Levaduras Oxidativas y Fermentativas: Un Viaje por la Transformación de los Alimentos

La fermentación es un proceso metabólico llevado a cabo por algunos microorganismos, mayoritariamente por las levaduras, como parte de sus procesos vitales. Durante esta reacción bioquímica, estos pequeños organismos unicelulares descomponen ciertos compuestos orgánicos para extraer de ellos la energía química que estos guardan en sus enlaces moleculares. Se trata, pues, de un proceso catabólico que se produce en ausencia de oxígeno, lo que llevó a su descubridor, el microbiólogo y químico francés Louis Pasteur, a definir la fermentación como “la vida sin el aire” (la vie sans l’air).

La palabra fermentación proviene del latín «fervere» que significa hervir. Como concepto básico, la fermentación es la transformación de los alimentos a través de las enzimas. Desde un punto de vista científico, es el proceso por el cual los microorganismos convierten el azúcar en algunas otras sustancias (por ejemplo, alcohol) en un entorno sin oxígeno. Lo realmente interesante de la fermentación es que, a través de la acción de las levaduras, permite que unas sustancias se transformen en otras.

La Oxidación: Un Proceso Enzimático

Esta oxidación, también llamada oxidación enzimática, es un proceso por el cual los alimentos se alteran y oscurecen, debido a unas reacciones que modifican también su sabor y su color. Los causantes de estos procesos son unas enzimas, que están de forma natural, en las frutas, hojas, etc. De estas enzimas hay varias, pero una de las más importantes es la polifenol oxidasa (PPO).

En el caso de la fabricación de té verde, té blanco, té oolong, té negro hablaríamos de oxidación. Al cortar las hojas del árbol, estas empiezan a marchitar (perder agua) con lo que las paredes celulares se rompen y los compuestos químicos liberados entran en contacto con el oxígeno, momento en que empieza una reacción enzimática (con la enzima PPO como protagonista) que dará lugar a la oxidación (reacción redox) de la hoja.

¿Qué son las Levaduras?

La levadura, llamada también fermento, está compuesta por hongos microscópicos que se encargan de realizar la descomposición de distintos alimentos como azúcares o carbohidratos a través del proceso de fermentación para obtener diversas sustancias y nutrientes importantes para el cuerpo. Las levaduras son hongos unicelulares muy abundantes en la naturaleza y existen una gran cantidad de familias, especies y cepas diferentes de ellas.

Morfología y Características de las Levaduras

• Morfología: Tienen forma esférica, cilíndrica o elíptica. Contienen citoplasma y un núcleo claramente diferenciado.
• Características: Las levaduras que contaminan los alimentos, con frecuencia son especies bien conocidas que provocan cambios indeseables en ellos. Las levaduras para su crecimiento necesitan oxígeno, fuentes de carbono orgánicas y nitrógeno mineral u orgánico, diversos minerales y una temperatura y pH adecuados. La temperatura de crecimiento está comprendida entre 5 y 30-37 °C, el valor óptimo se sitúa hacia los 25 °C.
• Reproducción:
  • Gemación: Sobre la pared de la célula madre se desarrolla una pequeña protuberancia. Comparten el citoplasma durante un tiempo. La nueva célula no siempre se separa y puede permanecer unida a la célula madre mientras se forman nuevas protuberancias. Finalmente, la protuberancia se aísla de la célula madre por una doble pared.
  • Fisión binaria.
• Clasificación: Las levaduras verdaderas se incluyen en la subdivisión Ascomycotina, y las asporógenas en el de los hongos imperfectos. Para su clasificación se tienen en cuenta diferentes criterios: producción o no de ascosporas, y en caso de producirlas, la forma en que lo hacen.

