2009a-2013a 005350891 universidad de guadalajara

41
2009A-2013A 005350891 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA CENTRO UNIVERSITARIO DE CIENCIAS BIOLÓGICAS Y AGROPECUARIAS Identificación molecular de levaduras de la tuba TRABAJO DE TITULACIÓN EN LA MODALIDAD DE TESIS PROFESIONAL PARA OBTENER EL TITULO DE LICENCIADO EN BIOLOGÍA PRESENTA LEONARDO ALEJANDRO RODRÍGUEZ LÓPEZ Las Agujas, Zapopan, Jalisco, Mayo del 2015

Upload: others

Post on 09-Jul-2022

1 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: 2009A-2013A 005350891 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA

2009A-2013A 005350891

UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA

CENTRO UNIVERSITARIO DE CIENCIAS BIOLÓGICAS Y

AGROPECUARIAS

Identificación molecular de levaduras de la tuba

TRABAJO DE TITULACIÓN EN LA MODALIDAD DE

TESIS PROFESIONAL

PARA OBTENER EL TITULO DE

LICENCIADO EN BIOLOGÍA

PRESENTA

LEONARDO ALEJANDRO RODRÍGUEZ LÓPEZ

Las Agujas, Zapopan, Jalisco, Mayo del 2015

Page 2: 2009A-2013A 005350891 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA

2009A-2013A 005350891

UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA

CENTRO UNIVERSITARIO DE CIENCIAS BIOLÓGICAS Y

AGROPECUARIAS

Identificación molecular de levaduras de la tuba

TRABAJO DE TITULACIÓN EN LA MODALIDAD DE

TESIS PROFESIONAL

PARA OBTENER EL TITULO DE

LICENCIADO EN BIOLOGÍA

PRESENTA

LEONARDO ALEJANDRO RODRÍGUEZ LÓPEZ

DIRECTOR DE TESIS:

Dr. José Armando Arias García

ASESORA DE TESIS:

Dra. Olivia Rodríguez Alcántar

Las Agujas, Zapopan, Jalisco, Mayo del 2015

Page 3: 2009A-2013A 005350891 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA
Page 4: 2009A-2013A 005350891 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA
Page 5: 2009A-2013A 005350891 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA

“Si una persona es perseverante, aunque

sea dura de entendimiento, se hará

inteligente; y aunque sea débil se

transformará en fuerte.”

Leonardo Da Vinci

Page 6: 2009A-2013A 005350891 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA

DEDICATORIA

A mi madre Marina Patricia López Carrillo y hermano Víctor Hugo Rodríguez López que siempre

me apoyaron en mis proyectos y en mi carrera.

Este es el resultado de la perseverancia y dedicación por lo que me hace feliz.

A mi familia en general que siempre tuvo fe en mí de que fuera alguien en la vida.

Page 7: 2009A-2013A 005350891 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA

AGRADECIMIENTOS

A todos mis maestros por su paciencia, tiempo y sus conocimientos que herede y que haré

trascender en mi vida.

A mi director de tesis, el Dr. Armando Arias García, por su dedicación, por la confianza en mí

para llevar a cabo este proyecto y por su poyo en los momentos difíciles.

A mi asesora de tesis, la Dra. Olivia Rodríguez Alcántar de la cual siempre tuve el apoyo

incondicional para ayudarme en todo momento.

A mis sinodales Dr.Conrado Soto Velazco, Dra. Josefina Casas Solís y M.C. Margarita Bonilla

Moreno, por el tiempo invertido y atenciones personalizadas que tuvieron conmigo.

A la Dra. Anne Santerre a la cual le debo mi pasión por la biología molecular y quien me apoyo

durante la fase experimental de esta tesis al facilitarme equipo faltante para mi investigación.

A mi tutor, el Dr. Ramón Reynoso Orozco por su apoyo y consejos en toda mi carrera, también

quiero agradecerle por enseñarme a seguir el buen camino de la ciencia.

Al Dr. Ricardo Solís Zamora por siempre apoyarme en todo momento durante mi investigación.

Finalmente, a todas las personas que me apoyaron en tiempos difíciles y en tiempos felices.

Page 8: 2009A-2013A 005350891 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA

i

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN........................................................................................................................................ 1

ANTECEDENTES ...................................................................................................................................... 1

1. QUÉ ES FERMENTACIÓN ........................................................................................................................ 1 1.2 MICROBIOLOGÍA Y TIPOS DE FERMENTACIONES .................................................................................... 2 1.3 IMPORTANCIA DE LAS FERMENTACIONES TRADICIONALES E INDUSTRIALES ............................................ 3 2. TUBA ................................................................................................................................................... 3 2.1 QUÉ ES LA TUBA Y SU ORIGEN ............................................................................................................. 3 2.2 CÓMO SE ELABORA LA TUBA ............................................................................................................... 4 2.3 IMPORTANCIA ECONÓMICA DE LA TUBA ................................................................................................ 5 2.4 MICROBIOLOGÍA DE LA TUBA ............................................................................................................... 5 3. LEVADURAS ......................................................................................................................................... 6 3.1 QUÉ SON LAS LEVADURAS .................................................................................................................. 6 3.2 PAPEL DE LAS LEVADURAS EN LAS FERMENTACIONES .......................................................................... 6 3.3 DIVERSIDAD DE FERMENTACIONES TRADICIONALES E INDUSTRIALES ..................................................... 7 4. IDENTIFICACIÓN DE LEVADURAS ............................................................................................................ 8 4.1 TÉCNICAS CONVENCIONALES .............................................................................................................. 8 4.2 TÉCNICAS MOLECULARES ................................................................................................................... 9

4.2.1 Secuenciación de los genes ribosomales ................................................................................. 9 4.2.2 RFLPs ...................................................................................................................................... 10 4.2.3 PCR-DGGE ............................................................................................................................. 10 4.2.4 PCR en tiempo real ................................................................................................................. 11

4.3 IMPORTANCIA DE LAS TÉCNICAS MOLECULARES ................................................................................. 11

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA..................................................................................................... 12

JUSTIFICACIÓN ...................................................................................................................................... 13

HIPÓTESIS .............................................................................................................................................. 14

OBJETIVO GENERAL ............................................................................................................................. 15

OBJETIVOS ESPECÍFICOS: ............................................................................................................... 15

MATERIALES Y METODOS ................................................................................................................... 16

1. MEDIOS DE CULTIVO: ...................................................................................................................... 16 A) YPD (Extracto de Levadura, peptona con dextrosa) ................................................................ 16 B) GPYA (Glucosa, Peptona, Extracto de Levadura con Agar) ................................................... 16 C) GPYA con cloranfenicol ........................................................................................................... 16

2. AISLAMIENTO DE CEPAS .................................................................................................................. 16 3. IDENTIFICACIÓN DE LEVADURAS POR MEDIO DE RFLPS .................................................................... 17

Page 9: 2009A-2013A 005350891 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA

ii

RESULTADOS ......................................................................................................................................... 19

DISCUSIÓN .............................................................................................................................................. 22

CONCLUSIÓN ......................................................................................................................................... 24

LITERATURA CITADA ............................................................................................................................ 25

ANEXO ..................................................................................................................................................... 32

ANEXO 1. ............................................................................................................................................. 32

Page 10: 2009A-2013A 005350891 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA

1

INTRODUCCIÓN

El arte de producir bebidas fermentadas, se ha desarrollado a través de los años y convertido

mayoritariamente en una tecnología. Las materias primas que se utilizan en las bebidas

fermentadas son sustratos ricos en azúcares, los cuales son procesados por levaduras y como

producto final etanol, a este proceso se le llama fermentación (Waites et al.,, 2001; Wainwright,

1995). Entre las fermentaciones están los que son a base de jugo de piña como el tepache, a

base de granos como el pozol, el tejuino y otros preparados como la tuba a partir de la savia de

una planta (Wiseman, 1988).

La tuba es una bebida introducida a México en el siglo XVI desde las Filipinas, adoptándola

fácilmente durante los años. Actualmente es una bebida fermentada tradicional que se vende y se

consume en los estados de Colima y Jalisco.

Las técnicas de identificación de levaduras presentes en la fermentación para la producción de

alimentos y bebidas alcohólicas y no alcohólicas utilizan frecuentemente métodos de identificación

convencionales basados en la morfología, la esporulación y actividad fisiológica de las levaduras.

El desarrollo reciente de las técnicas moleculares basadas en la PCR (Reacción en Cadena de

Polimerasa) ha proporcionado oportunidades para la identificación de cepas de levaduras y

permiten ser más específicas y con una sustancial reducción en el tiempo requerido cuando se

compara con los métodos convencionales (Ezeronye y Legras, 2008). El número de estudios

sobre la diversidad microbiológica de levaduras en savias en México y específicamente en “tuba”

es muy limitado, por lo anterior, se propone identificar las especies de levaduras presentes en una

fermentación mediante herramientas moleculares.

