Las bebidas y alimentos fermentados utilizando levaduras han sido una parte importante en la alimentación y cultura de la humanidad, ya que su uso se remonta a la antigüedad. Las levaduras y las bacterias del ácido láctico se han utilizado durante miles de años para la producción de muchos productos fermentados. Entre las levaduras, Saccharomyces cerevisiae y especies relacionadas son utilizadas ampliamente en la industria alimentaria por ser seguras (GRAS) y el término «levadura» se emplea generalmente como sinónimo de S. cerevisiae. En la industria alimentaria, las levaduras tienen un papel importante en la producción de bebidas alcohólicas, biomasa de levadura para panadería y productos derivados de la levadura (enzimas, aromas, vitaminas, etc.). Sin embargo, las levaduras en su conjunto, con al menos 2.000 especies reconocidas, tienen un potencial mucho mayor.
En la actualidad, en un contexto donde la humanidad busca una solución viable para alimentar a una población estimada de 10 mil millones de personas en el año 2050, al mismo tiempo que se pretende reducir las emisiones de gases de efecto invernadero generadas por las cadenas de producción alimentaria, numerosos investigadores se centran en este microorganismo como una herramienta clave para definir la textura, el sabor y el aroma de los alimentos del futuro.
Siendo un ingrediente básico en fermentaciones con miles de años de tradición, la levadura también es, en sí misma, un alimento
En 1920, la Fleischmann Yeast Company lanzó una campaña de «Levadura para la Salud» para promover levadura fresca envuelta con papel en forma de cubos que fueron populares hasta finales de la década de 1930. Inicialmente, se destacó la levadura como fuente de vitaminas beneficiosas para la piel y la digestión, pero su publicidad posterior afirmaba una gama más amplia de beneficios para la salud que fueron considerados engañosos por la Comisión Federal de Comercio.
Casi toda la producción y utilización de levaduras se refiere, como anteriormente se ha indicado, a S. cerevisiae, sin embargo, en la industria alimentaria, muchas otras, como Kluyveromyces lactis, Candida kefir, Candida palmioleophila, Pichia spp. y Saccharomyces boulardii, se emplean en la elaboración de queso, kéfir y koumiss. Por ejemplo, en la elaboración del queso Cremont, para darle un sabor único, se añaden una mezcla especial de levaduras (Kluyveromyces marxianus, Pichia deserticola, Pichia fermentans, Pichia manshurica, Pichia membranifaciens y S. cerevisiae). En enología, otras levaduras como Torulaspora delbrueckii, Metschnikowia pulcherrima y Lachancea thermotolerans son cada vez más habituales en las bodegas y se utilizan para evitar ciertos defectos o mejorar el perfil organoléptico de los vinos.
En la actualidad se producen diversas bebidas carbonatadas dulces utilizando métodos similares a los de la cerveza, pero con la única diferencia de que la fermentación se detiene antes, generando CO2 y solo pequeñas cantidades de etanol, pero con una cantidad considerable de azúcar residual en la bebida. La cerveza de raíz o zarzaparrilla inventada por nativos americanos y popularizada por Charles Elmer Hires, es un ejemplo. En Europa del Este, el kvas, una bebida de centeno fermentada, es apreciada por su distintivo sabor dulce-ácido, bajo contenido alcohólico y la presencia de vitaminas B, características comunes con otros productos fermentados por levaduras. La kombucha, un té fermentado endulzado, se produce mediante levaduras como Brettanomyces bruxellensis, Candida stellata, Schizosaccharomyces pombe, T. delbrueckii y Zygosaccharomyces bailii y bacterias del ácido acético. Aunque se ha afirmado que esta bebida tiene beneficios para la salud, la evidencia es limitada.
