La levadura, un microorganismo unicelular, ha sido un pilar fundamental para la humanidad durante los últimos siete mil años, utilizada para hornear pan y fermentar alimentos y bebidas. En la actualidad, su potencial se expande aún más, con científicos de la Universidad de Tecnología de Delft, en Holanda, a la vanguardia de la investigación en este campo, buscando transformar las células de levadura en minifábricas capaces de producir sustancias químicas valiosas.
La Reprogramación de la Levadura: Un Enfoque Innovador
El proyecto de investigación europeo Chassy, en el que participa la Universidad de Tecnología de Delft, se centra en modificar el metabolismo de la levadura para hacerla más eficiente como "fábrica de células". Jack Pronk, investigador de microbiología industrial en dicha universidad, explica: "Para hacer que esta levadura sea más eficiente como fábrica de células lo que tenemos que hacer es modificar su metabolismo, modificar la forma en que convierte los azúcares en otra sustancia para asegurarnos de que casi cada molécula de azúcar que entra en la célula de levadura sale convertida en otra sustancia".
Este proceso de reprogramación utiliza la técnica CRISPR para insertar genes de plantas o bacterias en la levadura. Jean-Marc Daran, microbiólogo molecular de la Universidad de Tecnología de Delft, detalla: "En el proyecto utilizamos genes procedentes de plantas para poder crear un metabolito que es producido por plantas, por ejemplo, por la naranja". Jasmijn Hassing, investigadora de ingeniería metabólica, añade que esta modificación no solo cambia el funcionamiento de la célula, sino también su olor, pudiendo generar aromas a rosas, lo que tiene aplicaciones industriales en cosméticos y perfumería.
El objetivo es reciclar cultivos y residuos agrícolas en biomoléculas que puedan utilizarse en la elaboración de plásticos, cosméticos y otros bienes de consumo. Los resultados de esta investigación serán transferidos a empresas europeas para acelerar el desarrollo de nuevos productos comerciales, reduciendo el tiempo de salida al mercado de diez o veinte años a tan solo dos.
Delft y su Legado en la Biotecnología de Levaduras
La ciudad de Delft tiene una profunda conexión histórica con la investigación en levaduras. El Centro de Innovación Alimentaria Van Marken de dsm-firmenich, inaugurado en Delft, lleva el nombre de Jacques van Marken, fundador de la Fábrica de Levaduras y Bebidas Espirituosas, conocida posteriormente como Gist-Brocades y adquirida por DSM en 1998. Este centro es un modelo de sostenibilidad y alberga la sede de la unidad de negocio Taste, Texture & Health de DSM-Firmenich, así como laboratorios de aplicaciones de vanguardia para las industrias láctea, panadera y cervecera.
Jacques van Marken, un visionario empresario y reformador social, junto con su esposa Agneta Wilhelmina Johanna van Marken-Matthes, desempeñaron un papel crucial en la industria de la levadura y en el bienestar de sus trabajadores. Agneta Matthes, quien estudió en la Escuela Politécnica de Delft (precursora de la Universidad Tecnológica de Delft), fundó su propio negocio, la fábrica de perfumes Maison Neuve, en 1873, colaborando con Delftse Lijm & Gelatinefabriek NV y la fabricación de margarina.
La influencia de Delft en la microbiología no se limita a la industria; también tiene raíces científicas profundas. Herman J. Phaff, bajo la recomendación del renombrado microbiólogo A. J. Kluyver, también de la Universidad Técnica de Delft, se convirtió en una figura clave en la taxonomía y ecología de levaduras, con una colección de más de 6.000 cepas.
Antoine van Leeuwenhoek y las Primeras Observaciones de Levaduras
La contribución más temprana y fundamental de Delft al mundo de los microorganismos se remonta a Antoine van Leeuwenhoek (1632-1723), el "padre de la microbiología". Aunque sin formación científica formal, su habilidad para pulir lentes y construir microscopios (que alcanzaban hasta 250 aumentos) le permitió ser el primero en observar glóbulos rojos, espermatozoides y, crucialmente, microorganismos.
En su obra Arcana naturae detecta (Secretos detectados de la naturaleza), publicada en Delft en 1695, Leeuwenhoek recopiló 38 cartas científicas. Es en la carta 32, con fecha del 14 de junio de 1680, donde describe por primera vez las levaduras que participan en la fermentación alcohólica. Observó en el fermento de la levadura de la cerveza "partículas flotando a través de la sustancia transparente", algunas "claramente redondas, otras irregulares, otras superaban en tamaño a otras y parecían constar de dos, tres o cuatro de los glóbulos juntos, otras nuevamente formaban una partícula perfecta consistente de seis glóbulos".