ANTECEDENTES

1. Qué es fermentación

La fermentación es una tecnología en los alimentos muy antigua, la cual se encuentra presente en

prácticamente todas las culturas del mundo. En la actualidad, los alimentos fermentados como el

vino, la cerveza, el pan y el yogurt se producen de manera industrial y se encuentran al alcance

de muchas personas en el mundo. Sin embargo, existen otros alimentos fermentados que se

producen en menor escala, de forma artesanal, semicomercial, o bien, sólo se consumen por

Page 11: 2009A-2013A 005350891 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA

2

ciertos grupos sociales o etnias, a esto se le conoce como "alimentos fermentados tradicionales"

(Quintero-Salazar et al., 2012). Los alimentos fermentados tienen diferentes tipos de

fermentaciones y microbiota, es por ello que se usan diferentes fermentaciones para cada tipo de

alimento. Algunos ejemplos de ellos están la fermentación alcohólica para producción de bebidas

alcohólicas o la fermentación acética para producción de vinagres, entre otras.

1.2 Microbiología y tipos de fermentaciones

La fermentación es esencialmente un proceso que se lleva a cabo en un recipiente llamado

fermentador, mediante el cual determinados sustratos que componen el medio de cultivo son

transformados por acción microbiológica en metabolitos y biomasa. En los seres vivos, la

fermentación es un proceso anaeróbico y en él no intervienen las mitocondrias, ni la cadena

respiratoria. El proceso de fermentación es característico de algunas bacterias y levaduras. El

microorganismo va aumentando su concentración en el transcurso del proceso, al mismo tiempo

que el medio se va modificando y se forman productos nuevos como consecuencia de las

actividades catabólicas y anabólicas. Los dos fenómenos, crecimiento y formación de producto,

tienen lugar durante el desarrollo del proceso simultáneamente (Merchuk, 1994).

Entre los tipos de fermentaciones se encuentran:

Alcohólica: ésta es llevada a cabo al disgregarse las moléculas de glucosa de las que la

levadura adquiere la energía necesaria para sobrevivir, obteniendo el alcohol y CO2 como

resultado de la fermentación. Este tipo de fermentación se da principalmente por levaduras

del género Saccharomyces (Tórtora, 2007).

Láctica: es una ruta metabólica anaeróbica que se da a cabo en el citosol de la célula, en

la cual se oxida incompletamente la glucosa para obtener energía y de esta reacción el

desecho que se obtiene es el ácido láctico (Tórtora, 2007).

Acética: es la fermentación bacteriana por Acetobacter, Gluconobacter, Gluconacetobacter

entre otros géneros de bacterias aeróbicas, que transforma el alcohol en ácido acético. La

fermentación acética del vino da como resultado el vinagre debido a un exceso de oxígeno

(Sengun, 2011; Tórtora, 2007).

Butírica: es la transformación de los glúcidos en ácido butírico por acción de bacterias de

la especie Clostridium butyricum en un ambiente sin oxígeno. Lleva a cabo a partir de la

Page 12: 2009A-2013A 005350891 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA

3

lactosa con formación de ácido butírico y gas. Es una de las principales características de

las bacterias del género Clostridium, aunado a la aparición de olores pútridos y

desagradables (Du, 2012).

Las fermentaciones pueden ser naturales, cuando las condiciones ambientales permiten la

interacción de los microorganismos y los sustratos orgánicos susceptibles; las artificiales, cuando

el hombre propicia las condiciones y el contacto referido (Tórtora, 2007; Merchuk, 1994). A estos

procesos naturales o artificiales se les puede dar uso para producir alimentos a nivel industrial.

1.3 Importancia de las fermentaciones tradicionales e industriales

Hoy en día, el impacto e importancia de las fermentaciones tradicionales con levaduras en

alimentos y bebidas se extienden más allá de las nociones populares como el pan, cerveza y vino.

En un contexto positivo las levaduras, contribuyen a la fermentación de una amplia gama de otros

productos básicos como bebidas fermentadas como la tuba, donde varias especies de levaduras

pueden funcionar en forma conjunta con las bacterias y los hongos filamentosos. Muchos

ingredientes de alimentos valiosos y auxiliares tecnológicos ahora derivan de las levaduras.

Algunas de estas últimas tienen una fuerte actividad antifúngica, lo que les permite ser explotadas

como nuevos agentes en el control biológico de descomposición de los alimentos. La actividad

probiótica de algunas levaduras es otra propiedad que está atrayendo cada vez más interés al

sector industrial y esto implica poder identificarlas correctamente por sus diferentes propiedades

(Fernández-Espinar et al., 2006).

2. Tuba

2.1 Qué es la tuba y su origen

El nombre y forma de preparación de la tuba fueron introducidos por los españoles a México

desde las Filipinas, junto con la palmera en el Galeón de Manila, en el siglo XVI. En ese entonces

las Filipinas también habían sido conquistadas por el imperio español y los trabajadores que

llegaron a cultivar arroz y caña de azúcar en Colima intercambiaron sus costumbres con los

habitantes de ese estado mexicano. El término Tubâ es una palabra de origen filipino, cuyo

nombre designa al líquido que emana de la savia de la palma (Cocos nucifera L.) (Velázquez-

Monreal, 2011).

Page 13: 2009A-2013A 005350891 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA

4

Cocos nucifera pertenece a la tribu Cocoeae, subfamilia Arecoideae de las Arecaceae. Se

caracteriza por presentar tallos de hasta 20 m de alto, solitarios, a menudo reclinados y con hojas

pinnadas. La inflorescencia es interfoliar, de ramificación simple con una bráctea peduncular semi-

leñosa; las flores son unisexuales, agrupadas en tríadas en la base de las ramas floríferas, con

una flor pistilada central y dos estaminadas laterales. El fruto es uniseminado, característico

principalmente por su gran tamaño (Guevara y Jauregui, 2008). El origen y domesticación de la

palma de coco es desconocido, sin embargo, se han planteado algunas teorías como la de

Harries (1978), quien señaló su posible origen en la región Pacífico-Asiática, mientras que Gunn

(2004) menciona que haya sido en América del Sur. Esta planta de la palma de coco, se da

principalmente en zonas costeras, en la que florece todo el año, por lo que, siempre es posible la

producción de tuba. Sin embargo, estas producen cantidades menores de néctar durante abril y

mayo, por lo que su producción disminuye en estos meses y su elaboración es más difícil de lo

habitual (Ohler, 1986).

2.2 Cómo se elabora la tuba

La tuba se obtiene por la fermentación natural de la savia (también nombrada néctar o agua miel)

obtenida de la inflorescencia de la palma de coco, que después del proceso de fermentado y de

cocción queda lista para consumirse como una bebida natural, dulce, nutritiva y energética

(Velázquez-Monreal, 2011).

Para extraer la savia se aprovechan las inflorescencias tiernas que están cubiertas por la espata

(bráctea amplia). Lo primero que se hace es doblar el eje de la espata para que la savia salga de

un corte que mide entre tres y cinco centímetros. El doblez debe hacerse con las precauciones

debidas para no romper el racimo floral. Una vez hecho esto se tira de la punta de la espata hacia

abajo para que la savia salga rápidamente y se colecte. Este proceso se hace de una a dos veces

al día durante dos semanas. Para evitar que la espata se abra, se amarra con un lazo. La calidad

del producto depende de la limpieza y renovación de los depósitos donde se colecta esta savia

(Granados-Sánchez y López-Ríos, 2002).

Entre las características principales de la savia de la palma de coco, se encuentra que su color

pardo a blanquecino es debido al desarrollo de microorganismos, los cuales desencadenan la

fermentación después de 5 horas de ser cosechada. Si la tuba es dejada sin moverse durante 8

días, se convierte en un vinagre muy útil en uso doméstico o también sirve para elaborar

aguardiente. Además, la tuba es rica en azúcares en niveles de hasta 90 g/l, los cuales se

Page 14: 2009A-2013A 005350891 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA

5

fermentan por acción de los microorganismos. Contiene vitamina C, fósforo, aminoácidos y

minerales, es auxiliar contra la gastritis, y se ha mencionado que presenta actividad contra

parásitos (Velázquez-Monreal, 2011; Ezeronye y Legras, 2008).

La fermentación de la savia de coco se lleva a un punto de ebullición durante unos minutos para

detener el proceso de fermentación y que no se convierta en vinagre. Lo anterior, permite ofrecer

el producto por vendedores que se desplazan en la ciudad y así poder comerciarla en su punto

óptimo de venta (Velázquez-Monreal, 2011).

