Las levaduras son organismos vivos muy pequeños, hongos unicelulares microscópicos, que, para poder observarlos en detalle, necesitamos de un microscopio. Son muy abundantes en la naturaleza y se encuentran tanto en el suelo, en las plantas (semillas, frutas, flores, etc.), como en el intestino de los animales. Una de sus principales funciones es la de descomponedores primarios de la materia muerta de plantas y animales en muchos ecosistemas.
Estos microorganismos son eucariotas, lo que significa que presentan una estructura nuclear que envuelve al material genético. Su nutrición es heterótrofa, viviendo a expensas de la materia orgánica fabricada por otros seres vivos. Son organismos inmóviles, ya que carecen de diferenciaciones de membrana que permitan movimiento (cilios o flagelos); si bien en las preparaciones puede observarse migración de las células consecuencia de corrientes de agua entre portaobjetos y cubreobjetos.
Clasificación y Diversidad de Levaduras
Se han diferenciado más de 160 especies de levaduras. Aunque en algunos textos de botánica se considera que las levaduras "verdaderas" pertenecen solo a la división Ascomycota, desde una perspectiva microbiológica se ha denominado levadura a todos los hongos con predominio de una fase unicelular en su ciclo de vida, incluyendo a los hongos basidiomicetos. Las levaduras en Ascomycota se clasifican principalmente en la subdivisión Saccharomycotina y las clases Schizosaccharomycetes, Pneumocystidomycetes, Eurotiomycetes, Dothideomycetes; en Basidiomycota se clasifican en las clases Cystobasidiomycetes, Microbotryomycetes, Tremellomycetes y la subdivisión Ustilaginomycotina.
La levadura más famosa y una de las más estudiadas es Saccharomyces cerevisiae, también conocida como la levadura de la cerveza. Esta especie es la gran protagonista de la fermentación en alimentación y se emplea en la elaboración industrial del pan, el vino y la propia cerveza.
Metabolismo y Nutrición de las Levaduras
Las levaduras son quimioorganótrofas, lo que significa que utilizan compuestos orgánicos como fuente de energía y no necesitan la luz solar para crecer. Obtienen carbono principalmente de azúcares hexosas, como la glucosa y la fructosa o disacáridos como la sacarosa y la maltosa. Algunas especies pueden metabolizar azúcares de pentosa como la ribosa, alcoholes y ácidos orgánicos. Tienen la capacidad de realizar la descomposición mediante fermentación (predominantemente alcohólica) de diversos compuestos orgánicos, principalmente los azúcares o hidratos de carbono, produciendo distintas sustancias.
Cuando disponen de azúcares, transforman parte de ellos en alcohol y dióxido de carbono. En condiciones de escasez de oxígeno, la levadura experimenta la fermentación alcohólica, un proceso en el que transforma el azúcar de la materia prima en alcohol y dióxido de carbono gaseoso. Este proceso es mucho más costoso para la levadura y le proporciona mucha menos energía, por lo que solo lo utilizará cuando se vea obligada.
Las levaduras pueden producir otra enzima, la amilasa, que es capaz de hidrolizar las moléculas de almidón en maltosa, otro azúcar que puede ser fermentado en dióxido de carbono y alcohol. Los Sacchoromyces Cerevisiae pueden convertir la glucosa en dióxido de carbono incluso a temperaturas de sólo 5ºC. Sin embargo, a temperaturas superiores a 40º la levadura se destruye, y con agua fría, las levaduras no se activan.
Fermentación Láctica y Alcohólica
Reproducción y Genética
Las levaduras suelen multiplicarse por gemación o por división celular. Durante la reproducción asexual, una nueva yema surge de la levadura madre cuando se dan las condiciones adecuadas, tras lo cual la yema se separa de la madre al alcanzar un tamaño adulto. En condiciones de escasez de nutrientes, las levaduras que son capaces de reproducirse sexualmente formarán esporas.
La levadura, en particular Saccharomyces cerevisiae, es una de las células eucariotas más estudiadas y empleadas como modelo de laboratorio para experimentos de diversa índole. Esto se debe a su genoma bien caracterizado, compuesto por aproximadamente 12.156.677 pares de bases y 6275 genes organizados en 16 cromosomas. Además, es de fácil uso industrial: es barata, cultivarla es sencillo y se duplica cada 90 minutos en condiciones nutritivas favorables. También es un organismo fácil de modificar genéticamente.
