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Levaduras Termotolerantes y su aplicación en respuesta antioxidante

PROBIOTICOS & PREBIOTICOS México

Desde la antigüedad, las levaduras se han reconocido como protagonistas en la producción de alimentos y bebidas mediante la fermentación. Actualmente, son utilizadas en diferentes áreas de la biotecnología. Siendo un modelo de estudio de células eucariontes las levaduras son los microorganismos más importantes en la biotecnología. Al igual que todos los microorganismos, las levaduras presentan características específicas de acuerdo a la temperatura a la que son cultivadas.

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. Las levaduras resistentes a altas temperaturas son denominadas levaduras termotolerantes, sin embargo, no existe un valor absoluto de temperatura, ya que los límites a partir de los cuales se consideran levaduras termotolerantes varían en la literatura. 

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. Kwon et al. (2013), reportaron que la cepa termotolerante Isshatchenkia orientalis, presentó una tolerancia de hasta 96.7 gL-1 de etanol, siendo el mayor nivel de tolerancia observado en una cepa de levadura crecida a temperaturas de 40 a 45°C.

Las ventajas generales 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

La producción de biomasa de levaduras, es un proceso económicamente importante y una industria creciente en los últimos años, 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.

Los prebióticos son ingredientes de alimentos no digestibles que estimulan el crecimiento de bacterias ácido láctico y bifidógenos en el tracto gastrointestinal. 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. Los oligosacáridos de la pared celular de las levaduras han demostrado ser un prebiótico de alto valor. 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.

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. Por lo que la utilización de cepas de levaduras termotolerantes podría mejorar la eficiencia de la producción de etanol llevando a cabo la fermentación a temperaturas mayores a 40°C.

El estrés oxidativo generado por la exposición a altas temperaturas, es uno de los principales factores en la muerte de S. cerevisiae. Las ERO generadas a altas temperaturas, alteran las membranas celulares, proteínas y ADN, y causan finalmente, la muerte celular. Entre las principales características que tienen las levaduras termotolerantes, se pueden mencionar las siguientes:

i)La termotolerancia de las levaduras es una propiedad importante en aplicaciones industriales.

ii)La respuesta antioxidante es un factor importante en la termotolerancia, sin embargo, es necesario ampliar el conocimiento del efecto de la temperatura en esta respuesta, con posibles implicaciones en el uso industrial de las levaduras.

La investigación fue realizada por el Instituto de Investigaciones Químico-Biológicas.

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