Hoy en día, la vainilla es tan conocida que hasta su nombre es sinónimo de "común" en algunos idiomas. Sin embargo, durante siglos, la vainilla fue un sabor poco conocido, procedente del Nuevo Mundo, del que disfrutaron principalmente las élites europeas. Esto cambió en 1841 gracias a un niño de 12 años de edad que blandía un palito.

Edmond Albius era un trabajador esclavizado en la colonia francesa de Reunión, que tras observar atentamente la orquídea de la vainilla Vanilla planifolia, descubrió cómo polinizar manualmente sus flores para producir vainas de vainilla.

Albius usó un palo para levantar un colgajo en la flor de la orquídea llamado rostelo y presionar las anteras recubiertas de polen contra la parte femenina, el estigma. Hasta el descubrimiento de Albius, la vainilla solo había sido cultivada con éxito en el sureste de su México nativo, hogar de su polinizador, la abeja Melipona. Fue allí donde el explorador español Hernán Cortés fue célebremente testigo de cómo el emperador azteca Moctezuma bebía chocolate aromatizado con vainilla.

En Reunión, la producción de vainilla se disparó gracias al método Albius y el cultivo de orquídeas se expandió a la vecina Madagascar. Hoy en día, alrededor del 80% de la vainilla natural del mundo proviene de las pequeñas explotaciones agrícolas de Madagascar. Allí, los lugareños siguen polinizando a mano las orquídeas y cuidan de las vainas de la manera tradicional.

No pasó mucho tiempo antes de que la demanda de vainilla superara la oferta de las granjas de Madagascar. En los siglos XIX y XX, los químicos tomaron el relevo de los botánicos para aumentar el suministro del sabor. La vainillina, el componente principal del sabor de las vainas de vainilla curadas, se sintetizaba de diversas maneras a partir de corteza de pino, aceite de clavo de olor, salvado de arroz y lignina.

Rhône-Poulenc, ahora Solvay, comercializó un proceso totalmente petroquímico en la década de 1970. En los últimos años, de las aproximadamente 18.000 toneladas métricas de sabor de vainilla fabricadas anualmente, alrededor del 85% es vainillina sintetizada a partir del precursor petroquímico guayacol. La mayor parte del resto proviene de la lignina.

Pero la vaina de vainilla tradicional está empezando a disfrutar de un renacimiento, gracias a la demanda de los consumidores de alimentos y bebidas totalmente naturales. El año pasado, una serie de grandes empresas alimentarias, incluyendo General Mills, Hershey’s, Kellogg’s, y Nestlé, se comprometieron a eliminar sabores artificiales y otros aditivos de muchos alimentos vendidos en  EE.UU.

Hay un problema, sin embargo: la producción mundial de vainilla natural es pequeña y ha ido disminuyendo en los últimos años. Menos del 1% de aroma de vainilla viene de orquídeas de vainilla reales. Con una demanda al alza, el mercado del codiciado sabor está desequilibrado.

Las empresas de sabor están trabajando febrilmente para encontrar fuentes adicionales de vainillina natural y poner en marcha iniciativas para aumentar la calidad y cantidad de la vainilla derivada de la vaina. Proveedores como Symrise, International Flavors & Fragrances (IFF), Solvay y Borregaard están utilizando su experiencia a lo largo de todo el espectro, de natural a sintético, para ayudar a los fabricantes de alimentos a llegar al mejor sabor de vainilla para cada producto.

Los fabricantes de alimentos, por su parte, se enfrentan a costos exorbitantes de vainilla natural, desafíos de reformulación, leyes de etiquetado complicadas y difíciles preguntas acerca de lo que es "natural".

Aunque el desdén de los consumidores por los ingredientes artificiales ha estado aumentando desde hace años, el crédito –o la culpa– por la ola de anuncios de "todo natural" del año pasado es para Nestlé, que en febrero de 2015 representaba la primera marca importante en anunciar planes para eliminar los aditivos artificiales de todas las barras de chocolate vendidas en  EE.UU. El anuncio vapuleó la práctica habitual del mercado de masas de la industria del chocolate de añadir vainillina sintética para contrarrestar el amargor del cacao.

"Cuando Nestlé anunció que pasaría a ser totalmente natural, abrió las esclusas", observa John Leffingwell, director de investigación de mercado de sabor y fragancia de la firma Leffingwell & Associates. "Otras marcas no iban a hacer nada hasta que un jugador importante las empujara. Con Nestlé siendo el más grande del mundo, todo el mundo tenía que seguir sus pasos".

Las compañías de alimentos y sabor silenciosamente han reformulando sus productos y se han abastecido de ingredientes que puedan alegar como naturales durante al menos una década, señala Leffingwell. De hecho, Nestlé retiró primero los aditivos artificiales de sus dulces en el Reino Unido en 2012. En ese momento, la empresa lo atribuyó a "un programa de investigación y desarrollo de siete años que ha llevado a reemplazar más de 80 ingredientes artificiales por otras alternativas".

