El cambio climático está afectando la calidad del trigo a nivel mundial

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Según la variedad, las altas concentraciones de dióxido de carbono (CO₂) en la atmósfera pueden alterar significativamente la composición proteica del trigo. Esto afecta no solo la calidad de la panificación, sino también, potencialmente, la digestibilidad de los productos derivados del trigo.

La fotografía muestra varios pequeños campos experimentales de cereales que aún están verdes. En primer plano se pueden ver plantas de trigo. Más al fondo, también se aprecian campos experimentales con otros tipos de cereales. Al fondo, árboles bordean una avenida bajo un cielo azul claro con algunas nubes blancas. Crédito de la imagen: Dr. Sabrina Geisslitz

Esta es la conclusión de un nuevo estudio liderado por el Instituto Leibniz de Biología de Sistemas Alimentarios de la Universidad Técnica de Múnich. Según el estudio, la futura adaptación de los cultivos al cambio climático debería centrarse no solo en altos rendimientos, sino también en características de calidad como la composición proteica.

Como consecuencia del cambio climático, la concentración global de CO₂ en la atmósfera ha aumentado de alrededor de 340 ppm en 1980 a aproximadamente 425 ppm en 2024. Dependiendo de la evolución socioeconómica futura, podría llegar a cerca de 600 ppm para 2050. El trigo, uno de los alimentos básicos más importantes del mundo, también se cultivará en el futuro bajo concentraciones de CO₂ significativamente más elevadas.

Pocos ensayos de campo
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Hasta el momento, solo se han realizado unos pocos ensayos de campoue han investigado cómo las concentraciones elevadas de CO₂ afectan la composición proteica del trigo. Para subsanar esta laguna de conocimiento, los investigadores interdisciplinarios cultivaron diez variedades de trigo de invierno en condiciones ambientales y de crecimiento realistas. Algunas de las plantas fueron expuestas a una concentración elevada de CO₂ (eCO₂, 546 ppm), mientras que las demás crecieron en condiciones de CO₂ normales.

Tras la cosecha, los investigadores analizaron la composición de las proteínas del trigo en las distintas muestras de grano mediante un método de espectrometría de masas de alta resolución que ellos mismos habían desarrollado. Se centraron en proteínas como los inhibidores de amilasa/tripsina, las puroindolinas y las proteínas del gluten, así como en péptidos con actividad celíaca.

Alteración de la composición proteica con consecuencias
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En general, los niveles de inhibidores de amilasa/tripsina aumentaron en condiciones de CO₂ elevado. Por el contrario, las concentraciones de puroindolinas, proteínas del gluten y ciertos péptidos potencialmente activos para la celiaquía, formados a partir de las proteínas del gluten durante la digestión, disminuyeron. «Sin embargo, la magnitud de estos cambios dependió significativamente de la variedad específica de trigo», afirmó Sabrina Geißlitz, líder del estudio e investigadora asociada del grupo de investigación de Katharina Scherf en el Instituto Leibniz. «Nuestros resultados también mostraron que la menor concentración de proteínas del gluten se asoció con una peor calidad de horneado».

Katharina Scherf, jefa del grupo de investigación de Química de Biopolímeros Alimentarios del Instituto Leibniz y profesora de Sistemas de Biopolímeros Alimentarios en la Facultad de Ciencias de la Vida de la TUM, añadió que ****«Los cambios observados en los inhibidores de amilasa/tripsina y en ciertos péptidos activos en la enfermedad celíaca también podrían ser relevantes para las enfermedades relacionadas con el trigo a largo plazo. Sin embargo, se necesitan más estudios para aclarar la relevancia biológica e inmunológica real de estas diferencias»**.

Variedades resistentes a niveles elevados de dióxido de carbono
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Los resultados del estudio subrayan la importancia de identificar y cultivar variedades de trigo que mantengan una alta calidad panadera incluso bajo concentraciones crecientes de CO₂ y que, al mismo tiempo, contengan las cantidades más bajas posibles de proteínas potencialmente incompatibles.

El equipo interdisciplinario incluyó investigadores del Instituto Leibniz, así como científicos del Instituto Tecnológico de Karlsruhe, el Centro Estatal Bávaro de Investigación Agrícola y el Centro de Investigación de Jülich.

Las diez variedades de trigo de invierno estudiadas
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Entre las variedades estudiadas se hallan Apostel, Asory, Campesino, Foxx, Hyvega, Informer, KWS Emerick, LG Initial, Moschus y RGT Reform. La variedad Hyvega mostró una característica especial: en condiciones de CO₂ elevado (eCO₂), su contenido de proteína en el grano aumentó un 2,7 por ciento. En contraste, el contenido de proteína de las otras nueve variedades disminuyó entre un 1,9 y un 10,3 por ciento.