Las levaduras en su conjunto, con al menos 2.000 especies reconocidas, tienen un gran potencial
En relación con bebidas fermentadas usando la leche como materia prima, el kéfir, originario del Cáucaso, actualmente se ha extendido a nivel mundial, elaborándose a partir de granos de kéfir en los que se desarrollan una comunidad microbiana compleja, que incluye bacterias del ácido acético, levaduras (como Candida kefyr y S. cerevisiae) y varias especies de Lactobacillus. El kumis, un producto lácteo fermentado tradicional en las estepas de Asia Central, se elabora con leche de yegua o burra, y a diferencia del kéfir, se crea a partir de un cultivo iniciador líquido. Debido a que la leche de yegua contiene más azúcares, el kumis tiene un contenido alcohólico más alto que el kéfir, aunque sigue siendo suave.
El mauby, una bebida tradicional del norte del Caribe y el sur de Florida, es elaborado fermentando azúcar con las levaduras silvestres de la corteza de los árboles mabí, y que actualmente se comercializa principalmente como un refresco.
Sin embargo, siendo un ingrediente básico en fermentaciones con miles de años de tradición, la levadura también es, en sí misma, un alimento. Tan solo el contenido proteico de la biomasa de levadura puede llegar hasta el 45-50 %, complementada con una amplia variedad de vitaminas (sobre todo del complejo B), minerales y cofactores esenciales para el crecimiento. Pero estos no son los únicos motivos que respaldan los suplementos de levadura. Las levaduras también se usan en alimentos por su sabor umami similar al glutamato monosódico. La levadura nutricional es un producto hecho de células completas de S. cerevisiae secas e inactivadas. Su sabor la convierte en un sustituto vegano del queso en polvo y suele encontrarse en forma de escamas o polvo con una textura similar a la harina de maíz, usándose como aderezo para las palomitas de maíz, huevos revueltos, en purés y patatas fritas. También el extracto de levadura, obtenido por autólisis de las células, se emplea comercialmente como un aditivo alimentario para hacer con ella una pasta salada comúnmente usada en pastas untadas en sándwiches y tostadas. Estos productos, con características similares, se fabrican bajo distintos nombres, según el país, como Marmite, Vegemite, Promite, Vitam-R y Cenovis.
Numerosos investigadores se centran en este microorganismo como una herramienta clave para definir la textura, el sabor y el aroma de los alimentos del futuro
El futuro cercano
Numerosos visionarios ven en la levadura un componente alimentario fundamental para el futuro. Recientemente, la empresa emergente Yeasty cuyo objetivo es resolver los retos alimentarios del futuro mediante el poder de la economía circular, ha obtenido financiación para un proyecto cuyo propósito es aprovechar un subproducto industrial (los desechos de levaduras de los tanques de cervecería), extraer sus proteínas y convertirla en harina. Con un impresionante contenido de proteínas este ingrediente podría revolucionar las alternativas a la proteína de carne basadas en plantas, además de encontrar aplicación en galletas o quesos veganos. S. cerevisiae ya se vislumbra como un alimento idóneo para nutrir a los viajeros espaciales, según revela un estudio publicado en la revista Nature Communications (Llorente et al., 2022). A través de la vanguardista tecnología de impresión de alimentos en 3D, la levadura podría desempeñar un papel fundamental como componente esencial en una cadena de producción que logre replicar fielmente los colores, las texturas y los aromas de los alimentos que comúnmente disfrutamos hoy en día.
La agricultura animal enfrenta en la actualidad una creciente atención, especialmente en cuanto a su impacto ambiental y problemas de bienestar animal. Para reducir estos problemas, recientemente se introdujo la «agricultura celular». La agricultura celular utiliza cultivos celulares para producir productos animales sin necesidad de criar ganado, cazar o pescar. Esta tecnología genera alimentos biológicamente equivalentes o casi equivalentes a los producidos con animales. Un enfoque consiste en utilizar tecnologías de fermentación avanzada, donde levaduras, hongos y bacterias son genéticamente modificados para producir proteínas. Este método es similar a la elaboración de cerveza u otros productos tradicionales, pero con microorganismos modificados y altamente especializados que siguen las nuevas instrucciones añadidas a su código genético ya secuenciado por completo hace algunos años (Belda et al., 2019; Belda et al., 2021).