Levaduras de Importancia Industrial

Al igual que los mohos y las bacterias, las levaduras nos afectarán beneficiosamente en ciertos procesos, pero nos serán perjudiciales en otros. Veamos cuáles son los géneros de levaduras con más importancia en la industria de los alimentos:

• Género Schizosaccharomyces: Tiene la particularidad de reproducirse por fisión binaria. Es un género que se encuentra en frutas tropicales, melazas y miel, deteriorándolas.
• Género Saccharomyces: Las especies de este género presentan generalmente células redondas, ovales o alargadas; algunas pueden formar pseudomicelio. Saccharomyces cerevisiae es la especie más utilizada. Saccharomyces fragilis y Saccharomyces lactis son capaces de fermentar la lactosa, son importantes en la leche y los productos lácteos.
• Género Zygosaccharomyces: Tiene la capacidad de crecer con altas concentraciones de solutos.
• Género Hansenula: Tiene especies semejantes a las del género Pichia. Aunque algunas especies pueden formar velo, la mayoría de ellas son fermentativas y toleran altas concentraciones de alcohol.
• Género Debaryomyces: Son redondas u ovaladas. Algunas especies crecen formando películas sobre salmueras de carne.
• Género Torulopsis: Levaduras fermentativas, redondas u ovaladas, que se reproducen por gemación multilateral y son causa de muchos problemas en las cervecerías.
• Género Candida: Es una levadura que puede formar pseudomicelio, realiza un metabolismo oxidativo y crece formando velos sobre alimentos salados y de elevada acidez, deteriorándolos. Candida lipolytica altera por lipólisis la mantequilla y las margarinas. Este género también tiene especies con acción beneficiosa sobre los alimentos.
• Género Brettanomyces: Tiene forma alargada y arqueada, participa en la fermentación de cervezas inglesas y en la belga “lambic”.
• Género Trichosporon: Crece bien a temperaturas bajas.

Tipos de Levadura y sus Aplicaciones

La levadura puede clasificarse en levadura de panadería y levadura química, pero también puede hacerse una clasificación según el proceso de descomposición de sustancias.

Levadura de Panadería

Este es el proceso que sigue la levadura con la que se elabora el pan. Gracias a esta levadura, la masa puede “subir” o “inflarse”. La levadura para pan se emplea para la elaboración de masas de pan y de pizza, precisamente porque estos dos alimentos se caracterizan por su consistencia esponjosa a la vez que firme.

Levadura Fresca

La levadura fresca, en bloque o prensada, debe conservarse siempre en la nevera porque tiene una consistencia un poco húmeda. Antes de aplicarla a la masa, la levadura fresca debe diluirse en agua tibia. Después de añadirla a la masa, y una vez que todos los ingredientes se encuentren unificados en una mezcla homogénea, debe dejarse reposar para que la levadura actúe. Después, se procede a meter la masa en el horno. La levadura fresca es la opción favorita de los panaderos más puristas. Se trata de un producto vivo que se disuelve con facilidad y que aporta un sabor más profundo y una textura más esponjosa. Es ideal para masas que fermentan lentamente, como el pan de pueblo o las hogazas artesanas.

Levadura Seca o de Panadería

La levadura seca o de panadería es la más utilizada entre los tipos de levadura para hacer pan. Implica el uso de menos cantidades que la fresca, además de que aguanta más y su fecha de caducidad es más duradera. La levadura seca se puede incorporar directamente a la masa sin necesidad de dejarla reposar con anterioridad. Una vez que se ha añadido, se mezclan bien los ingredientes. Aparte de para hacer pan, este tipo de levadura se emplea también en repostería y para la elaboración de masa de pizza y empanadas. La levadura seca es mucho más práctica para el día a día. Tiene una larga vida útil, no necesita refrigeración y se puede mezclar directamente con la harina. Su poder de fermentación es algo mayor, así que permite ahorrar tiempo sin renunciar a un buen resultado.

Masa Madre

El pan de masa madre ha cobrado especial popularidad en los últimos años. A diferencia de la levadura fresca o seca, la que se emplea para hacer el pan de masa madre no se puede adquirir en una tienda, sino que debe de crearse, a través de un meticuloso proceso. Para crear esta levadura hay que tener en cuenta tres aspectos importantes: el alimento (ya que de aquí se obtiene una parte de la levadura), la temperatura (templada) y la humedad. La masa madre se caracteriza por el empleo de un cereal integral para la elaboración de la levadura, pues es de este cereal de donde se obtienen los microorganismos. Las levaduras se encuentran en el salvado, presente en la cubierta de la harina integral.