Diferencias
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La evaluación de todos los análisis también revela diferencias significativas entre las variedades. Asory, Campesino, LG Initial y Musk reaccionaron con sensibilidad al aumento de la concentración de CO₂ en todos los parámetros examinados. Apostel y KWS Emerick, por otro lado, demostraron ser comparativamente tolerantes.

Propiedades funcionales de las proteínas del trigo
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Los inhibidores de amilasa/tripsina sirven como defensa natural contra los herbívoros. Sin embargo, también se sospecha que desencadenan alergias y contribuyen a la sensibilidad al trigo no celíaca. Las puroindolinas determinan significativamente la dureza del grano de trigo y, por lo tanto, afectan las propiedades de procesamiento y horneado de la harina. Las proteínas del gluten son cruciales para la calidad del horneado, pero también desempeñan un papel en enfermedades como la celiaquía. La razón: Contienen secuencias específicas de aminoácidos que, durante la digestión, se descomponen enzimáticamente en el tracto gastrointestinal para producir péptidos celíacos . Estos péptidos pueden desencadenar una respuesta inmunitaria en personas con una predisposición genética correspondiente. Los péptidos son cadenas cortas de 2 a 50 aminoácidos. Las cadenas de más de 50 aminoácidos se clasifican como proteínas.

Celiaquía
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La enfermedad celíaca es un trastorno crónico del intestino delgado. La intolerancia al gluten es el principal desencadenante, y la enfermedad se presenta con mayor frecuencia en personas con predisposición genética. Aún no se comprenden del todo otros factores, además de la predisposición genética, que contribuyen al desarrollo de la enfermedad.

Sobre el Instituto Leibniz de Biología de Sistemas Alimentarios de la Universidad Técnica de Múnich
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El Instituto Leibniz de Biología de Sistemas Alimentarios posee un perfil de investigación único en la intersección de la química y la biología de los alimentos, los quimiosensores y la tecnología, y la bioinformática y el aprendizaje automático. Tras expandirse mucho más allá de la disciplina central tradicional de la química clásica de los alimentos, el instituto es pionero en el desarrollo de una biología de sistemas aplicada a los alimentos. Su objetivo es desarrollar nuevos enfoques para la producción sostenible de cantidades suficientes de alimentos cuyos perfiles constituyentes y funcionales se ajusten a las necesidades de salud y nutricionales, así como a las preferencias de los consumidores. Para ello, investiga las complejas redes de constituyentes alimentarios sensorialmente relevantes a lo largo de toda la cadena de valor, centrándose en lograr que sus efectos fisiológicos sean sistémicamente comprensibles y predecibles a largo plazo.

Cita
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El estudio Elevated CO₂ induces cultivar-dependent changes in wheat proteins linked to wheat-related disorders and baking quality fue publicado en Food Chem. 2026 Sep 20;530:151161. doi: 10.1016/j.foodchem.2026.151161. Autores: Geisslitz S, Kaemper C, Norwig MC, Fechner A, Knopf O, Muller O, Geyer M, Hartl L, Scherf KA.

Financiación
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Este proyecto fue financiado por el Ministerio Federal Alemán de Alimentación y Agricultura (BMEL) en virtud de una resolución del Bundestag alemán, gestionada a través de la Oficina Federal de Agricultura y Alimentación (BLE) como parte del Programa de Financiación de la Innovación. Número de proyecto 2818404B18 (BigBaking). Cofinanciado por la Unión Europea (ERC, GLUTENOMICS, 101040437). Sin embargo, las opiniones expresadas son responsabilidad exclusiva de los autores y no reflejan necesariamente las de la Unión Europea ni las de la Agencia Ejecutiva del Consejo Europeo de Investigación. Ni la Unión Europea ni la agencia financiadora se hacen responsables de ellas. La financiación de acceso abierto fue posible gracias al proyecto DEAL.

El artículo Climate Change Affects the Quality of One of the World’s Most Important Staple Foods fue publicado en la sección en inglés del Leibniz Institute for Food Systems Biology at the Technical University of Munich

El comunicado de prensa se tradujo inicialmente del alemán al inglés estadounidense utilizando DeepL Pro. Posteriormente, el responsable de prensa y los investigadores revisaron el texto, realizando las correcciones necesarias para garantizar su exactitud tanto factual como lingüística.

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