2.3 Importancia económica de la tuba

La tuba se consume regularmente en otras partes del mundo, como Ghana, Filipinas, Malasia y

Sudáfrica (Velázquez-Monreal, 2011). En África se conoce como “legmi”, en la India del Sur como

“kallu”, mientras que en Borneo tiene los nombres de “bahar” y “goribon” (Jespersen, 2003).

En la actualidad México cuenta con una producción y comercialización de la tuba en regiones

costeras del Pacífico, principalmente en los estados de Colima, Guerrero y Michoacán (Granados-

Sánchez y López-Ríos, 2002). La importancia del estudio de la tuba se ha expandido no solo en

nuestro país sino a otros continentes como África, siendo el continente con más estudios

microbiológicos en este tipo de bebidas.

2.4 Microbiología de la tuba

Se ha utilizado la savia de otras especies de palmas como sustrato para el crecimiento de

microorganismos y la producción de otras bebidas fermentadas. En África se utiliza la especie de

palma Elaeis guinneesis para la producción del vino de palma (Amoa-Awua et al., 2006). Este vino

contiene de 3 a 4 % de alcohol, dependiendo de la etapa de fermentación en la que se consume

(Ezeronye y Legras, 2008).

La fermentación es inmediatamente después de la colección, debido a las levaduras presentes en

el aire. A menudo, este proceso se estimula por la levadura residual presente en el envase donde

se colecta (de tuba anteriormente almacenada ya que no se lavan), y por microorganismos

asociados que son principalmente levaduras de la especie Saccharomyces cerevisiae, bacterias

ácido lácticas y ácido acéticas, lo cual indica que el inicio de la fermentación es múltiple (Stringini

et al., 2009).

Page 15: 2009A-2013A 005350891 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA

6

Algunos estudios de calidad microbiológica, producción de vino de palma y diversidad entre

especies de levaduras (Agu et al., 1999; Uzochukwu et al., 1999; Amoa-Awua et al., 2006; Ogbulie

et al., 2007; Ciani et al., 2012) afirman que la fermentación se da mediante la inoculación por

medio de vectores como son los insectos que visitan la palma. Por ejemplo la mosca de la fruta

Drosophila melanogaster (Meigen, 1830), que caminan en el tallo y espata recolectando varias

especies de levaduras. Algunas especies de los hongos y levaduras identificadas en la

fermentación de la savia de la palma incluyen a Schizosaccharomyces pombe (Linder 1893),

Pichia pastoris (Phaff 1956) y algunos miembros de los géneros Candida y Saccharomyces (Ciani

et al., 2012).

3. Levaduras

3.1 Qué son las levaduras

Las levaduras son hongos unicelulares microscópicos que suelen ser de forma esférica, ovoide,

elipsoide o alargada. Algunas especies bajo ciertas condiciones son dimórficos, es decir

presentan un talo pseudomicelial. El tamaño de éstas últimas, oscila de 1 a 9 µm de ancho y de 2

a más de 20 µm de longitud según la especie, nutrición, edad y otros factores (Carlile et al., 2001).

3.2 Papel de las levaduras en las fermentaciones

Las levaduras y productos derivados de estas contribuyen al sabor de los alimentos y aroma o

bien, sirven como biocatalizadores que llevan a cabo la fermentación o biotransformación de los

componentes de los alimentos produciendo de este modo una variedad de productos con

características deseables. El uso de las levaduras y los productos derivados de ellas tales como:

agentes saborizantes y biocatalizadores para carnes comestibles, pan, otros productos de

panadería, quesos, margarina, sabores, yogures, kefirs, otros productos lácteos fermentados,

alimentos para animales, bebidas alcohólicas, perfumes, sabores frutales, productos de soja,

derivados fermentados granos de cacao, té fermentado, jarabes fermentados, encurtidos, sidras,

vinagres, y una gran variedad de otros alimentos y bebidas fermentadas, las hacen importantes

para su uso en el sector industrial alimentario (Abbas, 2001, 2003, 2004).

Las levaduras también se han aprovechado como fuente de colorantes, vitaminas, antioxidantes y

como suplementos para sus atributos nutracéuticos o promotoras de la salud (Fernández-Espinar

et al., 2006). Algunas especies de levaduras ampliamente utilizadas para obtener estos productos

Page 16: 2009A-2013A 005350891 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA

7

pertenecen a los géneros Saccharomyces, Candida, Debaryomyces, Geotrichum, Hansenula,

Kloeckera, Kluyveromyces, Pichia, Schizosaccharomyces, Sporobolomyces, Yarrowia y

Zygosaccharomyces, por nombrar sólo unos pocos (Fernández-Espinar et al., 2006).

3.3 Diversidad de fermentaciones tradicionales e industriales

Entre los principales tipos de fermentación tradicional se encuentran los que son a base de

cereales como el maíz, del cual se elabora el pozol y el tejuino, mientras que de la cebada se

hace la cerveza. Entre otros sustratos para la fermentación se encuentran las que son a partir de

frutas como las uvas, de la cual se obtiene vino; del jugo piña el tepache, del jugo del Agave

tequilana el tequila y del jugo de la manzana la sidra (Wiseman, 1988). Finalmente los que son a

base de savias, como la tuba que proviene de la palma cocotera (Velázquez-Monreal, 2011).

Las fermentaciones industriales se llevan a cabo en fermentadores o bioreactores. En estos

fermentadores el sustrato es convertido a un compuesto o metabolito con la ayuda de un

microorganismo (Waites, 2001). Existen diferentes tipos de fermentaciones industriales como

son:

La fermentación discontinua (“batch”) puede ser considerada como un "sistema cerrado". Al

inicio de la operación se añade la solución esterilizada de nutrientes y se inocula con el

microorganismo. Se debe controlar la temperatura, el oxígeno y el pH (Waites, 2001).

La fermentación alimentada (fed-batch) es cuando los sustratos se añaden escalonadamente a

medida que progresa la fermentación. La formación de muchos metabolitos secundarios

disminuye debido a la cantidad de glucosa que está en el medio (efecto glucosa), por esta razón

en este tipo de fermentación los elementos críticos de la solución de nutrientes se añaden en

pequeñas concentraciones al principio del proceso y continúan añadiéndose en pequeñas dosis

durante la fase de producción (Waites, 2001).

Finalmente la fermentación continua se establece en un sistema abierto. La solución nutritiva

estéril se añade continuamente al tanque de fermentación (biorreactor) y una cantidad equivalente

de la solución utilizada de los nutrientes con los microorganismos, se saca simultáneamente del

sistema (Waites, 2001).

Page 17: 2009A-2013A 005350891 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA

8

Todos estos tipos de fermentaciones dan pauta a producir diferentes productos dependiendo la

levadura que se inocule en el medio, ya que cada especie de éstas varía las características de las

fermentaciones, es por ello que es importante la identificación de cada una.

4. Identificación de levaduras

4.1 Técnicas convencionales

En la actualidad se cuenta con diversos métodos de identificación para levaduras, los cuales

varían en tiempo, especificidad, sensibilidad y costos (Freydiere, 1997). El estudio morfológico

comprende la evaluación de características de la colonia tales como: color, textura, topografía de

la superficie, bordes, presencia o ausencia de hifas, pseudohifas, cápsula, blastoconidias,

artroconidias, ballistoconidias, entre otras (Barnett et al., 1990).

La identificación fisiológica y bioquímica de las levaduras se elabora mediante el uso de medios

diferenciales (por nutrientes o pH) los cuales han permitido definir el patrón catabólico que

presenta un género o especie. Entre los estudios más frecuentes se encuentran: los de

fermentación a partir de glucosa, galactosa, maltosa y sacarosa, otros son los medios de

asimilación como: glucosa al 50 %, glucosa al 60 %, formación de almidón, reacción de diazonium

azul, medio con metanol y medio con etanol. De este tipo de estudios se han derivado los ensayos

de asimilación (auxonograma-degradación aeróbica) y fermentación (zimograma-degradación

anaeróbica) de carbohidratos para la identificación de levaduras. En el auxanograma, la

asimilación del azúcar se detecta por el crecimiento visible y cambio en el indicador de color que

se utiliza en el medio de cultivo, mientras que en el zimograma, el producto se detecta a través de

la producción de gas (hidrógeno y anhídrido carbónico). Los patrones de asimilación y

fermentación de muchos géneros y especies se encuentran disponibles en la literatura los cuales

son utilizados para su comparación, estas técnicas han sido empleadas por diferentes autores

para identificar levaduras (Ginnis, 1980; Hoog, 1995; Fisher y Cook, 1998).