Sin embargo, para una gran empresa de alimentos, el cambio a la vainilla natural es similar a meter a presión un elefante en un Volkswagen. Mientras aún se secaba la tinta de los anuncios de ser totalmente naturales del año pasado, la producción de vainas de vainilla de Madagascar había caído a 1.100 toneladas métricas, aproximadamente la mitad de la cosecha normal. Eso, junto con la creciente demanda, ha hecho que los precios sean de más del doble, hasta alcanzar aproximadamente $225 por kg a mediados del año pasado, según Mintec, una firma de seguimiento de los precios de materias primas.

Las vainas de vainilla curadas contienen solo un 2% de aroma de vainilla extraíble, lo que significa que los precios de la vainilla pura alcanzaron los sorprendentes $11.000 por kg. La industria está siguiendo de cerca la cosecha de este año, con la esperanza de ver los costos de vainilla volver a niveles anteriores a 2012, de alrededor de $25 por kg de vainas o $1.250 para la vainilla.

Incluso ese es un precio considerable para uno de los sabores más populares del mundo. En los EE.UU., el 2% de los productos alimenticios y el 3% de las bebidas presentados en los últimos 12 meses fueron anunciados como sabor a  vainilla, según la empresa de seguimiento de las tendencias del mercado Mintel. Symrise, que suministra vainilla natural y es fuente de vainillina sintética, dice que 18.000 productos globales contienen aroma de vainilla.

"Todas las vainas de vainilla del mundo no son suficientes para dar sabor a todo lo que queremos que tenga sabor a vainilla", dice Carol McBride, gerente de Symrise de vainilla en los EE.UU.

Productos lácteos como los helados y el yogur helado han dependido de la vainilla natural durante muchos años, señala McBride. En los EE.UU., las normas de la Administración de Alimentos y Medicamentos señalan que el helado de vainilla debe obtener su sabor de vainilla natural. Si el sabor proviene parcial o totalmente de otra fuente, la empresa debe estampar "con sabor a vainilla" o "vainilla artificial" en el frente del paquete, lo que probablemente desencante a los consumidores.

Otros alimentos no tienen ese nivel de supervisión gubernamental. Para los fabricantes de dulces, productos de panadería y cereales para el desayuno, es el anhelo de los consumidores de que todos los ingredientes sean naturales lo que ahora está teniendo un impacto, según McBride. Para los productos no lácteos, "por lo general, el etiquetado y la imagen de marca del producto determinan el tipo de vainilla utilizado", dice.

Por ejemplo, las galletas Nilla Wafers de Nabisco, a las que nadie imagina como un producto totalmente natural, no necesitan hacer una afirmación en la parte frontal de la caja. Como revela la lista de ingredientes en la parte posterior de la caja, el sabor "Nilla" viene de "sabor natural y artificial". Por el contrario, las Ultimate Vainilla Wafers de la tienda de comestibles Trader Joe’s alardean de "virutas de vainas de vainilla de Madagascar" en la etiqueta.

La vainilla es también un componente importante en sabores como el chocolate, la fresa, el caramelo y el coco. Redondea el sabor aportando cremosidad, equilibrando la dulzura y suavizando o enmascarando el amargor y la acidez.

Cuando el sabor a vainilla se utiliza en el chocolate, se convierte en parte de una receta patentada que hace que una barra de Nestlé sepa diferente de una hecha por Hershey. "Es mucho más difícil pasar de un producto existente a uno que tenga todos los ingredientes naturales que crear un producto nuevo con ingredientes naturales", dice Liz Caselli-Mechael, gerente de comunicaciones corporativas de Nestlé. "La vainilla es uno de los sabores más desafiantes que copiar, ya que la rueda de la vainilla tiene docenas de sabores".

Una rueda de sabor es cómo la comunidad de alimentos realiza un seguimiento de los atributos específicos de un ingrediente, comida, o bebida. La rueda de la vainilla utilizada por la empresa de sabor Fona Internacional mide 29 características de sabor totalmente distintas. Se agrupan en 10 categorías principales: ahumado, picante, botánico, azufrado, dulce, cremoso, medicinal, cocinado, graso, y floral.

Como el vino, la vainilla natural cultivada en diferentes lugares –Madagascar, México, o Tahití– tiene diferentes perfiles de sabor y potencia. La vainilla de Madagascar, normalmente llamada vainilla Bourbon, es muy buscada por su sabor a ron y aroma dulce.

Las empresas de alimentos y sabores dependen de catadores altamente capacitados para ayudar con la transición a lo natural. "Vamos a realizar varias pruebas para llegar tan cerca como podamos sensorialmente al producto existente. Eso incluye sabor, aroma y textura", dice Caselli-Mechael. Las alternativas son probadas con consumidores. El proceso puede tardar meses o incluso años.