Para la elaboración, se deben utilizar cantidades proporcionales de harina y agua. Se procede a remover los ingredientes y la mezcla resultante se deja reposar a temperatura ambiente. La elaboración de la levadura de masa madre también se caracteriza por desprender un olor avinagrado con el paso de los días, además de por la aparición de burbujas que hacen que aumente el volumen de la masa. Es aquí cuando ya se puede emplear para la elaboración de pan, aunque se recomienda combinarla con la levadura seca. Si buscas un sabor más intenso y una miga más irregular, la masa madre es lo tuyo. Aunque su preparación lleva días, su fermentación lenta crea panes únicos, con una corteza crujiente y un aroma inconfundible.

Levadura Química

La gasificación está presente en la levadura química. La levadura química es la que se utiliza tradicionalmente en las recetas de postres que se preparan en el hogar y, aunque no se recomienda para hacer pan, podría usarse en caso de “emergencia”. A través del proceso de gasificación, los alimentos preparados crecerán con el aire cuando se pongan a cocinar. La levadura química, también conocida como polvo de hornear, no es un buen sustituto de la levadura de panadería. Funciona bien para bizcochos o magdalenas, donde se busca esponjosidad sin fermentación.

Equivalencias entre Tipos de Levadura

Si alguna vez te has encontrado con una receta que usa levadura fresca y solo tienes seca, o viceversa, ¡no entres en pánico! Hay equivalencias claras entre los distintos tipos de levadura que te pueden salvar la jornada panadera. Si usas levadura instantánea, reduce la cantidad respecto a la seca común. Puedes sustituir levadura fresca por seca y al revés sin problema, siempre que ajustes las cantidades. La eterna pregunta tiene una respuesta clara: depende del uso. Así que, más que buscar una campeona absoluta, lo ideal es conocer bien los distintos tipos de levadura y saber cuándo conviene usar cada una. Como en casi todo en la cocina, el secreto está en adaptar el ingrediente.

La Fermentación en la Industria Vinícola

Lo realmente interesante de todo este asunto es que los diferentes tipos de levadura, más concretamente, las diferentes cepas de Saccharomyces que se empleen durante la elaboración, van a tener una cierta influencia en las características organolépticas finales del vino. Dentro del proceso de elaboración del vino, la parte más fundamental es la fermentación alcohólica del mosto, ya que es el momento en el que este zumo de la uva se transforma en vino. Esta transformación se produce como parte de los procesos metabólicos de ciertas levaduras que se encuentran presentes dentro de los depósitos de fermentación junto con el mosto, los hollejos, las lías, etc. Lo que hacen las levaduras en cuestión es alimentarse del azúcar y otros compuestos del mosto para obtener de ellos energía.

Levaduras en la Fermentación del Mosto

En el momento de la fermentación del mosto, en los depósitos puede haber una gran cantidad de levaduras diferentes (Rhodotorula, Candida, Pichia…), sin embargo, tan solo una de ellas sobrevivirá al proceso completo de fermentación del vino. Hablamos de la Saccharomyces cerevisiae, una levadura cuya resistencia a la presencia de alcohol y de dióxido de carbono le permite llevar a cabo la fermentación completa del vino. Y de cuyo nombre científico en latín ya podemos extraer una gran cantidad de información: Saccharo significa azúcar; myces, hongo y cerevisiae es el nombre en latín para la cerveza.

Levaduras de Poder Fermentativo Medio-Alto

Una vez que se han superado los 4-5 %Vol. de alcohol, otras especies de levaduras dominan el proceso como es el caso de Saccharomyces cerevisiae var. ellipsoideus, entre otras. Aunque en laboratorio se han llegado a alcanzar hasta 18-20 % Vol. alcohol, lo habitual es que no puedan fermentar más allá de los 13,5-14,5 % Vol. de alcohol. Dentro de este grupo se encuentran también las levaduras típicas de la segunda fermentación de vinos espumosos.

Gestión de Levaduras Seleccionadas para la Fermentación

La correcta gestión de levaduras seleccionadas para la fermentación es fundamental lograr una fermentación alcohólica estable y regular, capaz de realzar las características aromáticas de cada vino. Las levaduras seleccionadas representan una evolución técnica que ha permitido a la vinificación abandonar las incertidumbres de la fermentación espontánea. El uso de cepas seleccionadas implica un control preciso de los procesos de fermentación, lo que reduce el riesgo de interrupciones o desviaciones sensoriales indeseadas. Además, el uso de levaduras seleccionadas para la fermentación permite obtener resultados consistentes en diferentes procesos de vinificación, garantizando una calidad constante año tras año.

