MONOGRAFIASACCHAROMYCES CEREVISIeAE

ContenidoCaptulo 1 Introduccin1-4Captulo 2 Definiciones de las levaduras2-52.1. Definicin microbiolgica2-52.2. Morfologa de levaduras2-62.2.1 Pared Celular2-62.2.2 Membrana Fundamental2-62.2.3 El Citoplasma2-62.2.4 El Ncleo2-62.3. Clasificacin de levaduras2-7Captulo 3 Historia y utilizacin3-93.1. Historia3-93.2. Utilizacin3-10Captulo 4 Saccharomyces Cerevisiae4-124.1. Hbitat4-124.2. Adaptaciones4-124.3. Ciclo biolgico4-12Captulo 5 Usos nutricionales5-145.1. Produccin primaria y secundaria5-145.2 composicin y propiedades5-145.3. Protenas5-155.4. Vitaminas5-165.5 Minerales y Oligoelementos5-175.6. Lpidos5-175.7. Fibras5-185.8. Prebiticos5-18Captulo 6 Usos Econmicos-Industriales6-196.1. Industria de la Levadura6-196.2. Ventajas tecnolgicas de S. Cerevisiae6-196.3. Usos industriales de S. Cerevisiae6-206.4. Variedad de uso industrial de S. Cerevisiae6-20Captulo 7 Exportacin e Importacin mundial7-217.1 Exportaciones mundiales de levaduras vivas7-217.2. Importaciones mundiales de levaduras vivas7-23Captulo 8 Mercado Nacional8-268.1. Exportacin, importacin y consumo nacional8-268.2. Cadena de produccin8-278.4. Industrias de levadura8-288.5. Proceso Industrial8-28Captulo 9 Bibliografa9-32

Introduccin El objeto de este trabajo es la Saccharomyces cerevisieae, conocida como levadura de cerveza, se abordar este tema desde un marco biotecnolgico, nutricional, econmico e ingenieril, con el fin de cumplir los siguientes objetivos: Definicin y clasificacin general de las levaduras. Reseas histricas de los usos de las levaduras. Definicin, descripcin y diferenciacin detallada de Saccharomyces cerevisieae. Usos Nutricionales de las Saccharomyces Cerevisiea. Usos Econmicos-Industriales de las Saccharomyces cerevisieae. Exportaciones e importaciones Internacionales y Nacional de Levadura de Cerveza. Produccin Argentina de Levadura. Como alcance de esta investigacin parte de cumplir los objetivos anteriores se describirn los distintos equipos para la obtencin y manufactura de la S. cerevisieae como sus productos derivados, as como concluir con un anlisis FODA acerca de las levaduras en Argentina.

Definiciones de las levaduras2.1. Definicin microbiolgicaLas levaduras son hongos que forman sobre los medios de cultivos colonias pastosas, constituidas por su mayor parte por clulas aisladas que suelen ser esfrica, ovoideas, elipsoideas o alargadas. Unas pocas presentan hifas[footnoteRef:1]. Las dimensiones pueden oscilar de 1 a 9 m de ancho y 2 a ms de 20 m de longitud segn la especie, nutricin, edad y otros factores. Algunos hongos fitopatgenos[footnoteRef:2], forman colonias levaduriformes[footnoteRef:3] en cultivos axnicos[footnoteRef:4] y varios patgenos de animales se presentan como levadura en los materiales clnicos. [1: Son los elementos filamentosos cilndricos de la mayora de los hongos.] [2: Se denominan a los organismos que causan enfermedades en las plantas.] [3: Los hongos se presentan en dos formas: hongos filamentosos (mohos) y hongos levaduriformes.] [4: Cultivo que se desarrolla en un ambiente donde no hay ningn otro organismo vivo.]

En general, las clulas de las levaduras son conidios[footnoteRef:5] formados segn diferentes tipos de conidiognesis[footnoteRef:6]. En Saccharomyces una clula madre da lugar a la formacin de yemas en diferentes puntos de la superficie produciendo en cada uno slo una clula hija (blastoconidio o blastospora), pero en Rhodotorula o Cryptococcus todos los brotes surgen desde un solo punto. La clula apiculada de Saccharomycodes brota repetidamente de cada extremo, extendindose un poco con cada conidio formado. [5: Espora asexual mvil formada directamente a partir de una hifa o clula conidigena.] [6: Va por la cual se origina el conidio.]