Otro ejemplo de prueba fisiológica es la prueba de ureasa debido a que algunos géneros como,

Cryptococcus, Rhodotorula y Trichosporon son bastante comunes y difíciles de diferenciar,

pueden caracterizarse conociendo la capacidad de la levadura de hidrolizar la molécula de urea

en dos moléculas de amonio por la acción de la enzima ureasa; esto genera un incremento del pH

del medio y en consecuencia un cambio de color del mismo, un ejemplo de especie usada en esta

prueba de identificación es Cryptococcus skinneri (Phaff y Souza 1962, Mac-Faddin, 1980,

Page 18: 2009A-2013A 005350891 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA

9

Magalhães et al., 2008, Fisher y Cook, 1998). A partir de los constantes avances en biología

molecular se han desarrollado técnicas para la identificación de levaduras más exactas.

4.2 Técnicas moleculares

Las técnicas moleculares que existen actualmente para identificar levaduras fueron desarrolladas

como una alternativa a las pruebas morfofisiológicas tradicionales y para obtener una rápida y

exacta identificación. Entre las más utilizadas son: secuenciación de las regiones ribosomales,

(D1/D2 del gen 26S), el estudio del polimorfismo de los fragmentos de restricción (RFLP)

principalmente la región ribosomal ITS-5.8S, la cual es la más usada para identificar levaduras. En

esta última, los productos de amplificación de la región ITS-5.8S que tengan diferente tamaño

corresponderán a diferentes especies; en caso de que los fragmentos amplificados sean del

mismo tamaño es necesario recurrir a la digestión de estos fragmentos para poder identificarlos

definitivamente. El tamaño de los fragmentos resultantes se determina por comparación con

marcadores apropiados para así diferenciarse de entre otros individuos (Dlauchy et al, 1999). La

técnica de electroforesis en gel con gradiente de desnaturalización (PCR-DGGE) empleando

iniciadores universales para complementar la técnica RFLP y la PCR en tiempo real, nos ahorra

bastante tiempo al saber que en ese momento tenemos la amplificación del fragmento deseado

(Fernández-Espinar et al., 2006).

4.2.1 Secuenciación de los genes ribosomales

Los genes ribosomales (5.8S, 18S y 26S) se agrupan en conjunto formando unidades de

transcripción que se repiten en el genoma de entre 100 y 200 veces. En cada unidad de

transcripción existen otras dos regiones, los espaciadores internos transcritos (ITS) y los externos

(ETS), regiones que se transcriben pero no se procesan. A su vez, las unidades que codifican

están separadas por los espaciadores intergénicos, también llamados NTS. El gen 5S no se

incluyen en la unidad de transcripción descrita anteriormente, pero se encuentra adyacente en la

misma unidad de repetición en tándem en el caso de las levaduras. Los genes ribosomales 5.8S,

18S y 26S, así como las ITS y NTS, representan herramientas fundamentales para establecer las

relaciones filogenéticas y para identificar las especies debido a las secuencias conservadas que

se encuentran allí (Kurtzman y Robnett, 1998).

Este método, se basa en la obtención y comparación de las secuencias de ácidos nucleótidos de

estas regiones génicas que codifican el ribosoma. Las dos regiones más utilizadas son las que

Page 19: 2009A-2013A 005350891 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA

10

corresponden a los dominios D1/ D2 situados en el extremo 5' del gen 26S (Kurtzman y Robnett,

1998) y la secuencia del gen ribosomal 18S (James et al., 1997). La disponibilidad de secuencias

en la base de datos del Genbank, especialmente en el caso de la región D1/D2 de 26S de genes,

hace que esta técnica sea muy útil para determinar levaduras desconocidas, y para ello se

considera el porcentaje de homología de sus secuencias (Kurtzman y Robnett, 1998).

4.2.2 RFLPs

La técnica de RFLP de las regiones ITS-5.8S, se desarrolló como una alternativa de identificación

de levaduras de manera rápida para su utilización en la industria. Esta herramienta ha sido

utilizada por diferentes autores para identificar levaduras aisladas de diferentes fuentes como:

mostos de vinos (Espinosa, 2002; Las Heras-Vázquez, 2003; González et al., 2006; Hierro, 2006),

sidra (Coton, 2006), jugo de naranja (Arias, 2002), miel (Carvalho, 2005), cerveza de sorgo

(Naumova, 2003), masa (Pulvirenti, 2001), productos lácteos (Caggia, 2001; Vasdinyei, 2003) y en

muestras clínicas para la identificación de levaduras y hongos patógenos (De Llanos, 2004, 2006;

Tappia-Tussell et al., 2006).

Este método de identificación más simple se desarrolló en paralelo, basado en la amplificación por

PCR de las regiones del ADN ribosomal y cortándolo usando enzimas de restricción. Esta técnica

se llama “polimorfismos en la longitud de los fragmentos de restricción” (Restriction Fragment

Length Polymorphism) (RFLPS), la cual se refiere a secuencias específicas de nucleótidos en

el ADN que son reconocidas y cortadas por las enzimas de restricción y que varían entre

individuos de una especie (Dlauchy et al., 1999). Una forma de reconfirmar el método es el uso de

la técnica PCR-DGGE sin conocer previamente la especie ya que con ella se pueden distinguir

mutaciones en organismos estrechamente relacionados.

4.2.3 PCR-DGGE

La técnica de huella genética basada en la amplificación PCR y en gel electroforesis con gradiente

desnaturalizante (Denaturing Gradient Gel Electrophoresis, DGGE), se introdujo en la ecología

microbiana. La separación de los amplicones de ADN se basa en la disminución de la movilidad

electroforética de una molécula de ADN de doble cadena en geles de poliacrilamida que

contienen un gradiente lineal de desnaturalizantes de ADN (una mezcla de urea y formamida). La

movilidad de la molécula se retarda en la concentración a la que las hebras de ADN se disocian.

El ADN se amplifica específicamente por PCR usado por grupos particulares de cebadores

Page 20: 2009A-2013A 005350891 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA

11

universales. Los fragmentos de PCR que se corrieron en el gel desnaturalizante se pueden aislar

a partir del gel y se pueden utilizar en las reacciones de secuenciación para la identificación de

especies (Fernández-Espinar et al., 2006). Para el ahorro de tiempo en amplificación de PCR se

recomienda utilizar la técnica PCR en tiempo real, debido a que con ella se tiene la certeza de

que se está amplificando dicha región en ese momento, y se puede trabajar en conjunto con

RFLPs.

4.2.4 PCR en tiempo real

En el PCR en tiempo real, los productos de amplificación se observan en una gráfica cuando se

llevan a cabo la PCR. La técnica se basa en la detección y cuantificación de una sonda

fluorescente cuya señal aumenta en proporción directa a la cantidad de producto de PCR en la

reacción. El proceso, se lleva a cabo en un termociclador que tiene un sistema de detección capaz

de capturar y cuantificar la señal emitida por el donante (ADN con sonda) al final de cada ciclo

para cada muestra. La información obtenida se representa como una curva de amplificación que

proporciona información de la cantidad de ADN que se amplifica. Este número de ciclo se

denomina ciclo umbral (Ct) y es inversamente proporcional al número de copias de la muestra

(cantidad de ADN). Por lo tanto, se puede utilizar para evaluar la cantidad inicial de la muestra

numéricamente (ADN o células) con gran precisión, dentro de una amplia gama de

concentraciones (Fernández-Espinar et al., 2006).

4.3 Importancia de las técnicas moleculares

Debido a la trascendencia de las levaduras en los procesos de fermentación, es necesario

identificarlas por lo que se debe contar con una técnica rápida, confiable y económica para ello.

Las técnicas morfofisiológicas convencionales son tardadas ya que requieren de la realización de

muchas pruebas para lograr una correcta identificación, poco reproducibles y en ocasiones

conducen a una identificación errónea (Esteve-Zarzoso et al., 1999).

Page 21: 2009A-2013A 005350891 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA

12

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Las técnicas moleculares actualmente se utilizan para la identificación de organismos a nivel

especie, gracias a su especificidad y rapidez, se han utilizado para la identificación de levaduras

en el área alimentaria. Debido al papel que desempeñan las levaduras en la tuba como el aroma,

sabor y grado de fermentación es importante identificar cuales participan ya que se conoce poco

sobre las especies de levaduras que están implicadas en este proceso fermentativo. Por lo

anterior se propone determinar la diversidad de especies de levaduras presentes en la

fermentación de la savia de palma (Cocos nucifera) para la obtención de la tuba mediante

técnicas moleculares.

Page 22: 2009A-2013A 005350891 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA

13

JUSTIFICACIÓN

En una fermentación natural para la producción de la tuba, cooperan una gran variedad de

especies de levaduras. Aun cuando ya se han realizado algunos estudios de diversidad

microbiológica, estos han sido con técnicas morfológicas y bioquímicas, las cuales requieren de

más tiempo y son menos exactas, en comparación con las técnicas moleculares, que son más

rápidas y no dependen del ambiente. Por ello se propone, conocer las especies de levaduras que

participan en esta fermentación, mediante la utilización de dichas técnicas para así poder obtener

información sobre la diversidad de especies presentes en la tuba para futuros trabajos de

investigación.