Las compañías de alimentos que abandonan la vainillina sintética pueden recurrir a la vainillina natural hecha a partir de fuentes distintas de las vainas de vainilla. Por ejemplo, Solvay hace vainillina Rhovanil natural por fermentación de ácido ferúlico, un subproducto del aceite de salvado de arroz, utilizando una cepa patentada de levadura. La compañía de sabor francesa Mane utiliza una materia prima distinta, eugenol de aceite de clavo, para hacer la vainillina natural.

En una revisión de los procesos de bioconversión de la vainillina, Nethaji Gallage y Birger Møller, científicos de plantas en la Universidad de Copenhague, encontraron que tanto el ácido ferúlico y el eugenol son materias primas caras (Plant Mol 2015, DOI:. 10.1016 / j.molp.2014.11.008).

La producción de eugenol está industrializada porque la molécula se utiliza para producir diversos sabores y fragancias, pero su precio todavía está alrededor de $50 por kg, dicen los investigadores. El ácido ferúlico extraído naturalmente cuesta aún más, alrededor de $180 por kg.

En comparación con la síntesis de la vainillina a partir del petróleo o su extracción de vainas de vainilla, la bioconversión a través de levaduras y bacterias presenta limitaciones, apuntan Gallage y Møller. Las altas concentraciones de tanto ácido ferúlico como eugenol son tóxicas para la mayoría de los microbios, como también lo es la vainillina. De hecho, los tres compuestos son fabricados por plantas como antimicrobianos.

Lo que es más, los rendimientos son generalmente bajos ya que los microbios también producen los indeseables alcohol de vainillina y ácido vainíllico. Obtener un rendimiento de vainillina de más de unos pocos gramos por litro de caldo de fermentación requiere de cepas especializadas o mutadas y a menudo períodos de incubación largos.

La empresa de biotecnología Evolva desarrolló un proceso para evitar los elevados costos de las materias primas y los problemas de toxicidad alimentando con glucosa a un microbio genéticamente modificado que produce glucósido de vainillina. El grupo azúcar hace que la vainillina sea mucho menos tóxica para el organismo de producción, pero debe ser eliminado para obtener la vainillina.

Aún no está claro si la vainillina hecha a partir de organismos modificados genéticamente será adoptada o comercializada. Debido a que el microbio que expresa la vainillina de Evolva se considera una ayuda a la transformación, un producto hecho con ese sabor no cumpliría con los requisitos de etiquetado de organismos genéticamente modificados de los EE.UU. y podría prestarse como sin ingredientes artificiales. Por otro lado, el Proyecto No-GMO dice que a los alimentos que contienen ingredientes hechos mediante biología sintética no se les permite llevar la etiqueta voluntaria.

Evolva autorizó a IFF en 2014 para usar su tecnología para comercialización y distribución, pero personas pertenecientes a la industria del sabor no han oído hablar mucho de ella desde entonces. Leffingwell observa que IFF podría estar preocupado por la reacción de los consumidores a la utilización de organismos modificados genéticamente. IFF y Evolva no respondieron a la petición de C&EN de una entrevista.

El encanto de la vainillina de origen no petroquímico es que puede ser utilizada en alimentos que digan "sin ingredientes artificiales". Por ahora, el gran inconveniente de las alternativas es su elevado precio –por lo general varios cientos de dólares por kilogramo–. Eso es más barato que el de vainilla, pero mucho más caro que la vainillina sintética, que está alrededor de los $10 por kg.

Los fabricantes de alimentos que han renegado de los ingredientes derivados del petróleo, pero que no andan en busca de una etiqueta totalmente natural pueden dirigirse al noruego Borregaard, que ofrece una vainillina derivada de plantas, pero mucho menos cara que la vainilla real u otras alternativas.

Borregaard opera una gran "biorrefinería" donde principalmente convierte abetos en especialidades químicas y celulosa. Pero se encuentra con una gran cantidad de lignina de madera blanda, una biopolímero grande formado casi al 90% por alcohol coniferílico. En la refinería, calor y presión convierten la lignina en vainillina.

Tan recientemente como en la década de 1990, gran parte de la vainillina del mundo procedía de la lignina en las corrientes de desechos de las empresas de pulpa y papel. Pero el proceso cayó en desgracia a medida que los fabricantes de papel cambian sus métodos para reducir los residuos. Eso dejó a Borregaard como la única empresa grande que hacía vainillina a partir de madera.

A pesar que la vainillina de Borregaard es considerada artificial por los reguladores, muchos fabricantes de alimentos la prefieren a la vainillina hecha a partir de materias primas petroquímicas ya que se considera sostenible, dice Amie Byholt, director de ventas y marketing de la compañía en  EE.UU. Está hecha a partir de una materia prima renovable en una instalación que utiliza el 90% de su biomasa en productos y el resto para energía.