Las levaduras estn agrupadas en unas 350 especies (Clasificada a su vez en 39 gneros), lo que muestra que dentro de los hongos constituyen un pequeo grupo. Las levaduras son bastante heterognea en su morfologa y fisiologa; sin embargo, la forma habitual en que se encuentra es la unicelular o de levadura, pueden presentar micelio. Ambas formas, en estos casos, se dan simultneamente en el medio donde se encuentra el microorganismo, independientemente de las condiciones ambientales.Es importante sealar que las condiciones ambientales influyen para que algunos hongos crezcan como filamentos o como levaduras. Este fenmeno, que se conoce con el nombre de dimorfismo, se presenta en varios hongos patgenos.Las levaduras se encuentran ampliamente distribuidas en la naturaleza, localizadas en el suelo, en la superficie de la frutas, en el nctar de las flores y en ambientes acuticos. La mayora son saprfitas y proliferan en materia orgnica muerta; otras son parsitas, facultativas u obligadas, por lo que se desarrollan en otros seres. Algunas levaduras que son parsitas pueden causar enfermedades en el hombre, animales y plantas. Entre las saprfitas, las fermentativas llevan a cabo la fermentacin alcohlica de azcares, caractersticas que ha sido aprovechada por el hombre.

2.2. Morfologa de levadurasLas levaduras se han definidos como hongos microscpicos tiene una forma pastosa y un coloracin entre blanco, beige y oscuro. Algunas pueden ser rosadas o rojas porque tienen carotenoides; son microrganismos unicelulares; sus clulas tienen forma y dimensiones diversas, desde las esfricas ovoides y elipsoides, a las cilndricas que pueden ser muy alargadas y aun filamentosas. Como son polimorfas adopta distintas formas dentro de la misma especie y aun en el mismo cultivo, lo cual depende de diversos factores, especialmente del sustrato en el que viven y de la edad de los cultivos. Debido a esto la forma no siempre puede tomarse como carcter taxonmico.Existen casos de reproduccin de este microorganismo en el cual queda unidas formando pequeas o largas cadenas que son los seudomicelios; asimismo, algunas de ellas pueden desarrollar largos filamentos que constituyen un micelio verdadero.Las dimensiones ms comunes de las clulas varan entre 1 a 9 m de ancho y 2 a ms de 20 m de largo; sin embargo se encuentran aquellas que constituyen filamentos que llegan a tener hasta 50, 70 y ms micrmetros.

2.2.1 Pared Celular Las levaduras presentan partes de una clula completa: pared celular y protoplasma; este ltimo contienen la membrana fundamental (plasmalema), el citoplasma y ncleo. La pared celular o cpsula vara en su espesor segn la edad y especie de levadura; est formada principalmente de polisacridos constituidos por mananos, -glucanos y algo de quitina.

2.2.2 Membrana FundamentalTiene estructura, constitucin y funciones semejantes a las otras clulas y en los fenmenos de plasmlisis se contrae junto con el citoplasma. Cumple funciones de regulacin de flujo de todos los materiales tanto hacia el interior como hacia el exterior de clula.

2.2.3 El CitoplasmaSitio en el cual se encuentran las diversas estructuras metaplasmticas (mitocondrias, vacuolas y retculo endoplasmtico), as como granulacin paraplasmticas (glucgeno y glbulos metacromticos).

2.2.4 El NcleoEst rodeado por una doble membrana. En su interior se alberga un rea densa, en forma de media luna, a la que se denomina nuclolo. Los cromosomas no son distinguibles, pero hay pruebas genticas que indican la existencia de al menos 17 pares y varios fragmentos en las clulas diploides. El ncleo siempre est muy cercano a la zona donde est la yema (clula con otra al lado o encima). La estructura del ncleo de la levadura puede variar segn el grupo taxonmico al que pertenecen.

