Levaduras Termotolerantes

Bioquímica y fisiología microbiana ; Jorge Cortes Mella

Nombre: Álvaro Vicente Muñoz Piña ; RUT: 20.270.586-3

Levaduras termotolerantes

Las levaduras son filogenéticamente un grupo diverso de hongos unicelulares en los cuales las fases teleomorfas o sexuales de división celular se dan por fisión o gemación (J., 1970)

La estructura celular de las levaduras es de tipo eucariótico, pero sin sistema fotosintético, con pared rígida que se caracteriza por la presencia en su composición de dos polisacáridos: el manano y el glucano. Algunas levaduras producen una cápsula constituida por fosfomananos. El núcleo está rodeado de una membrana que persiste durante la división celular. El número de cromosomas es variable. (Nagodawithana, 1991)

Las levaduras dentro del grupo de microorganismos tienen un papel muy importante en la producción y deterioro de los alimentos, tecnológicamente son los responsables e intervienen en la fabricación de tres de los alimentos más comercializados como son: el pan, el vino y la cerveza. (Kautzmann, 1969)

Recientemente, se ha generado un creciente interés en las levaduras capaces de crecer a temperaturas elevadas, ya que presentan ventajas en distintos procesos industriales con respecto a las levaduras que no tienen esta cualidad (Koedrith, 2008)

Las altas temperaturas generadas durante el uso industrial de levaduras elevan la susceptibilidad de estos microorganismos hacia compuestos inhibitorios del crecimiento, e intensifican el efecto inhibitorio del etanol, por lo que las levaduras termotolerantes podrían presentar una mayor resistencia a estas condiciones. (Abdel-Banat, 2010)

Las ventajas del uso de estas levaduras en los procesos industriales son:

• Reducción de contaminación y costos de enfriamiento.

• Mayor viabilidad, actividad metabólica y velocidad de fermentación.

• Mayor mantenimiento de condiciones anaerobias al disminuir la solubilidad del O2.

• Disminución de la viscosidad del medio de fermentación.

• Reducción en la formación de subproductos indeseables debido a lisis celular.

(Fernández, 2008)

Usos.

Producción de biomasa.

La biomasa es considerada toda la materia orgánica susceptible de ser utilizada como fuente de energía. El origen de la energía de la biomasa puede ser tanto animal como vegetal y puede ser obtenida de manera natural o proceder de transformaciones artificiales que se realizan en las centrales de biomasa. Esta materia se convierte en energía al aplicarle distintos procesos químicos. (Endesa, 2019)

La producción de biomasa en función de las levaduras, es un proceso económicamente importante y la industria productora de esta biomasa va en alza en los últimos años, esto debido a un aumento en la demanda para las prácticas de la industria vinícola, procesos de manufactura de pan y como complemento en la dieta. (Jorge A. Mejía-Barajas, 2016)

El proceso industrial para la producción de biomasa de levaduras consiste en la propagación de las levaduras de un cultivo en agar a su propagación en biorreactores, incrementando el volumen en cada fase de propagación (Di-Serio, 2001). Una transformación eficiente de azúcares a biomasa requiere que la producción de metabolitos como etanol y acetaldehído sea minimizada, desviando su metabolismo celular hacia el metabolismo oxidativo, aumentando el rendimiento de la energía en forma de ATP y con esto, la formación de biomasa (Van H.P., 1998)

Utilización de levaduras termotolerantes como agentes prebióticos y probióticos.

Los probióticos son alimentos o suplementos que contienen microorganismos vivos destinados a mantener o mejorar las bacterias "buenas" (microbiota normal) del cuerpo. Los prebióticos son alimentos (generalmente con alto contenido de fibra) que actúan como nutrientes para la microbiota humana. Los prebióticos se utilizan con la intención de mejorar el equilibrio de estos microorganismos. (Zeratsky, 2020)

Ciertas especies de levaduras, se han utilizado como agentes prebióticos y probióticos para la prevención o el tratamiento de diversos padecimientos intestinales, nutricionales y trastornos toxicológicos. (Mosiehi-Jenabian, 2010). Estudios en el uso de las levaduras como probióticos, están relacionados con la generación de levaduras recombinantes con mutaciones en los genes SRB1/PSA1 y PKC1, genes involucrados con la formación de mananos y glucanos de la pared celular. La mutación de estos genes sensibiliza a la levadura a las condiciones del estómago, permitiendo que estas levaduras puedan ser utilizadas como transportadores no solo de probióticos sino además de vacunas terapéuticas (Omara, 2010)

Algunas levaduras utilizadas con propiedades probióticas son cepas de Kluyveromyces (Hun, 2013) y Saccharomyces (Knoll, 2007). La levadura S. cerevisiae es un producto natural de la industria de la cerveza que contiene diferentes compuestos como β-glucanos, oligosacáridos y ácidos nucleicos. Se ha observado que estos compuestos son capaces de estimular la respuesta inmune (Ortuño, 2002)

Producción de proteínas recombinantes.

Los sistemas de expresión de proteínas recombinantes basados en levaduras han demostrado ser una fuente eficiente y económica de proteínas tanto de interés industrial como académico, convirtiéndose en una de las alternativas más utilizadas para la producción a gran escala. (Jorge A. Mejía-Barajas, 2016)

Las levaduras como sistemas de producción de proteínas recombinantes presentan las ventajas de los organismos unicelulares (práctica manipulación genética y rápido crecimiento), así como modificaciones postraduccionales eucariotas. Lo anterior, aunado al mejoramiento de los sistemas de expresión en levaduras, así como la metodología de hibridación, permite un aumento del uso de las levaduras en la producción de proteínas. Algunas de las modificaciones postraduccionales eucariotas que pueden realizar las levaduras, son procesamiento proteolítico, plegamiento, formación de puentes disulfuro y glicosilación (Eckart, 1996)

Algunas de las desventajas de las levaduras en la producción de proteínas heterólogas, es su incapacidad para realizar ciertas modificaciones postraduccionales como prolil-hidroxilación y amidación (Cregg, 1995)

Existen diferentes factores que afectan la producción de proteínas heterólogas en levaduras, algunos de estos son el punto isoeléctrico y la formación de complejos. En el informe de (García-Fruitós, 2011) reportaron que la temperatura de crecimiento de las levaduras, es otro factor que afecta el plegado correcto de las proteínas recombinantes, sin embargo, el mecanismo por el cual ocurre esto, aún se desconoce.

Producción de etanol

La

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