Hace treinta años, la FDA (Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos) aprobó el uso de enzimas de cuajo, ampliamente utilizadas en la fabricación de queso, pero obtenido por ingeniería genética para reemplazar las enzimas originales obtenidas de estómagos de terneros. Es funcionalmente idéntico a las enzimas originales para hacer queso, pero es más fácil y menos costoso de producir, y no depende de mamíferos.
La revolución industrial en el uso de levaduras se espera a través del desarrollo y utilización de los organismos sintéticos en desarrollo, como la nueva levadura Sc2.0, de la que se ha logrado obtener células funcionales con más del 50% de cromosomas ‘artificiales’. Este avance, destacado en 9 artículos de la revista Cell Genomics, abre la posibilidad de crear el primer organismo eucariota 100% sintético. Con un genoma completamente sintético y modificable, se espera que la levadura pueda producir una amplia variedad de moléculas, desde fármacos hasta bioplásticos, biocombustibles y, como no, tratándose de S. cerevisiae, alimentos y suplementos alimentarios (Geoffrey J. et al., 2023; Kutyna, et al. 2022).
Antonio Santos de la Sen es Dr. en Ciencias Biológicas, investigador y catedrático de microbiología en la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad Complutense de Madrid y, actualmente, dirige el grupo de investigación de Ecología y Biotecnología Microbianas de la Universidad Complutense de Madrid.
Ha trabajado en varias líneas de investigación relacionadas con la fisiología, ecología y genómica de levaduras participando como investigador principal o colaborador en más de 50 proyectos de investigación financiados por la Agencia Estatal de Investigación y diversas empresas del sector agroalimentario.
En su trayectoria de más de 25 años destaca la participación en 13 proyectos de innovación educativa y proyectos de aprendizaje servicio, la presentación de trabajos en congresos nacionales e internacionales y la publicación de más de 100 artículos en revistas científicas, capítulos de libro y de divulgación, tanto relacionados con su dimensión como investigador en microbiología, como en la divulgación de metodología y práctica docente universitaria.
Es profesor de Biotecnología Microbiana, Biofactorías y Análisis, Purificación y Prospección de Bioproductos en la Universidad Complutense de Madrid (niveles de grado y máster). En el ámbito de la docencia en otras instituciones destaca su experiencia en varios cursos y máster impartidos sobre microbiología aplicada a la cosmética y dermofarmacia en colaboración con CESIF y STANPA.
Referencias
Belda, I., Ruiz, J., Santos, A., Van Wyk N., Pretorius I.S. Saccharomyces cerevisiae. Trends in Genetics. Volume 35, Issue 12 (2019). 956-957. https://doi.org/10.1016/j.tig.2019.08.009.
Belda, I., Williams, T.C., de Celis, M. et al. Seeding the idea of encapsulating a representative synthetic metagenome in a single yeast cell. Nature Communications 12, 1599 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-21877-y
Geoffrey J. Taghon, Elizabeth A. Strychalski, Rise of synthetic yeast: Charting courses to new applications, Cell Genomics, 3, 11 (2023) 100438, https://doi.org/10.1016/j.xgen.2023.100438.
Kutyna, D.R., Onetto, C.A., Williams, T.C. et al. Construction of a synthetic Saccharomyces cerevisiae pan-genome neo-chromosome. Nature Communications 13, 3628 (2022). https://doi.org/10.1038/s41467-022-31305-4
Llorente, B., Williams, T.C., Goold, H.D. et al. Harnessing bioengineered microbes as a versatile platform for space nutrition. Nature Communications 13, 6177 (2022). https://doi.org/10.1038/s41467-022-33974-7
