Cultivo de estevia: la ciencia detrás del dulzor y la sustentabilidad

¿Dónde se cultiva la estevia?

La estevia es una planta subtropical perenne que se desarrolla mejor en ambientes con días largos de mucho sol, temperaturas cálidas con mínimas heladas y precipitaciones suficientes. El género de plantas de estevia incluye más de 100 especies y se cultiva en todo el mundo, pero predominantemente en China, Paraguay, Kenia, Zambia y los Estados Unidos.

La estevia es conocida por ser una planta resistente, y, según la región, se puede cosechar varias veces al año. PureCircle™ de Ingredion utiliza técnicas de cultivo convencionales para aumentar los compuestos dulces que se encuentran en las hojas de la planta (glucósidos de esteviol). Los extractos de las plantas de estevia, que se venden como edulcorantes, no tienen organismos modificados genéticamente (sin OGM).

El cultivo de estevia proporciona una cosecha rentable para miles de agricultores independientes de diversas escalas en Asia, América del Sur, África y los Estados Unidos. Para algunos agricultores, la estevia se cultiva como cultivo comercial en parcelas más pequeñas de tierras agrícolas, además de como cultivo alimentario para obtener ingresos adicionales. 

Producción y sustentabilidad de la estevia

Si bien la estevia resulta útil para quienes buscan un estilo de vida más saludable porque reduce los carbohidratos y las calorías presentes en los alimentos y las bebidas, también puede tener un beneficio neto positivo sobre el medio ambiente. Varios aspectos de las ventajas ambientales de la estevia pueden vincularse a su alta intensidad de dulzor natural. Las moléculas de estevia pueden ser hasta 300 veces más dulces que el azúcar, por lo que se puede utilizar menos estevia para endulzar alimentos y bebidas. Este alto nivel de dulzor puede permitir mayores eficiencias y un menor impacto ambiental, desde el cultivo hasta el ingrediente terminado.

Según la evaluación comparativa del ciclo de vida de los edulcorantes de 2022 de Ingredion, la estevia tiene un menor impacto ambiental en todas las medidas comunes, entre ellas el cambio climático, el uso de la tierra, la escasez de agua y la demanda acumulativa de energía, en comparación con los endulzantes llenos de calorías, como el azúcar de caña y el jarabe de maíz de alta fructosa, sobre la base de equivalencia de dulzor. Eso significa que las pequeñas hojas de estevia pueden tener una gran incidencia en el ahorro en cuanto a impacto ambiental.¹ 

El desarrollo de variedades de plantas de estevia más potentes desempeña un papel importante en la sustentabilidad de la estevia y ayuda a adaptar los edulcorantes de estevia más buscados para las marcas mundiales de alimentos y bebidas. Años de cruce de plantas tradicionales y ciencia agronómica dieron como resultado nuevas variedades de plantas, que tienen el mayor rendimiento de glucósidos de esteviol hasta la fecha. 

También las innovaciones en la producción de estevia, como la bioconversión, amplían aún más la sustentabilidad de la planta. Ayudar a la hoja a producir moléculas que aparecen en pequeñas cantidades permite una mayor escala de edulcorantes de estevia, como PureCircle™ Reb-M, y permite a las marcas de alimentos y bebidas alcanzar posibilidades de reducción profunda de azúcares con gran dulzor con mejor sabor. 

Al elegir el dulzor natural de la estevia, los consumidores pueden ayudar a las personas a mantener una alimentación saludable y respetuosa con el medio ambiente, algo con lo que los consumidores, los profesionales sanitarios y los productores de alimentos pueden sentirse realmente bien.

La estevia es un edulcorante natural

Los componentes dulces de la planta Stevia rebaudiana Bertoni, llamados glucósidos de esteviol, se extraen y se purifican para producir extractos de hojas de estevia de alta pureza. Garantizar que estos componentes dulces se mantengan intactos durante el proceso de purificación y extracción es una parte importante de la transformación del extracto de hoja de estevia en producto final. Un estudio realizado en la Universidad de Bonn, en Alemania, exploró lo que sucede con estos componentes dulces de la hoja de estevia al pasar por el proceso de extracción y purificación.²

Debido al complejo proceso de purificación, se ha cuestionado la autenticidad natural o la “naturalidad” de los extractos de hojas de estevia de alta pureza. Así, el objetivo de este estudio fue determinar sistemáticamente si los glucósidos de esteviol se modifican durante el proceso de extracción y purificación comercial utilizado para producir extractos de hojas de estevia de alta pureza (es decir, ingredientes edulcorantes de glucósido de esteviol). Los investigadores se centraron en los nueve glucósidos de esteviol aprobados en 2010 por la autoridad reguladora mundial, el Comité Mixto de Expertos en Aditivos Alimentarios (JECFA) de la Organización para la Alimentación y la Agricultura y la Organización Mundial de la Salud. Estos glucósidos de esteviol figuraban en la aprobación y especificación original del JECFA para ingredientes de extracto de hoja de estevia de alta pureza.

El estudio investigó tres lotes de producción a escala comercial de glucósidos de esteviol de alta pureza. Las muestras de cada lote comercial incluyeron las hojas de estevia sin tratar de las que se extraen los glucósidos de esteviol, la primera infusión de agua después de dejar reposar las hojas en agua tibia y el producto final de alta pureza del 95% (es decir, el ingrediente edulcorante de glucósido de esteviol). Las muestras se analizaron mediante cromatografía líquida de alto rendimiento con detección ultravioleta (UV-HPLC) y espectrometría de masas en tándem con ionización por electrospray de cromatografía líquida de alto rendimiento (HPLC/ESI-MS/MS) para separar, identificar y cuantificar las moléculas individuales de glucósido de esteviol. Las muestras comerciales analizadas en el estudio fueron proporcionadas por PureCircle™, de su proceso de producción de extracción y purificación comercial de extractos/ingredientes edulcorantes de hoja de estevia de alta pureza.