Page 23: 2009A-2013A 005350891 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA

14

HIPÓTESIS

Existe una alta diversidad de especies y cepas de levaduras en el proceso de fermentación de la

tuba, sin embargo, es probable que Saccharomyces cerevisiae sea la que predomine y la que

realice la fermentación.

Page 24: 2009A-2013A 005350891 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA

15

OBJETIVO GENERAL

Determinar la diversidad de especies de levaduras presentes en la bebida fermentada tuba a

través de técnicas moleculares (RFLP).

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

1. Aislar cepas de levaduras a partir de la bebida fermentada tuba procedente del estado de

Colima y que se ofrece para su venta en el estado de Jalisco.

2. Realizar una caracterización genética molecular de las cepas de levaduras aisladas de

tuba.

3. Identificar las cepas de levaduras por medio de la comparación de patrones de restricción

de la región génica ITS-5.8S

Page 25: 2009A-2013A 005350891 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA

16

MATERIALES Y METODOS

1. Medios de cultivo:

A) YPD (Extracto de Levadura, peptona con dextrosa)

Se preparó medio de cultivo YPD con 10 g de extracto de levadura, 20 g de peptona

bacteriológica, 20 g de glucosa, disueltos en 1 L de agua destilada y se esterilizó en autoclave a

121 °C durante 20 minutos.

B) GPYA (Glucosa, Peptona, Extracto de Levadura con Agar)

El medio GPYA se preparó con 5 g de extracto de levadura, 5 g de peptona bacteriológica, 40 g

de glucosa, 20 g de agar bacteriológico disueltos en 1 L de agua destilada y posteriormente se

esterilizó en autoclave a 121 °C durante 20 minutos.

C) GPYA con cloranfenicol

Al medio GPYA, se le añadió cloranfenicol a una concentración 50 µg/mL al medio, para inhibir el

crecimiento bacteriano.

2. Aislamiento de cepas

Se obtuvo una muestra de tuba que se ofrecía en el tianguis del municipio de Tonalá (proveniente

de colima). Posteriormente se refrigero a 4 °C para evitar que se fermentara hasta su análisis que

fue al día siguiente. El aislamiento de levaduras se hizo mediante diluciones seriadas de la

muestra de tuba procedente del estado de Colima. Para ello, se utilizó 1 mL de tuba y se diluyó

con 9 mL de agua destilada estéril para obtener una dilución 1:10. Por medio de diluciones

seriadas se obtuvo una dilución final de 1:10,000. Se inocularon cajas con medio GPYA con

cloranfenicol con 50 µL de las dos últimas diluciones y se distribuyeron en la superficie del medio.

Después de la incubación durante 2 a 4 días a una temperatura de 28 °C, se aislaron las distintas

colonias al azar, en cajas de Petri con medio PGYA sólido adicionado con antibiótico, cada caja se

dividió en 2 secciones rotuladas con el número de muestra (cada sección para una especie de

levadura aislada) para poder hacer biomasa y preservar gran cantidad de muestra en 700 µL de

glicerol al 20 % en 100 tubos Eppendorf cada uno para una colonia aislada a -20 °C para su

uso posterior.

Page 26: 2009A-2013A 005350891 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA

17

3. Identificación de levaduras por medio de RFLPs

Para la identificación molecular de las cepas de levaduras, se realizó una extracción de ADN

según Querol et al., (1992) su principio es romper la pared celular por medio de la enzima

zimoliasa. Primero se produjo biomasa de cada una de las levaduras aisladas en cajas de petri

con medio solido de GPY o YPD, se Incubó durante toda la noche a 30 °C (modificación del

protocolo original). Se extrajo un poco de biomasa (2 asas) del medio con un asa y se colocó cada

una de las muestras en tubos Eppendorf de 1.5 mL con agua destilada estéril, se centrifugó a

12,000 rpm durante 3 minutos a 24 °C, seguido de esto se decantó y resuspendió el pellet con 1

mL de agua destilada estéril, se agitó, se disolvió con el vórtex y se centrifugó en las mismas

condiciones. Se decantó y resuspendió el pellet en 500 µL de Solución 1 (Sorbito 0.9 M, EDTA 0.1

M), se añadieron 4 µL de una solución de Zimoliasa 20T (mg/mL), después se agitó en vórtex por

2 minutos. Se incubó a 37 °C durante 20 minutos para después centrifugar a 12,000 rpm durante

3 minutos, se decantó y resuspendió el pellet en 500 µL de Solución 2 (50 mM Tris HCl, 20 mM

EDTA). Se añadieron 13 µL de una solución SDS al 10 % (agitar lentamente para evitar burbujas).

Se incubó a 65 °C durante 5 minutos. Se añadió 200 µL de acetato potásico 5 M y se agitó

suavemente moviendo el tubo 2 o 3 veces, se dejó en hielo (gradilla congelada) durante 10

minutos. Se centrifugó a 14,000 rpm durante 15 minutos a 4 °C. Manteniéndolo en hielo (gradilla

congelada). Se pasó el sobrenadante a otro tubo Eppendorf que contenía 700 µL de isopropanol.

Se agitó suavemente y se dejó a temperatura ambiente durante 10 minutos. Se centrifugó a

12,000 rpm durante 10 minutos. Se decantó y se lavó con 500 µL de etanol al 70 %. Se centrifugó

a 12,000 rpm durante 5 minutos y se decantó. Secamos el alcohol con la ayuda de una punta de

pipeta amarilla. Se colocaron los tubos Eppendorf abiertos 1 hora a 37 °C para secar el ADN

(modificación del protocolo original), o bien se podían dejar 20 minutos en campana de

desecación con vacío. Se resuspendió el pellet en 18 µL de HPLC y almacenó a -20 °C.

Seguido de esto se hizo una cuantificación para ver la concentración y pureza del ADN para

después ajustar a 50 ng/µl cada muestra. Se determinó la lectura a 260 nm en un

espectrofotómetro (HINOTEK) para conocer la cantidad de ADN obtenido de cada una de las

cepas aisladas. Así mismo se determinó la calidad de ADN al obtener la lectura en el espectro a

280 nm y con ello la relación 260 nm/280 nm.

Posteriormente, se amplificó la región que incluye el gen ribosomal 5.8S y las regiones

intergénicas ITS1 e ITS2 con los oligonucleótidos ITS1 e ITS4 (White et al., 1990). La reacción en

cadena de la polimerasa de amplificación, se realizó con un termociclador Techne (TC-3000), de

Page 27: 2009A-2013A 005350891 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA

18

acuerdo a las condiciones de amplificación propuestas por Silva-Filho et al., (2005) a una

temperatura de calentamiento inicial de 94 °C durante 5 minutos, seguido de 40 ciclos de 94 °C

durante 15 s, 55 °C durante 45 s y 72 °C durante 90 s, con una extensión final a 72 °C durante 6

minutos. Los 100 productos de PCR se visualizaron mediante electroforesis en geles de agarosa

al 1.4 % (se elaboraron 4 geles en total), y se estimó el tamaño de los productos de PCR por

comparación del marcador estándar de “100-pb ADN ladder” marca invitrogen.

Cada uno de los productos de PCR de la región 5.8S-ITS fueron digeridos por separado con las

enzimas de restricción HhaI, HaeIII y HinfI, para obtener los polimorfismos de los fragmentos de

restricción (RFLP) (Esteve-Zarzoso et al., 1999) y las bandas se separaron por electroforesis en

geles de agarosa al 3 % en solución TAE (Tris-acetato-EDTA) 1X y se visualizaron con luz UV

(ultravioleta) tras la tinción con gelred (0.5 µg/µL). Como marcador de peso molecular se utilizó el

de 100 pb. Con los geles se obtuvieron los patrones de restricción de cada cepa con las tres

enzimas de restricción y estos se compararon con los de la base de datos de la Universidad de

Valencia - CSIC (http://www.yeast-id.com/) para su determinación a nivel de especie y/o género.