Figura 2.1 morfologa

figura 2.2 diferencia levadura y moho2.3. Clasificacin de levadurasLas levaduras pertenecen al Reino Fungi y dentro de l a la divisin Eumicota que agrupa a los hongos verdaderos. En esta divisin, las levaduras se incluyen en 2 de las 5 subdivisiones de los Eumicetos. La Ascomycotina representada por las levaduras capaces de producir ascosporas, llamadas por ello esporgenas, y la Deuteromycotina representadas por las levaduras incapaces de formar esporas llamadas no esporgenas. Los gneros de las levaduras esporgenas englobados todos ellos en la familia Saccharomycetaceae, se distribuyen en 3 subfamilias. Los gneros de las levaduras no esporgenas constituyen la familia Cryptococcaceae. Adems las levaduras pueden ser clasificadas por debajo de los taxones gnero y especie, en subespecies y variedades, que a menudo adquieren rango de especie tras nuevas revisiones taxonmicas, o varias especies son unificadas en una sola como subespecies de la misma, con lo que la clasificacin se complica an ms y se incrementa el nmero de sinonimias.Pero tambin existe una sistematizacin ms sencilla que se usa para clasificar a las levaduras; durante muchos aos, se han definido a las levaduras en grupos utilitarios, teniendo en cuenta las actividades que desarrollan los cultivos que se emplean en las fermentaciones industriales.

Tabla 21ClasificacinCaractersticas distintivasUso

Industriales o cultivadasLevaduras verdaderas En la panadera Las industrias de fermentacin (produccin de cerveza).

NaturalesSalvajes Son las que producen el vino. Fermentacin del mosto.

FalsaReproduccin exclusivamente por gemacin Provocan reacciones de fermentacin perjudiciales Algunas tiene importancia en medicina

Historia y utilizacin3.1. HistoriaEstos microrganismo, los hongos, son probablemente uno de los organismos domesticados ms tempranos. La humanidad histricamente ha utilizado la levadura para la fermentacin y la coccin. Los arquelogos excavando en las ruinas egipcias encontraron piedras y cmaras de coccin de pan leudado, as como dibujos de 4.000 aos de antigedad de panaderas y fbricas de cerveza. En 1680, el naturalista holands Anton van Leeuwenhoek observ microscpicamente la una levadura, pero en ese momento no consider que fueran organismos vivos sino estructuras globulares. En 1857, el microbilogo francs Louis Pasteur demostr en el documento "Momoire sur la fermentacin alcoolique " que la fermentacin alcohlica fue realizada por levaduras que viven y no por un catalizador qumico. Pasteur mostr que burbujeando oxgeno en el caldo de la levadura, el crecimiento celular se podra incrementar, pero la fermentacin se inhibi - una observacin ms adelante fue llamada el "efecto Pasteur".A finales del siglo 18, se han identificado dos cepas de levadura utilizadas en la elaboracin de la cerveza: Saccharomyces cerevisieae, la llamada levadura de alta fermentacin. S. carlsbergensis, levadura de fermentacin baja. Desde 1780 la S. cerevisieae se ha vendido comercialmente por los holandeses para el pan, mientras que, alrededor de 1800, los alemanes comenzaron la produccin de S. cerevisieae en forma de crema. En 1825, se desarroll un mtodo para eliminar el lquido por lo que la levadura se podra preparar como bloques slidos. La produccin industrial de bloques de levadura se ha mejorado por la introduccin de la prensa de filtro en 1867 - En 1872, Baron Max de Springer desarrollado un proceso de fabricacin para crear la levadura granulada, una tcnica que se ha utilizado hasta la primera guerra mundial. En los Estados Unidos, en la Exposicin del Centenario de 1876 en Filadelfia, donde Charles L. Fleischmann exhibi el producto y un proceso para usarlo.

3.2. UtilizacinLas propiedades fisiolgicas tiles de la levadura han llevado a su uso en el campo de la biotecnologa. La fermentacin de los azcares por la levadura es la aplicacin ms antigua y ms grande de esta tecnologa. Muchos tipos de levaduras se utilizan para hacer una gran variedad de alimentos: levadura de panadero en la produccin de pan. levadura de cerveza en fermentacin de la cerveza. levadura en la fermentacin del vino. produccin de xilitol[footnoteRef:7]. [7: Es un polialcohol, o azcar alcohol, de 5 carbonos, obtenido por la reduccin de azcar xilosa, suplemento diettico, sustituto de la sacarosa.]