Elección de la Cepa

Una selección adecuada debe considerar variables como la variedad de uva, el contenido de azúcar, la temperatura de fermentación, el pH del mosto y la presencia de sustancias inhibidoras. La elección de la cepa de levaduras seleccionadas para la fermentación no puede ser genérica, sino que debe cumplir objetivos enológicos específicos. Existen cepas neutras, ideales para mantener el perfil varietal de las uvas, y cepas aromáticas, capaces de realzar las notas florales, afrutadas o especiadas. El tipo de vinificación también juega un papel importante: para fermentaciones reductoras (sin oxígeno), se prefieren cepas resistentes a la presión osmótica y capaces de sintetizar tioles varietales.

Manejo Adecuado

Una vez seleccionada la cepa de levaduras, para garantizar una fermentación óptima, es fundamental un manejo adecuado durante las fases de rehidratación, inoculación e inicio de la fermentación. La rehidratación debe realizarse en agua tibia (35-38 °C) y nunca directamente en el mosto, para evitar el choque osmótico. Es recomendable utilizar nutrientes específicos para proteger la membrana celular y favorecer la absorción de sustancias vitales. Durante la fermentación, es importante controlar la temperatura, los niveles de nitrógeno asimilable (ANO), el contenido de azúcar residual y la cinética de la fermentación.

En condiciones adversas, como bajas temperaturas o mostos muy límpidos, resulta útil complementar el inóculo con coadyuvantes de fermentación como autolisados de levadura, cáscaras celulares o derivados celulares, que pueden aportar esteroles y factores de supervivencia. Además de las cepas clásicas de Saccharomyces cerevisiae, en los últimos años, se ha generalizado el uso de levaduras no Saccharomyces en vinificaciones mixtas o secuenciales. Estas levaduras generalmente producen menos alcohol, pero producen compuestos secundarios interesantes como ésteres, ácidos orgánicos o glicerol. A menudo se inoculan al inicio de la fermentación y luego se inundan con Saccharomyces, lo que concluye el proceso alcohólico. Tecnologías como la coinoculación o la fermentación secuencial permiten una gestión más precisa del perfil sensorial, ideal para vinos innovadores o con una fuerte identidad territorial.

Vinificación de Precisión

El empleo de levaduras seleccionadas para la fermentación se integra perfectamente en el concepto de vinificación de precisión, donde cada etapa del proceso se planifica para garantizar un rendimiento constante y una calidad sensorial óptima. En el contexto de la producción orgánica o biodinámica, también se difunden levaduras seleccionadas para la fermentación natural, obtenidas sin OGM y procedentes de entornos vitivinícolas certificados. Incluso en el sector del refinamiento y la aromatización, las levaduras seleccionadas para la fermentación desempeñan un papel cada vez más importante gracias a la integración de tecnologías como las levaduras inmovilizadas, la microoxigenación y la fermentación en barrica. La elección de levaduras seleccionadas para la fermentación y su manejo adecuado son elementos clave para el éxito de cualquier proceso de vinificación. Desde la eficiencia fermentativa hasta la mejora del perfil aromático, estos microorganismos representan una verdadera herramienta enológica, capaz de transformar la materia prima en un vino estable, armonioso y distintivo.

Impacto del Estrés Oxidativo en Levaduras Enológicas

La inducción de la respuesta al estrés oxidativo en Saccharomyces cerevisiae ha sido descrita bajo numerosas condiciones fisiológicas, incluida la fermentación industrial para la producción de biomasa de levadura enológica. Se estudió la influencia de la aireación sobre los cambios de la expresión de diversos marcadores para el estrés oxidativo y se compararon los perfiles de inducción con la acumulación de numerosos metabolitos intracelulares para correlacionar la respuesta molecular con los cambios fisiológicos y metabólicos.

Se demostró además que esta respuesta oxidativa específica es significativa en el comportamiento de la levadura enológica mediante la construcción de una cepa a través de la ingeniería genética que expresa el gen TRX2 que codifica una tioredoxina, una de las defensas celulares más importantes frente a los daños oxidativos. Esta cepa modificada muestra una mejor capacidad fermentativa y menores daños debidos a oxidaciones celulares que la cepa parental tras la producción de la biomasa seca.

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