Page 28: 2009A-2013A 005350891 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA

19

cepa Cantidad Pureza cepa Cantidad Pureza cepa Cantidad Pureza cepa Cantidad Pureza

1 1167.50 1.91 26 637.50 1.9 51 257.50 1.45 76 760.00 1.60

2 1280.00 2.12 27 915.00 1.7 52 200.00 1.74 77 627.50 1.62

3 775.00 1.72 28 832.50 1.71 53 190.00 1.36 78 480.00 1.54

4 607.50 1.85 29 562.50 1.9 54 300.00 1.85 79 632.50 1.72

5 652.50 1.76 30 842.50 2.39 55 337.50 1.85 80 642.50 1.63

6 662.50 1.62 31 477.50 1.80 56 297.50 1.31 81 475.00 1.98

7 407.50 1.73 32 845.00 1.82 57 302.50 1.53 82 755.00 1.59

8 490.00 1.83 33 850.00 1.87 58 330.00 1.48 83 452.50 1.63

9 360.00 1.82 34 855.00 1.83 59 250.00 1.79 84 360.00 1.69

10 645.00 1.94 35 905.00 1.69 60 1190.00 1.60 85 245.00 1.66

11 760.00 1.94 36 752.50 1.55 61 837.50 1.54 86 295.00 2.00

12 1017.50 1.92 37 645.00 1.68 62 375.00 1.55 87 372.50 1.52

13 1330.00 1.60 38 832.50 1.80 63 367.50 1.58 88 402.50 1.66

14 365.00 1.76 39 575.00 1.84 64 655.00 1.45 89 317.50 1.61

15 430.00 1.81 40 717.50 1.97 65 837.50 1.68 90 342.50 1.71

16 665.00 1.77 41 195.00 2.11 66 592.50 1.53 91 357.50 1.81

17 797.50 1.93 42 505.00 2.08 67 317.50 1.49 92 777.50 1.59

18 1015.00 1.95 43 645.00 1.87 68 345.00 1.82 93 577.50 1.47

19 675.00 1.70 44 547.50 2.05 69 247.50 1.71 94 375.00 1.95

20 702.50 1.64 45 295.00 1.90 70 200.00 1.74 95 697.50 1.51

21 815.00 1.62 46 317.50 1.79 71 262.50 1.69 96 267.50 1.51

22 1142.50 1.75 47 357.50 1.88 72 370.00 1.78 97 622.50 1.99

23 910.00 2.08 48 682.50 1.74 73 592.50 1.61 98 375.00 1.97

24 745.00 2.10 49 515.00 1.49 74 580.00 1.65 99 1522.50 1.79

25 660.00 1.75 50 227.50 1.78 75 497.50 1.73 100 465.00 1.65

RESULTADOS

Con base en la muestra de la tuba obtenida, se aislaron y purificaron 100 cepas de levaduras en

medio de cultivo GPYA con cloranfenicol. Los resultados de la cuantificación y pureza del ADN se

muestran en la tabla 1. En general, se obtuvieron buenas cantidades de ADN según índices de

control de pureza de Maniatis et al., (1982) y variaron desde 195 ng/µL hasta 1522 ng/µL. En

cuanto a la pureza se observó que la relación 260 nm/280 nm varía desde 1.45 hasta 2.12,

indicando que las muestras variaron de calidades siendo el 25 % de calidad baja y el 75 % calidad

excelente según el parámetro de Maniatis et al., (1982).

El resultado del tamaño de los productos de PCR fue de 565 y 750 pb, sólo en 4 cepas no fue

posible amplificar la región génica. Con la digestión del producto de PCR mediante las

endonucleasas, se obtuvieron dos patrones de restricción que se muestran en la tabla 3. Al

comparar los patrones de restricción obtenidos con los de la base de datos de la Universidad de

Valencia - CSIC (http://www.yeast-id.com/) para su determinación, se logró identificar que los

patrones observados correspondieron a las especies Cryptococcus skinneri y Candida boidinii

(tabla 2).

Tabla 1. Cantidad de ADN obtenida (ng/µL) de las cepas aisladas de la tuba y la pureza del ADN se obtuvo a razón de 260 nm/280 nm obteniendo un buen control de pureza del 75 % total de las muestras.

Page 29: 2009A-2013A 005350891 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA

20

Especie de levadura

identificada

AP (pb)

Fragmentos de restricción (pb)

Hha I Hae III Hinf I

Cryptococcus skinneri 565 260+200 400+110 220+150+120+60

Candida boidinii 750 350+310+ 90 700 390 + 190 + 160

Tabla 2. Identificación de las cepas de levaduras aisladas de la tuba y tamaño de la región génica ITS-5.8S amplificada por PCR y los fragmentos de restricción obtenidos después de la digestión con las endonucleasas Hha I, Hae III y Hinf I.

Para determinar la predominancia las especies identificadas en la fermentación, se realizó en

base a la frecuencia de los patrones de restricción, se observó que el 72 % de las cepas

corresponden a la especie Cryptococcus skinneri mientras que el 28 % correspondieron a

Candida boidinii (figura 1).

Fig. 1 Frecuencia de los patrones de restricción de las cepas de levaduras aisladas en la tuba.

Cryptococcus skineri Candida boidinii

Page 30: 2009A-2013A 005350891 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA

21

Tabla 3. Se muestra en la primera columna el tamaño del amplificado por medio de la PCR, en las siguientes tres columnas se muestra los tamaños en pares de bases de los fragmentos de restricción obtenidos con cada una de las enzimas de restricción, en la penúltima columna se muestra la especie correspondiente a los RFLPS, finalmente en la última columna se muestra el porcentaje encontrado de cada una de las especies

.

Producto

de PCR

(pb)

Fragmento de restricción (pb)

Especie

Frecuencia (%)

Hha I

Hae III

Hinf I

565 260+200 400+110 220+150+120+60 Cryptococcus

skinneri 72

750 350+310+

90 700 390 + 190 + 160 Candida boidinii 28

Page 31: 2009A-2013A 005350891 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA

22

DISCUSIÓN

La importancia económica y cultural de la tuba en estados costeros como Jalisco, Colima,

Guerrero y Michoacán, es algo que no se debe ignorar ya que en Ghana, Filipinas, Malasia y

Sudáfrica se consume normalmente y es fuente de ingresos y aprovechamiento de la palma de

coco (Velázquez-Monreal, 2011). Los estudios que se han hecho en el vino de palma como el de

Ouoba et al., (2012) registran la presencia de Saccharomyces cerevisiae y a especies de los

géneros Arthroascus, Candida Galactomyces, Hanseniaspora, Issatchenkia, Kodamaea,

Schizosaccharomyces, Trichosporon, y Trigonopsis. Mientras que Amoa-Awua et al., (2007)

reportan que de 188 muestras aisladas solo cinco de ellas no corresponden a la especie

Saccharomyces cerevisiae, de entre estas cinco fueron Candida krusei y Kloechera apiculata las

otras tres no pudieron ser identificadas. En el presente estudio se identificaron dos especies

diferentes de levaduras en la muestra de tuba con diferentes prevalencias, Candida boidinii con 28

% y Cryptococcus skinneri con 72 %.

Con la caracterización genética molecular de las cepas de levaduras aisladas de tuba se

comprobó que la diversidad de especies y cepas de levaduras es baja. Asimismo, Stringini et al.,

(2009) también reportan un bajo nivel de diversidad a nivel de especies dentro de las cepas de

levadura de vino de palma de Elaeis guinneesis, pero tampoco reportan las dos especies

reportadas en esta investigación. De acuerdo a Ouoba et al., (2012), ellos no reportan estas dos

especies registradas en este trabajo, pero si el género Candida. Aunque Jolly et al., (2006)

reportaron que las levaduras que no son del género Saccharomyces crecen de forma natural en la

fermentación de los vinos, son metabólicamente activas y pueden contribuir positivamente a la

fermentación. Amoa-Awua et al., (2007) y Stringini et al., (2009) mencionan que Saccharomyces

cerevisiae en la fermentación del vino de palma ha sido responsable de la fermentación y el

aroma del vino de palma.

De acuerdo a Skiner et al. (1980) y a Phaff (1990), la microbiota natural de las frutas está

compuesta comúnmente de levaduras y hongos levaduriformes de los géneros Aureobasidium,

Rhodotorula, Sporobolomyces, Cryptococcus, Candida, Pichia, Hanseniaspora y raramente

Saccharomyces y Schizosaccharomyces. Estos autores aclaran que en las mismas frutas y

plantas se encuentran las levaduras que llevan a cabo la fermentación mencionando los dos

géneros que se encontraron en el presente trabajo. Otra posible respuesta a la presencia de

Cryptococcus skinneri en la tuba puede ser un género de árboles con el nombre Populus que

Page 32: 2009A-2013A 005350891 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA

23

según Hutchison y Hiratska (1994) esta especie se ha reportado en la madera de esta familia de

árboles los cuales están presentes en Jalisco y colima según mencionan Martínez y Gonzales

(2002) esto podría explicar la presencia de esta levadura en la tuba, ya que mientras se fermenta

la tuba posiblemente por medio de insectos vectores provenientes de dichos árboles da lugar al

transporte de la levadura, tal como es el caso de Drosophila melanogaster (Kurtzman,1998),

mientras que Candida boidinii se ha reportado en el tepache artesanal hecho en México (Herrera y

Ulloa, 1978) también se confirma que se encuentra en la sabia de los árboles y palmas alrededor

de todo el mundo, su vector más común de transporte es la mosca Drosophila melanogaster

(Kurtzman,1998).