Las levaduras son algunos de los organismos modelos ms utilizados para la gentica y la biologa celular.La siguiente tabla muestra las utilidades actuales, junto con una descripcin.Tabla 31Utilizacin Descripcin Levadura

Bebidas alcohlicasse produce por la fermentacin - el metabolismo de hidratos de carbono por ciertas especies de levadura en condiciones anaerobias o de bajo oxgenoS. Cerevisieae

CoccinSe utiliza en la coccin como un agente de fermentacin, donde convierte los azcares de los alimentos -fermentables presentes en la masa en el gas dixido de carbono. Esto hace que la masa se expanda o aumentando a medida que las formas de gases de bolsillos o burbujas. Cuando se hornea la masa, la levadura muere y el aire se embolsa "set", dando al producto horneado una textura suave y esponjosaS. CerevisieaeS. Exiguus (salvaje)

BiorremediacinAlgunas levaduras pueden encontrar aplicacin potencial en el campo de la biorremediacin. Una de estas levaduras, se sabe que degradan molino de aceite de palma efluente, TNT, y otros hidrocarburos, tales como alcanos, cidos grasos, grasas y aceites. Tambin puede tolerar altas concentraciones de sal y metales pesados, y est siendo investigado por su potencial como biosorbente de metales pesados.Yarrowia lipolytica

La produccin de etanol industrialLa capacidad de la levadura para convertir el azcar en etanol ha sido aprovechada por la industria de la biotecnologa para producir combustible de etanol.Saccharomyces diseadas genticamente

Bebidas no alcohlicas

La cerveza de raz y otras bebidas carbonatadas dulces pueden producirse usando los mismos mtodos como la cerveza, excepto la fermentacin se detiene antes, produciendo dixido de carbono, pero slo pequeas cantidades de alcohol, y una cantidad significativa de azcar que queda en la bebida. Levadura en simbiosis con las bacterias de cido actico se utiliza en la preparacin de Kombucha, un t fermentado endulzada.Brettanomyces bruxellensis,Candida stellata, Schizosaccharomyces pombe, Torulaspora delbrueckii y Zygosaccharomyces bailii

Suplementos nutricionales

Se refiere a menudo como "la levadura nutricional" cuando se vende como un suplemento diettico. La levadura nutricional es una levadura desactivada.Es una excelente fuente de protenas y vitaminas, especialmente las vitaminas del complejo B, as como otros minerales y cofactores requeridos para el crecimiento.S. cerevisieae

Probiticosmantener y restaurar la flora natural en el tracto gastrointestinalS. boulardii

Ciencia

Varias levaduras han sido ampliamente utilizadas en la gentica y la biologa celular. Muchas protenas importantes en la biologa humana fueron descubiertas por primera vez por el estudio de sus homlogos en la levadura; estas protenas incluyen protenas del ciclo celular, protenas de sealizacin, y las enzimas de procesamiento de la protena. S. cerevisieae

Saccharomyces cerevisieae 4.1. Hbitat Saccharomyces cerevisieae est muy extendida y se encuentra comnmente en la naturaleza. Las clulas de levadura de esta especie se encuentran en la fermentacin de frutas, como uvas (aunque antes de la maduracin, las uvas son casi libre de levaduras, en el interior de los animales), en la corteza de ciertos rboles de hoja caduca, como Sampaio y Goncalves, y en muchos otros tipos de azcar como nctar y savia flujos. Sin embargo, esta se puede aislar a partir de frutas y granos y otros materiales con una alta concentracin de hidratos de carbono. Como cuestin de hecho, S. cerevisieae tiene una muy alta tolerancia al alcohol y glucosa. Esta tambin ocupa los hbitats hmedos o mojados que son ricos en materia orgnica. La S. cerevisieae comparte su hbitat con numerosos otros organismos, incluyendo varias especies de hongos, levaduras hongos, y bacterias. La capacidad de S. cerevisieae para descomponer una gran variedad de azcares y aminocidos mejora la capacidad del organismo para la supervivencia a largo plazo. De hecho, S. cerevisieae acta como un catalizador en el proceso de descomposicin, lo que acelera las reacciones qumicas de descomposicin. Ilustracin 4.1

4.2. Adaptaciones Saccharomyces cerevisieae se ha adaptado en varios aspectos importantes. Pueden sobrevivir en un ambiente deficiente en oxgeno por un perodo prolongado. Otra adaptacin que tienen es su capacidad de tener tanto la reproduccin sexual y asexual. Muy pocos otros Ascomycota pueden hacer ambos procesos. Y muy pocos organismos pueden hacer los cuatro de estos procesos. Esto permite que esta especie para vivir en muchos entornos diferentes.

