Nuevas levaduras, nuevos aromas

Artículo escrito por Amparo Gamero Lluna y Catrienus de Jong. 

El aroma es uno de los parámetros de calidad más importantes de los alimentos y gran parte de la investigación en la industria alimentaria está centrada en la mejora y la diversificación del mismo. Los compuestos aromáticos de origen biológico, los llamados aromas naturales o bio-flavours, están atrayendo más y más interés al ser una solución natural y de "etiquetado limpio". Las plantas son una fuente importante de nuevos aromas y aceites esenciales; sin embargo, esta opción tiene sus limitaciones, ya que puede resultar difícil y costoso extraer estos compuestos, los cuales pueden estar presentes en baja cantidad o en forma ligada, o sólo aparecer en plantas exóticas y salvajes. Otra fuente potencial es la síntesis o bioconversión de compuestos precursores por parte de microorganismos durante el proceso de fermentación, constituyendo una forma altamente atractiva de producir nuevos aromas.

En este sentido, la producción de aromas en productos fermentados por levaduras posee un elevado potencial. Las levaduras son uno de los organismos más abundantes en la Tierra y la biodiversidad en este grupo es inmensa. En las levaduras convencionales tales como como Saccharomyces cerevisiae, muy común en la industria alimentaria, este aspecto ha sido ampliamente estudiado. S. cerevisiae se ha empleado durante siglos en la producción de alimentos fermentados como el vino, la cerveza y el pan. Además, S. cerevisiae es el modelo de las células eucariotas en biología celular y se ha utilizado en el desarrollo de muchas herramientas moleculares y genéticas. Por otro lado, existen más de 1500 especies de levaduras poco estudiadas, presentando algunas de ellas características interesantes. Las llamadas especies de levaduras no convencionales constituyen un recurso infrautilizado con enorme potencial académico e industrial para la innovación en el desarrollo de productos.

Teniendo esto en cuenta, NIZO food research se unió al proyecto Cornucopia (http://www.yeast-cornucopia.se) con el objeto de explotar el potencial escondido de las levaduras no convencionales en cuanto a producción de aromas y etanol, tolerancia a pHs bajos, osmotolerancia y propiedades probióticas. En este proyecto, un elevado número de levaduras (1500) procedentes de la colección de hongos del CBS (Centraalbureau voor Schimmelcultures, Utrecht, Holanda) fueron evaluadas en NIZO con el fin de encontrar nuevos perfiles aromáticos que pudieran resultar interesantes para la industria de alimentos y bebidas. Una primera aproximación consistió en investigar un representante característico de 150 especies, seleccionando los perfiles más interesantes para ser analizados a nivel de cepa. La idea era conseguir la mayor biodiversidad posible. El screening del aroma fue llevado a cabo empleando metodología analítica basada en cromatografía de gases. Las 15 especies más prometedoras fueron seleccionadas para el siguiente screening a nivel de cepa, usando un amplio rango de técnicas de identificación incluyendo espectrometría de masas. Finalmente, los perfiles más interesantes fueron aplicados en diferentes matrices alimentarias. De esta forma, seleccionamos las 13 cepas de levaduras de la colección CBS que presentaban un mayor potencial para la creación de nuevos aromas.


Los resultados claramente mostraron la enorme biodiversidad en lo que respecta a la formación de aromas por parte de levaduras. Los perfiles aromáticos fueron dependientes de la cepa o de la especie, mientras que el género, el origen de aislamiento y la tasa de crecimiento tuvieron poco o ningún efecto en los perfiles aromáticos. Además, fue destacable el hecho de que algunas levaduras no convencionales produjeron cantidades de compuestos aromáticos comparables o incluso más elevadas que las especies de Saccharomyces, suponiendo un valor añadido para su aplicación en biotecnología alimentaria.

Como se indica en el artículo de la revista VMT (revista holandesa de industria alimentaria) de diciembre de 2011, en NIZO se han desarrollado un amplio rango de sistemas de screening de fermentaciones para el procesado de un elevado número de muestras: MicroVino [MicroWine], MicroCerveza [MicroBeer], MicroYogur [MicroYogurt], MicroQueso [MicroCheese] y MicroPan [MicroBread]. Estos procesos miniaturizados imitan fermentaciones a gran escala posibilitando un screening rápido con reducidas necesidades de material y volumen de trabajo. Por ejemplo, las fermentaciones de MicroCerveza y la MicroVinificación son llevados a cabo en placas microtiter de 24 pocillos en tan sólo 5 ml.

Como se ha mencionado anteriormente, las 13 cepas que presentaron los perfiles aromáticos más interesantes fueron estudiadas en varios productos empleando las herramientas de micro-screening. Cepas de Hanseniaspora, Kazachstania, Torulaspora o Wickerhamomyces son ejemplos de los candidatos seleccionados para potenciales aplicaciones en la industria alimentaria.

Con el objeto de mejorar la tasa fermentativa de las levaduras no convencionales seleccionadas, se realizaron cultivos mixtos con levaduras del género Saccharomyces, caracterizada por su rápido crecimiento en matrices azucaradas. Esta medida supuso una mejora de la velocidad de fermentación pero a costa de la diversidad en las diferencias aromáticas. Este fenómeno pudo ser causado por la competición de las levaduras no convencionales con Saccharomyces o porque el crecimiento de las primeras fue inhibido por el alcohol producido durante la fermentación. Una optimización también evaluada a mayor escala empleando dosis más bajas de Saccharomyces dio como resultado la requerida tasa fermentativa en combinación con claras diferencias en el perfil aromático. De este modo, con el uso de las microfermentaciones fue posible llevar a cabo una optimización con fines de aplicación práctica.

Las 13 levaduras seleccionadas fueron inoculadas al inicio del proceso del MicroQueso junto con bacterias acido lácticas, y diferentes perfiles aromáticos fueron detectados en los microquesos resultantes.

Los resultados del screening en matrices alimentarias claramente indicaron que algunas de las levaduras fueron capaces de producir elevadas cantidades de ésteres, los cuales otorgaron a los productos fermentados resultantes un intenso aroma afrutado. Además, algunas de las cepas produjeron menores cantidades de etanol, indicando una aplicación potencial en el desarrollo de productos más saludables.

En la actualidad se están llevando a cabo análisis con las levaduras seleccionadas en el recientemente desarrollado MicroPan con el objeto de evaluar la habilidad de estas levaduras de producir CO2 para su uso en panificación y obtener de este modo pan con nuevos aromas. Algunos de estos resultados serán presentados este año en el 10th Wartburg Symposium, 16-19 abril de 2013 en Eisenach, Alemania.

El screening de las levaduras empleando los microsistemas desarrollados en NIZO nos ha permitido hacer un análisis exhaustivo de la biodiversidad en levaduras y encontrar cepas con aplicación potencial en la innovación de productos en la industria alimentaria, como incrementar el aroma afrutado o reducir el nivel de alcohol. Sin embargo, las levaduras ofrecen muchas otras posibilidades y la investigación continúa para desenmarañar la complejidad de este grupo de microorganismos y encontrar nuevos candidatos para su aplicación en productos alimentarios. (Autores: Amparo Gamero Lluna, Catrienus de Jong / NIZO food research B.V.)