Se han hecho estudios de diversidad en vinos de palma, el más actual es el de Santiago-Urbina et

al., (2014) el cual consiste en una recopilación de vinos de palma de todo el mundo (anexo 1),

tampoco hacen mención de las especies reportadas en esta investigación, pero como orden

dominante se menciona a Candida.

Finalmente Atputharajah (1986) identificó un total de 166 aislamientos de levaduras. Se

registraron 17 especies de levaduras pertenecientes a ocho géneros. El mayor número de

aislamientos (72 %) pertenecían a los géneros Candida, Pichia y Saccharomyces. Saccharomyces

chevalieri fue la especie de levadura más dominante y representó el 35 % del total de los

aislamientos, esta investigación solo nos dice una vez más que el género Candida en vinos de

palma es el más común en todo el mundo. En ningún estudio publicado hasta el momento se ha

reportado la presencia de Candida boidinii y Cryptococcus skinneri en vinos de palma, que fueron

las levaduras dominantes en la tuba. Lo anterior sugiere que las dos especies de levaduras de la

tuba son específicas en la fermentación de la savia de la palma (Cocos nucifera) en la región de

colima.

Page 33: 2009A-2013A 005350891 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA

24

CONCLUSIÓN

Se lograron aislar, preservar e identificar a las cepas de levaduras presentes en la savia de coco

para la producción de tuba registrándose una diversidad de especies baja, ya que solo se aislaron

e identificaron dos especies.

Se determinó que las especies presentes en una fermentación de tuba son Cryptococcus skinneri

y Candida boidinii, con una frecuencia de 72 % y 28 %, respectivamente.

La savia de coco para la producción de tuba es fermentada por cepas de levaduras del grupo

no-Saccharomyces.

Page 34: 2009A-2013A 005350891 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA

25

LITERATURA CITADA

Abbas C.A. (2001). Industrial applications of nonconventional yeast. Plenary presentation abstract,

ISSY 2001, Lviv, Ukraine.

Abbas C. A. (2003). Emerging biorefineries and biotechnological applications of nonconventional

yeast: now and in the future. In: Jacques KA, Lyons TP, Kelsall DR (eds) The alcohol

textbook, 4th ed. Nottingham University Press, Nottingham, UK, pp 171–191.

Abbas C. A. (2004). Session presentation of International Congress of Yeast 2004:

Harnessing the metabolic repertoire of nonconventional yeast for biotechnological

applications. Rio de Janeiro, Brazil.

Agu, R.C., Okenchi, C.M., Onyia, A.I., Onwumelu, A.H.. (1999). Fermentation kinetic studies of

Nigerian palm wine-Elaeis guineensis and Raphia hookeri for preservation by bottling. J Food

Sci Technol 36: 205–209.

Amoa-Awua W., E. Sampson y K. Tano-Debrah. (2006).Growth of yeasts, lactic and acetic acid

bacteria in palm wine during tapping and fermentation from felled oil palm (Elaeis guineensis)

in Ghana. J. Appl. Microbiol. 102: 599–606.

Arias, C. R., Burns, J. K., Friedrich, L. M., Goodrich, R. M., Parish, M. E. (2002). Yeast species

associated with orange juice: evaluation of different identification methods. Appl. Environ.

Microbiol. 68: 1995-1961.

Atputharajah, J. D., S. Widanapathirana y U. Samarajeewa. (1986). Microbiology and biochemistry

of natural fermentation of coconut palm sap. Food Microbiology 3 (4): 273-280.

Barnett, J.A., Yarrow, I.J. (2000). Yeast: characterization and identification. England: Cambridge

University Press; 3 edition.

Caggia, C., C. Restuccia, A. Pulvirenti, P. Giudici. (2001). Identification of Pichia anomala isolated

from yoghurt by RFLP of the ITS region. Int. J. Food Microbiol. 71: 71-73.

Carlile M. J. (2001). The Fungi. San Diego: Academic Press. 2ª edition

Carvalho, C. M., Rocha, A., Estevinho, M. L. F., Choupina, A. (2005). Identification of honey yeast

species based on RFLP analysis of the ITS region. Ciencia y Tecnología Alimentaria 5: 11-17.

Page 35: 2009A-2013A 005350891 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA

26

Ciani M., M. Stringini y F. Comitini. (2012). Palm wine. Handbook of Plant-Based Fermented Food

and Beverage Technology (631-638). New York: CRC Press.

Coton, E., Coton, M., Levert, D., Casaregola, S., Sohier, D. (2006). Yeast ecology in French cider

and black olive natural fermentations. Int. J. Food Microbiol. 108: 130-135.

Dlauchy D, J. Tornai-Lehoczki J. y P. Gábor. (1999). Restriction enzyme analysis of PCR amplified

rDNA as a taxonomic tool in yeast identification. Syst Appl Microbiol 22: 445–453.

De Llanos, R., A. Querol, A. M. Planes M. Fernández Espinar. (2004). Molecular characterization

of clinical Saccharomyces cerevisiae isolated and their association with non-clinical strains.

Systematic and Applied Microbiology 27: 427-435.

De Llanos, R., A. Querol, J. Pemán, M. Gobernado, M. Fernández Espinar, M. T. (2006). Food

and probiotic strains from the Saccharomyces cerevisiae species as a possible origin of

human systemic infections. Int. J. Food Microbiol. 110: 286-290.

Du J, McGraw A, Lorenz N, Beitle RR, Clausen EC, Hestekin JA. (2012). Continuous fermentation

of Clostridium tyrobutyricum with partial cell recycle as a long-term strategy for butyric acid

production. Energies. 5(8): 2835-2848.

Espinosa, J. C., M. Fernández-González, J. Ubeda, A. Briones. (2002). Identification of wine yeast

by PCR-RFLP without previous isolation on plate. Food Technol. Biotechnol. 40: 157-160.

Esteve-Zarzoso B., C. Belloch, F. Uruburu y A. Querol. (1999). Identification of yeasts by RFLP

analysis of the 5.8S rRNA gene and the two ribosomal internal transcribed spacers. Int. J.

Syst. Bacteriol. 49: 329-337.

Ezeronye O. y L. Legras. (2008). Genetic analysis of Saccharomyces cerevisiae strains isolated

from palm wine in eastern Nigeria. Comparison with other African strains. J. Appl. Microbiol.

106:1569–1578.

Fernández-Espinar, M. T., P. Marorell, R. De Llanos y A. Querol, (2006). Molecular methods to

identify and characterize yeast in foods and beverages. “Yeast in Food and Beverages”.

Querol y Fleet (Eds.). 55-82. Springer-Verlag Alemania, Berlin, Heidelberg.

Page 36: 2009A-2013A 005350891 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA

27

Fisher F. y N. B. Cook. (1998). Fundamental of Diagnostic Mycology. Pennsylvania: WB Saunders

Company.

Freydiere A.M. y R. Guinet. (1997). Rapid methods for identification of the most frequent clinical

yeasts. Rev Iberoam Micol. 14: 85-89.

Ginnis M.R. (1980), Laboratory Handbook of Medical Mycology, Academic Press INC, New York.

Granados-Sánchez D. y G. F. López-Ríos. (2002). Manejo de la palma de coco (Cocos nucifera)

en México. Revista Chapingo, Serie Ciencias Forestales y del Ambiente, 8: 39-48.

Guevara L. y D. Jauregui. (2008). Anatomía floral de Cocos nucifera l. (Arecaceae, Arecoideae).

Acta Bot. Venez, Caracas, v. 31, n. 1, jun.

González, S. S., E. Barrio, y A. Querol, (2006). Molecular identification and characterization of

wine yeasts isolated from Tenerife (Canary Island, Spain). J. of Appl. Microbiol. 102: 1018-

1025.

Gunn, B. (2004). The phylogeny of the Cocoeae (Arecaceae) with emphasis on Cocos nucifera.

Ann. Missouri Bot. Gard. 91: 505-522.

Harries, H. (1978). The evolution, dissemination and classification of Cocos nucifera L. Bot. Rev.

44: 265-319.

Herrera, T. y Ulloa, M. (1978). Descripción de una especie nueva de levadura, Candida queretana,

aislada del tepache de Querétaro. Boletín de la Sociedad Mexicana de Micología, 12, 13-18.

Octubre del 2014, De http://es.mycobank.org/ Base de datos.

Hierro, N., A. González, A. Mas, J. M. Guillamón. (2006). Diversity and evolution of non-

Saccharomyces yeast populations during wine fermentation effect of grape ripeness and cold

maceration. FEMS Yeast Research 6: 102-111.