Los investigadores informaron que sus resultados muestran claramente que el producto final de la extracción y purificación; es decir, los ingredientes edulcorantes de glucósido de esteviol comerciales probados en este estudio, con una pureza estimada mayor o igual que 95%, contienen los mismos nueve glucósidos de esteviol que las hojas de estevia secas sin tratar y sus infusiones de agua caliente. Eso demuestra que los glucósidos de esteviol no se ven afectados ni modificados a través de los diversos pasos del proceso de extracción y purificación comercial.

Estos hallazgos son significativos porque el hecho de que los nueve glucósidos de esteviol presentes en los productos finales permanezcan sin cambios y sean idénticos a los de las hojas de estevia intactas respalda la “naturalidad” o autenticidad natural de los extractos de hojas de estevia de alta pureza, también conocidos como ingredientes edulcorantes de estevia de alta pureza.

Estevia y biodiversidad

Según las Naciones Unidas, la agricultura sigue siendo la fuente de empleo más predominante del mundo y genera ingresos para el 40% de la población mundial. Sin embargo, alrededor del 75% de la biodiversidad de cultivos se ha perdido desde el siglo XX y, aun así, la biodiversidad contribuye a una alimentación más saludable, mejores ingresos para las comunidades agrícolas y prácticas agrícolas sustentables.

La estevia pudo desempeñar un papel importante en la biodiversidad porque requiere una superficie mínima de tierra y permite a los agricultores diversificar sus cultivos. A diferencia de los cultivos de productos básicos, la estevia suele cultivarse en parcelas de tierra más pequeñas y proporciona ingresos suplementarios a los cultivos “comerciales” más comunes.

Investigación sobre la estevia

Los investigadores han realizado grandes esfuerzos por comprender la conexión entre lo que contiene la hoja y el gran sabor de la estevia. Altos rendimientos, características de calidad deseadas y retornos económicos confiables son características clave que a menudo se investigan en cualquier cultivo comercial domesticado. 

Genoma de la estevia

Aunque el cultivo sistemático de la estevia comenzó en la década de 1970 en China, América del Sur y Japón, solo las iniciativas recientes de mejora de cultivos se centraron en hacer que la estevia pueda llevarse a mayor escala con los glucósidos de esteviol más similares al azúcar a través del cruce tradicional. 

Para facilitar este proceso, PureCircle™ invirtió en una investigación mediante la cual se secuenciaron, se generaron ensamblajes de genomas y se anotaron completamente los genomas de tres variedades comerciales de estevia con niveles mejorados de rebaudiósidos más parecidos al azúcar y de mejor sabor.⁴

A partir de esta investigación, ahora contamos con datos que se han integrado en una plataforma bioinformática integral para la visualización y el análisis de todos los conjuntos de datos genómicos, transcriptómicos y metabolómicos de estevia disponibles. Esta interfaz permitirá a especialistas de diversas disciplinas, como químicos, bioquímicos y genetistas, explotar esta plataforma para comprender y mejorar las vías biosintéticas de glucósidos de esteviol existentes mediante el cultivo tradicional o descubrir nuevas vías o compuestos para lograr una mejora similar sin OGM. 

El estudio de PureCircle™ se centró en el ensamblaje de los genomas de tres variedades de estevia, todos comparables a otros genomas de asteráceas de alta calidad publicados. Parece haber una expansión de la familia de enzimas UGT, que desempeñan un papel fundamental en la producción de glucósidos de esteviol; dicha expansión podría ayudar a explicar el conjunto diverso de glucósidos de esteviol presentes en la estevia. 

Además de permitir la mejora del cultivo tradicional para obtener beneficios agronómicos y de sustentabilidad, este nuevo conocimiento del genoma de la estevia puede facilitar mejoras en la abundancia de los glucósidos de esteviol que tienen un sabor más parecido al del azúcar y así facilitar el desarrollo de extractos de hojas de estevia de alta pureza para lograr reducciones más profundas de azúcares y calorías en alimentos y bebidas.

^REFERENCIAS

1. ^{Milovanoff, A., Callaghan, K., Pillow, J., & Shah, B. (2022). (rep.). Comparative Life Cycle Assessment of Sweeteners. Ingredion.} 

2. ^{Oehme A, Wüst M, Wölwer-Rieck U. Steviol Glycosides are not altered during commercial extraction and purification processes. Int J Food Sci Technol. 2017;52:2156-62. Available at: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/ijfs.13494}

3. ^{JECFA. 73rd Meeting, Compendium of Food Additive Specifications. Mongraph. 2010;17-22.}

4. ^{Stephen E. Schauer PhD1 , Runchun Jing PhD2 , Ong Seong Siang PhD2 , Wong Yeen Yee PhD2 , Yucheng Bu 2 , Jianning Chen 2 , Jifeng Tang PhD1 , Raymond van Daelen PhD1 , Tengfang Huang PhD1 , Indra Prakash PhD3 , Priscilla Samuel PhD4 , Antoine Janssen MSc1 , Marcel van Verk PhD1 , Fayaz Khazi PhD1 , Walter Nelson MBA 1 , Alec Hayes PhD3 , Avetik Markosyan MD, PhD2 1KeyGene, 2PureCircle Ltd, 3The Coca-Cola Company, 4Global Stevia Institute (2017). (rep.). Insights from the Sequencing and Annotation of the Stevia rebaudiana Genome and their Application in Agronomy and Health. Available at: https://www.keygene.com/wp-content/uploads/2018/01/stevia-genome-iuns-icn-2017.pdf}