También hay una diferencia de sabor, dice Byholt, gracias a pequeñas cantidades de otros componentes aromáticos que vienen de la lignina. "Añaden intensidad y redondez al perfil del aroma, en efecto dándole un sabor más fuerte y cremoso, si se compara con una cantidad equivalente de vainillina derivada del petróleo".

Para las empresas que desean utilizar sabores naturales o de origen no petroquímico, pero que no pueden soportar los altos precios de los granos de vainilla, la vainillina a partir de fuentes alternativas puede ser una opción práctica, dice McBride de Symrise. Pero para participar realmente en la tendencia natural, mostrar una etiqueta orgánica, o vender en tiendas especializadas, los fabricantes de alimentos deben ceñirse a la montaña rusa de la vainilla natural.

"La gente está tratando de sobrevivir a la crisis actual para poder ofrecer ese sabor que los consumidores aman y no tener que reformular siempre", observa McBride.

Para ayudar a prevenir futuras crisis de vainilla, Symrise, Givaudan, Mane, y el IFF han establecido programas de productores en Madagascar. La región noreste del país, o Sava, tiene la mejor combinación del mundo de clima y economía de cultivo a mano para la producción de vainilla. McBride dice que los programas tienen como objetivo ayudar a los pequeños agricultores a mantener una calidad consistente y un suministro sostenible.

Por ejemplo, los agricultores con problemas de dinero a menudo recogen los granos antes de tiempo. "Pero puede que no se den cuenta de que los granos inmaduros tienen una menor calidad y contenido de vainillina", dice McBride. "Los equipos Symrise trabajan para promover la seguridad de los agricultores para que sepan que vamos a pagar un precio justo y así disminuir los temores que llevan a una cosecha temprana".

Symrise estableció sus operaciones en Madagascar en 2006 y ahora llega a 7.000 agricultores. Los programas de sostenibilidad ayudan a los agricultores a sembrar cultivos como cacao, clavo y canela junto con la vainilla en sus tierras. Los programas entrenan a los agricultores para conservar la fertilidad del suelo y patrocinan educación, atención sanitaria y programas de alimentación.

La vainilla es un cultivo que requiere mucho trabajo. Se necesitan 600 flores polinizadas a mano para producir 1 kg de vainas curadas. Las vainas se cosechan cuando aún están verdes y se venden a plantas de fermentación donde los trabajadores separan, escaldan, vaporizan y secan las vainas al sol. A continuación, son separadas de nuevo, secadas a la sombra, y se fermentan mientras los trabajadores evalúan continuamente su aroma e inspeccionan la calidad de cada vaina.

Los agricultores están aumentando sus ingresos procedentes de la vainilla obteniendo valiosas certificaciones, tales como de orgánico, de comercio justo, y Rainforest Alliance Certified. Pero es difícil para ellos plantar más orquídeas porque sus granjas son a menudo bastante pequeñas. En el mejor de los casos, "todo el mundo plantaría solo cinco plantas más", dice McBride. Incluso entonces, se necesitan cuatro años para que las plantas alcancen la madurez.

Para satisfacer la creciente demanda, la industria de la vainilla puede necesitar una innovación similar a la técnica de polinización a mano de Albius. Una vez más, el secreto puede estar en la propia planta de vainilla.

En 2014, Møller descubrió que células específicas de la planta en el ceroso interior de las vainas de vainilla verde transforman enzimáticamente ácido ferúlico libre en glucósido de vainillina (Nat Commun, DOI:.. 10.1038 / ncomms5037). Las células expresan un gen que codifica la enzima activa –sintasa de vainillina–. Møller fue capaz de utilizar variaciones del gen para producir vainillina in vitro, así como in vivo en una cepa modificada de levadura y en plantas de tabaco y cebada modificadas.

La idea podría ser utilizada por genetistas de plantas para encontrar marcadores que ayuden a seleccionar variedades de orquídeas de vainilla que produzcan más vainillina o para desarrollar plantas transgénicas con actividad elevada de sintasa de vainillina. Otra opción sería la de diseñar la levadura para hacer vainillina a partir de materias primas como la melaza, que contiene ácido ferúlico, sugiere Møller.

Independientemente de las tecnologías que puedan surgir para producir más vainillina natural, McBride dice que el reto principal persiste. "Tenemos que cultivar más vainas de vainilla. Tenemos que salvaguardar la sostenibilidad de la vainilla para que podamos disfrutar de vainilla durante muchas generaciones".

Este artículo se reproduce con permiso de Chemical & Engineering News (© American Chemical Society). El artículo se publicó primero vez el 12 de septiembre de 2016.