodos (UHPLC-DAD) para el perfilado de pigmentos.
- Espectrometría de masas en tándem de alta resolución (HRMS/MS) para determinar la composición molecular.
- Resonancia magnética nuclear (RMN) para dilucidar los detalles estructurales.
Los espectrómetros de masas de sector magnético, como los utilizados para tomar muestras de biorreactores multitrayecto en este estudio, permiten un seguimiento preciso de los metabolitos gaseosos, lo que ayuda a garantizar un entorno estrictamente controlado para la biosíntesis. Este monitoreo es fundamental cuando se investiga cómo los cambios en los nutrientes (como la adición de diferentes aminoácidos) afectan a los pigmentos producidos.
Atrorosinas: pigmentos personalizados mediante la suplementación con aminoácidos
Una de las conclusiones clave del estudio fue que la estructura y la identidad de los pigmentos producidos podían ajustarse suministrando diferentes aminoácidos como fuentes de nitrógeno durante la fermentación. La mayoría de las atrorosinas incorporaron el aminoácido específico presente en el medio a su núcleo pigmentario, lo que dio lugar a estructuras moleculares distintas.
Curiosamente, estos nuevos pigmentos aparecieron predominantemente en forma cis-isomérica, lo que, según la hipótesis de los investigadores, se debió a la influencia del impedimento estérico durante la biosíntesis. Este tipo de información detallada no es posible sin una caracterización analítica avanzada, lo que subraya aún más la importancia de herramientas como la espectrometría de masas en el descubrimiento de productos naturales.
Mirando hacia el futuro
La capacidad de producir colorantes personalizables y de alto rendimiento mediante la fermentación microbiana representa un gran avance para la industria de alimentos y bebidas. Abre la puerta a pigmentos naturales que no solo son vibrantes y estables, sino también seguros y escalables, cualidades que serán fundamentales a medida que se endurezcan las regulaciones y evolucionen las expectativas de los consumidores.
La espectrometría de masas está demostrando ser una parte indispensable de este viaje. Al permitir el monitoreo metabólico en tiempo real, la identificación molecular y la elucidación de estructuras, estas tecnologías ayudan a los investigadores a ir más allá del método de prueba y error y avanzar hacia el desarrollo de pigmentos basado en datos.
A medida que crece el interés por los ingredientes de origen biológico, desde compuestos aromáticos hasta aditivos funcionales, la ciencia analítica seguirá desempeñando un papel determinante a la hora de salvar la brecha entre el potencial microbiano y la aplicación comercial.
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