Sus deducciones sobre la formación de estos glóbulos, aunque no exentas de especulación para su época, demostraron su aguda capacidad de observación. “Pienso, en efecto, que aquello que hice al ir girando entre las manos los glóbulos de cera para apretarlos, casi del mismo modo se podría producir durante la fermentación de la cerveza.”, escribió Leeuwenhoek.
Leeuwenhoek también realizó experimentos sobre la generación espontánea de microorganismos, buscando refutar la idea de que la vida podía surgir de la materia inanimada, inspirándose en los trabajos de Francesco Redi.
La Levadura en la Industria Vitivinícola
La aplicación de levaduras en la elaboración del vino ha sido objeto de extensas investigaciones. El proyecto "Selección de levaduras autóctonas de Navarra" ha trabajado en la identificación y comercialización de cepas específicas, como la cepa 533 de Saccharomyces cerevisiae, que se adapta bien a los protocolos de secado para su uso como Levadura Seca Activa.
Otros proyectos han estudiado la implantación de cepas de levaduras con diferente poder alcohógeno para aprovechar sus capacidades aromáticas y de fermentación. Un ejemplo es la mezcla comercializada por la empresa L'Allemand con el nombre MIX (S. cerevisiae NA 33 y S. bayanus), que ha demostrado producir vinos con características químicas y organolépticas distintivas.
La Universidad de Chile también ha contribuido al estudio de la microbiología aplicada a la enología, con un enfoque en los microorganismos implicados en la elaboración del vino y la cerveza. La tesis sobre 'la elaboración de los enzimas pécticos extracelulares por los hongos' destaca la importancia de estos en la industria del vino.
Efecto de Levaduras Comerciales en la Calidad del Vino
La vinificación con diferentes levaduras comerciales ha mostrado diferencias notables en la composición química de los vinos. La levadura MIX, por ejemplo, produjo menor acidez volátil en la variedad Viura en la cosecha de 2003. En 2004, se observaron diferencias significativas en el grado alcohólico, acidez volátil y acetato de etilo en función de la levadura inoculada. Las propiedades organolépticas de los vinos también se vieron afectadas, destacando el vino sembrado con Levure B2006 de una mezcla de variedades blancas.
| Cosecha | Variedad de Uva | Levaduras Utilizadas | Resultados Observados |
|---|---|---|---|
| 2003 | Viura | S.cerevisiae cepa B2, cepa C1, cepa VL3 (Zymaflore), levadura MIX | MIX produjo menor acidez volátil. Zymaflore y B2 produjeron más ésteres totales y acetato de etilo. |
| 2003 | Chardonnay | S.cerevisiae cepa B2, cepa C1, cepa VL3 (Zymaflore), levadura MIX | Diferencias no significativas en acidez volátil. |
| 2004 | Mezcla variedades blancas | Levure B2006, Uvaferm WAM, Uvaferm VRB, levadura MIX, FERMOL | Diferencias en grado alcohólico, acidez volátil y acetato de etilo. Levure B2006 destacada organolépticamente. |
| 2004 | Moscatel de Grano Menudo | Levure B2006, Uvaferm WAM, Uvaferm VRB, levadura MIX, FERMOL | No se observaron diferencias significativas a nivel sensorial. |
Coadyuvantes de Fermentación a Base de Levaduras
La adición de coadyuvantes de fermentación a base de levaduras inactivas, como Opti-RED y Go-FERM, también ha sido estudiada. Opti-RED, un nutriente biológico, mostró un efecto estabilizador en la materia colorante de vinos tintos. Go-FERM, que proporciona micronutrientes esenciales, aceleró moderadamente la cinética de fermentación y tendió a aumentar el grado alcohólico en vinos rosados, con mejoras en la valoración en cata en algunos casos.
La Relevancia de los Microorganismos en el Siglo XXI
El 17 de septiembre, Día Internacional de los Microorganismos, nos recuerda la importancia de estos seres vivos. Aunque a menudo asociados con enfermedades, la gran mayoría de los microorganismos son beneficiosos y esenciales para la vida en la Tierra. Son los responsables de la fijación del nitrógeno atmosférico, la producción de oxígeno y la diversidad de ecosistemas.
En el siglo XXI, la microbiología ha evolucionado enormemente. Los microorganismos son fundamentales en la producción de lácteos, alimentos y bebidas fermentadas, antibióticos, enzimas, vitaminas, hormonas y cosméticos. La capacidad de modificar microorganismos en el laboratorio abre un vasto campo para la biomedicina y la biotecnología, un camino que la escuela holandesa de Delft ha estado explorando desde los tiempos de Leeuwenhoek hasta los proyectos de investigación actuales con levaduras.