4.3. Ciclo biolgico El ciclo de vida de la levadura S. cerevisieae alterna dos fases, una haploide y otra diploide. Las clulas haploides presentan dos posibilidades en su ciclo biolgico: un ciclo de reproduccin vegetativo, por el que la clula se divide para dar dos clulas iguales, y un ciclo sexual, en el que dos clulas de tipo sexual opuesto se fusionan para dar lugar a una clula diploide que entra de nuevo en un ciclo de divisin vegetativo.Durante el ciclo de vida vegetativo, la levadura se divide por gemacin. La clula hija inicia su crecimiento formando una yema en la clula madre hasta que alcanza un tamao similar a sta, teniendo lugar en este momento la citoquinesis, septacin y separacin de las dos clulas. Este ciclo est organizado en periodos de divisin celular bien definidos, coordinados e irreversibles (mitosis), separados por periodos de gran actividad metablica (interfase).En cuanto al ciclo sexual, en S. cerevisieae existen dos tipos celulares sexualmente opuestos, a y . Tanto las clulas haploides a como las expresan de forma constitutiva una feromona del mismo nombre. Estas feromonas permiten detener el ciclo celular de las clulas de tipo sexual opuesto, sincronizndolas as en la misma etapa del ciclo celular, y originando unas proyecciones en ambas clulas (conocidas como shmoos) que se fusionarn formando el Cigoto, que ser diploide y sufrir sucesivas mitosis, entrando de esta manera en el ciclo mittico diploide.Las clulas diploides pueden reproducirse vegetativamente por gemacin si el medio en el que se encuentran tiene los nutrientes apropiados para ello o pueden esporular en condiciones ambientales de limitacin de nutrientes, como pueden ser la falta de nitrgeno y la ausencia de una fuente de carbono fermentable en el medio. Durante la esporulacin, la clula diploide se divide por meiosis, dando lugar a cuatro clulas hijas haploides con una dotacin cromosmica que ser la mitad de la clula madre, las cuales quedan contenidas dentro de un saco denominado asca. Las ascas poseen una pared gruesa capaz de proteger a las clulas de las adversidades del medio ambiente durante largos periodos de tiempo. Si las condiciones del medio lo permiten, la pared del asca se degrada y se liberan los productos haploides (ascosporas), que germinaran y comenzara un ciclo mittico haploide, dividindose por gemacin.

Usos nutricionales5.1. Produccin primaria y secundariaLas levaduras destinadas a los fines alimenticios se pueden agrupar en levaduras producidas primaria o secundariamente. La Levadura producidas en forma primaria dan constancia en calidad siendo una fuente confiable de complementos nutricionales.Las levaduras producidas en forma secundaria no presentan calidad constante (son generalmente un subproducto) son inferiores a las levaduras producidas primariamente y deben someterse a tratamientos adecuados para cumplir los estndares requeridos a fin de transformarse en un producto apto para el consumo humano (son las levaduras producidas indirectamente durante la elaboracin de cerveza y de alcohol).5.2 composicin y propiedadesLa composicin de la levadura usada como alimento es considerablemente uniforme. Por masa de materia seca de levadura tenemos los siguientes porcentajes:Materia orgnica: 91% 45% carbono 31% oxgeno 9% nitrgeno 6% hidrgenoSiendo la frmula emprica de la materia seca de la levadura de cerveza C6H10O3NMateria inorgnica: 9%Tabla 51Materia Seca95-98%

Protena Cruda (Nx6.25)50-52%

Protenas (pura)42-46%

ARN y ADN6-8%

Minerales8-9%

Lpidos totales4-7%

Carbohidratos30-35%

Fibra dietara17-25%

Valor calrico 27 cal/100 g

Son otros componentes del productoTabla 52Tenor mnimo de protena bruta (%)43.0

Tenor mnimo de extracto etreo (%)1.5

Tenor mximo de fibra cruda (%)3.2>

Tenor mximo de minerales totales (%)8.0>

Tenor mximo de humedad (%)6.0

Tenor de calcio (promedio) (%)0.14

Tenor de fsforo (promedio) (%)1.54