El ADN mitocondrial también forma parte del genoma de la levadura, codificando componentes de la maquinaria traduccional de las mitocondrias. Existen mutantes que carecen de ADN mitocondrial, denominadas ro, que son incapaces de llevar a cabo el metabolismo respiratorio, pero son viables y capaces de fermentar sustratos como la glucosa.
Tipos de Levaduras Utilizadas en Alimentación
En el ámbito alimentario, se utilizan varios tipos de levaduras, cada una con características específicas:
Levadura Fresca
- Puede adquirirse en algunas panaderías como un bloque de levadura prensada.
- El contenido de agua es de aproximadamente un 70%, la mayor parte dentro de las células.
Levadura Deshidratada
- Actualmente es un producto difícil de encontrar.
- Se ha eliminado la mayor parte del agua de las células, lo que impide la fermentación hasta que se rehidrata con agua templada.
Levadura Química o Polvo para Hornear
- Es diferente a la levadura de panadero.
- Es una levadura química (bicarbonato con un acidulante) que reacciona con la hidratación y el calor para generar gas.
Masa Madre o Prefermento
- Es un cultivo simbiótico de levaduras presentes de manera natural en alimentos (como los cereales) y bacterias presentes en el medio ambiente.
- Se suele elaborar a partir de cereales como el trigo o el centeno, utilizando harina integral para capturar mejor las levaduras y bacterias presentes en el salvado.
- Potencia las cualidades organolépticas del pan, dándole un sabor especial.
Levaduras Saccharomyces: Cerevisiae y Carlbergensis
Existen principalmente dos tipos de levaduras aptas para producir alcohol a partir de azúcares:
| Tipo de Levadura | Rango de Temperatura de Uso | Floculación | Denominación |
|---|---|---|---|
| Saccharomyces cerevisiae | 13-24ºC | Hacia la superficie | «top-fermenting» |
| Saccharomyces carlbergensis | 13-0ºC | En el fondo | «bottom-fermenting» |
La genética de la levadura determinará si la levadura es S. cerevisiae o carlbergensis.
Aplicaciones de las Levaduras
Las propiedades fisiológicas de la levadura han llevado su uso al campo de la biotecnología. La fermentación de azúcares (carbohidratos) por la levadura es la aplicación más grande y antigua de esta tecnología.
En la Panadería
La levadura de panadería (principalmente Saccharomyces cerevisiae) es un agente de fermentación que convierte los compuestos fermentables presentes en la masa en gas dióxido de carbono. Este gas queda atrapado en la red del amasado y hace que la masa se expanda o aumente, dando al producto horneado una textura suave y esponjosa. El azúcar proporciona el alimento para las levaduras, mientras que la sal modifica y controla su acción.
En la panificación, la levadura inicialmente respira aeróbicamente, produciendo dióxido de carbono y agua. No se sabe cuándo se utilizó por primera vez la levadura para hacer pan, pero los registros más antiguos provienen del Antiguo Egipto.
En la Elaboración de Bebidas Alcohólicas
En la producción de cerveza y vino, la levadura transforma azúcares en alcohol y dióxido de carbono durante la fermentación. Por ejemplo, en el vino, este proceso convierte los azúcares del mosto en alcohol. Es crucial la adición de una cantidad óptima de levaduras para asegurar una fermentación adecuada.
En Biotecnología y Medicina
La Saccharomyces cerevisiae se ha convertido en una de las células eucariotas más estudiadas y empleadas como modelo de laboratorio para experimentos de diversa índole. Recientemente, un equipo de investigadores logró modificar cepas de S. cerevisiae para producir moléculas medicinales, como los alcaloides de bisbencilisoquinolina (guattegaumerina y berbamunina), que presentan una gran variedad de propiedades farmacológicas. Este método podría emplearse en el futuro para aumentar la eficiencia de producción de diversos tipos de medicamentos.
La levadura es la primera célula eucariota en la que se ha intentado expresar proteínas recombinantes, debido a que es de fácil uso industrial: es barata, cultivarla es sencillo y se duplica cada 90 minutos en condiciones nutritivas favorables. Además, es un organismo fácil de modificar genéticamente.
Otros Usos
La levadura desactivada, obtenida a partir de la levadura viva de panadería, es ideal para aquellas situaciones en las que se manejan harinas "tenaces" o "cortas" (difíciles de manejar y extender). Además de la levadura desactivada, existen otras alternativas para corregir este tipo de harinas.