Hoog GS de, Guarro J. (1995). Atlas of Clinical Fungi, Centralbureau voor

Schimmelcultures/Universität Rovira

iVirgili, The Netherlands and Spain.

Page 37: 2009A-2013A 005350891 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA

28

Hutchison, L.J. y Y. Hiratska (1994). "Some wood inhabiting yeasts of trembling aspen (Populus

tremuloides) from Alberta and northeastern British Columbia". Aspen Bibliography. Paper

2167.

James S., J. Cai , I. N. Roberts, M. D. Collins. (1997). Phylogenetic analysis of the genus

Saccharomyces based on 18S rRNA gene sequences: description of Saccharomyces

kunashirensis sp. nov. and Saccharomyces martiniae sp. nov. Int J Syst Bacteriol 47: 453–

460.

Jespersen L. (2003). Occurrence and taxonomic characteristics of strains of Saccharomyces

cerevisiae predominant in African indigenous fermented foods and beverages. FEMS Yeast

Res. 3, 191-200.

Jolly, N.P., O. P. H. Augustyn, y I. S. Pretorius. (2006). The role and use of non-Saccharomyces

yeasts in wine production. S Afr J Enol Vitic 7, 15–39.

Kurtzman C. P. y C. J. Robnett. (1998). Identification and phylogeny of ascomycetous yeasts from

analysis of nuclear large subunit 26S ribosomal ADN partial sequences. Anton van

Leeuwenhoek 73:331–371.

Kurtzman C. (1998) Methods for the isolation, maintenance and identification of yeasts. In: The

Yeasts, a Taxonomic Study, 5th edn. Pp.1034. Elsevier Science B.V., Amsterdam.

Lindner, P. (1893). Schizosaccharomyces pombe n. sp. neuer Gärungserreger. 10:1298-1300.

Las Heras-Vázquez, F. J., Mingorance-Cazorla, L., Clemente Jiménez, J. M., Rodríguez-Vico, F.

(2003). Identification of yeast species from orange fruit and juice by RFLP and sequence

analysis of the 5.8S rRNA gene and the two internal transcribed spacers. FEMS Yeast

Research 3: 3-9.

Magalhães, A. R., Mondino, Bona de Silva, S. S., Silva, M. y Nishikawa, M. (2008). Morphological

and biochemical characterization of the aetiological agents of white piedra. Memórias do

Instituto Oswaldo Cruz, 103(8), 786-790.

Page 38: 2009A-2013A 005350891 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA

29

Mac-Faddin JF. (1980). Pruebas bioquímicas para la identificación de bacterias de importancia

clínica. Editorial Médica Panamericana S A. Buenos Aires, Argentina.

Martínez R.E., y L. M. González L.M. (2002). La familia Salicaceae (Populus) en el estado de

Jalisco, México. Departamento de botánica y zoología. Centro universitario de Ciencias

Biológicas y Agropecuarias. Primera edición Guadalajara Jalisco, México, 20 pp.

Maniatis, T., Fritsch, E. F. & Sambrook, J. (1982) Molecular Cloning: A Laboratory Manual Cold

Spring Harbor Laboratory, New York.

Meigen, J. W. (1830). Systematische Beschreibung der bekannten europäischen zweiflügeligen

Insekten, Vol. 6, p. 85.

Merchuk J. (1994). “Microbiología Industrial”. Edit. Ben Gurion University Beer Sheva, Israel. 2:8.

Naumova, E. S., I. V. Korshunova, , L. Jespersen, y G. Naumov,I. (2003). Molecular genetic

identification of Saccharomyces sensu stricto strains from African sorghum beer. FEMS Yeast

Research 3: 177-184.

Ogbulie, T.E., J. N. Ogbulie, y H. O. Njoku, (2007). Comparative study on the microbiology and

shelf life stability of palm wine from Elaeis guineensis and Raphia hookeri obtained from

Okigwe, Nigeria. Afr J Biotechnol 6: 914–922.

Ohler J. G. (1986). El cocotero, árbol de la vida. Estudio FAO. Producción y Protección vegetal.

Documento 57. FAO, Roma.

Ouoba L., C. Kando, C. Parkouda, H. Sawadogo-Lingani, B. Diawara, J.P. Sutherland. (2012). The

microbiology of Bandji, palm wine of Borassus akeassii from Burkina Faso: identification and

genotypic diversity of yeasts, lactic acid and acetic acid bacteria. Journal of Applied

Microbiology 113:6, 1428-1441.

Phaff, H.J. (1956). A proposal for amendment of the diagnosis of the genus Pichia hansen. Anton

van Leeuwenhoek 22:113-116.

Phaff, H.J.; Souza, L. (1962). Four new species of yeast isolated from insect frass in bark of Tsuga

heterophylla (Raf.) Sargent. Anton van Leeuwenhoek. 28:193-207

Page 39: 2009A-2013A 005350891 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA

30

Phaff, H.J. (1990). Specific habitats of yeasts and their isolation. USFCC Newsletter, 18(4), p.

1112.

Pulvirenti, A., Caggia, C., Restuccia, C., Gullo, M., y Giudici, P. (2001). ADN fingerprinting

methods used for identification of yeasts isolated from Sicilian sourdoughs. Annals of

Microbiology 51: 107-120.

Querol, A., E. Barrio,,y D. Ramón.(1992). A comparative study of different methods of yeast strain

characterization. Systematic and Applied Microbiology 15: 439 – 446.

Quintero-Salazar, B., A. Bernáldez-Camiruaga, O. Dublán-García,V. Barrera-García, y H. Favila-

Cisneros. (2012). Consumo y conocimiento actual de una bebida fermentada tradicional en

Ixtapan del Oro, México: la sambumbia. Alteridades 22(44), 115-129.

Santiago-Urbina, J. A., y F. Ruíz-Terán, (2014). Microbiology and biochemistry of traditional palm

wine produced around the world. International Food Research Journal, 21 (4), 1261-1269.

Sengun, I. Y., y S. Karabiyikli. (2011). Importance of acetic acid bacteria in food industry. Food

Control 28(2): 647-656.

Silva-Filho, E. A., Dos Santos, S. K., Resende, A. M., De Morais, J. O., De Morais, M. A. y Simoes,

D. A. (2005). Yeast population dynamics of industrial fuel-ethanol fermentation process

assessed by PCR-fingerprinting. Anton van Leeuwenhoek 88: 13-23.

Skinner, F.A., Passmore, S.M. y Davenport, R.R. (1980). Biology and Activities of Yeasts. 2ed.

London (Inglaterra): Academic Press, 125-128 pp.

Stringini M., F. Comitini, M. Taccari y M. Ciani. (2009). Yeast diversity during tapping and

fermentation of palm wine from Cameroon. Food microbiology 26: 415-420.

Tappia-Tussell, R., P. Lappe,, M. Ulloa, A. Quijano-Ramayo, M. Cáceres-Farfán,A. Larqué-

Saavedra,y D. Perez-Brito. (2006). A rapid and simple method for ADN extraction from yeasts

and fungi isolated from Agave fourcroydes. Molecular Biotechnology 33: 67-70.

Page 40: 2009A-2013A 005350891 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA

31

Tórtora, G. y B Funke. (2007). Introducción a la microbiología. Buenos Aires: Médica

Panamericana.

Uzochukwu, S., E. Balogh, O. G. Tucknot, M. J. Lewis y, P.O. Ngoody (1999). Role of palm wine

yeast and bacteria in palm wine aroma. J Food Sci Technol 36: 301–304.

Vasdinyei, R., y T. Deák, (2003). Characterization of yeast isolates originating from Hungarian

dairy products using traditional and molecular identification techniques. International Journal of

Food Microbiology 86: 123-130.

Velázquez-Monreal J. (2011). Tuba: una bebida fermentada tradicional de Colima. Ciencia cierta

25, año 7. 10 pp.

Wainwright M. (1995). Introducción a la biotecnología de los hongos. Edit. Acribia, Zaragoza, 168

pp.

Waites, M.J.; Morgan, N.L.; Rockey, J.S. y Higton G. (2001). Industrial Microbiology, an

Introduction. Blackwell Science. London, UK. 288 pp.

Wiseman, A. (1988). Principles of biotechnology. Glasgow: New York: Surrey University Press.

White, T. J., T. Bruns, S. Lee, y J. W. Taylor. 1990. Amplification and direct sequencing of

fungal ribosomal RNA genes for phylogenetics. Pp. 315-322 In: PCR Protocols: A Guide

to Methods and Applications, eds. Innis, M. A., D. H. Gelfand, J. J. Sninsky, and T. J. White.

Academic Press, Inc., New York.

Page 41: 2009A-2013A 005350891 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA

32

ANEXO

ANEXO 1.

Anexo 1. Microorganismos identificados en varios tipos de vinos de palma alrededor del mundo (Santiago-Urbina, 2014).