MICROBIOLOGÍA

Tema: Levaduras

Levaduras

• El término levadura se refiere a aquellos hongos que

generalmente no son filamentosos, sino unicelulares y de

forma ovoide o esferoide, y que se reproducen por

gemación o por fisión.

Caracteres Generales de las Levaduras

• La forma de las levaduras puede ser desde esférica a ovoide,

alimonada, piriforme, cilíndrica triangular, e incluso alargada,

constituyendo un verdadero micelio o un falso micelio.

• Estructura: la pared celular, el citoplasma, las vacuolas de agua, los

glóbulos de grasas, y los gránulos. La estructura celular es de tipo

eucariotico, pero sin sistema fotosintético. Las levaduras en ningún

caso son móviles.

Caracteres de los Cultivos

• La mayoría de las colonias jóvenes de levaduras son húmedas y algo mucosas, aunque es posible que tenga aspecto harinoso; la mayoría de las colonias son blancuzcas, aunque algunas tienen un color crema o rosado. Algunas colonias cambian poco de aspecto cuando envejecen, aunque otras se secan y se arrugan.

• Las levaduras son oxidativas, fermentativas, o bien su actividad metabólica es a la vez de ambos tipos. En la superficie de un líquido, las levaduras oxidativas pueden crecer en forma de película, de velo, o de espuma, y por ello se denominan levaduras formadoras de película. Las levaduras fermentativas suelen crecer en toda la masa del líquido y producen dióxido de carbono.

Reproducción

• La mayoría de las levaduras se reproducen asexualmente por

gemación. Unas pocas especies de levaduras se reproducen por

fisión.

• La capacidad de las levaduras de formar esporas (ascosporas) de

origen sexual dentro de un asca (ascomycetes).Las especies de

las que no se conoce su estado sexual se incluye dentro de la

clase los Deuteromicetes.

Propiedades Fisiológicas

• Para su crecimiento necesitan oxígeno, fuentes de carbono

orgánicas y nitrógeno mineral u orgánico, diversos minerales y

una temperatura y pH adecuados. Todas utilizan la D-glucosa,

la D-fructosa y la D-mannosa. Algunas levaduras producen

lípidos (Lipomyces starkeyi), otras poseen una actividad

lipolitica importante. Algunas especies tienen capacidad

proteolítica.

• Las levaduras utilizan numerosos sustratos carbonados, bien

sea por vía oxidativa o por vía fermentativa, después de una

fase inicial de crecimiento aeróbico. En este último caso, vía

fermentativa o anaeróbica, se produce etanol y CO2.

• El pH óptimo para el crecimiento de las levaduras varía de 4,5

a 6,5 aunque muchas especies toleran grandes variaciones de

pH (de 2,8-3 a 8-8,5).

• La temperatura de crecimiento está comprendida entre 5 y 30-37ºC, el valor óptimo se sitúa hacia los 25ºC. En algunos casos la multiplicación vegetativa tiene lugar incluso a aproximadamente 0ºC o algo por debajo, pero el crecimiento es muy lento.

• El contenido de agua del medio es también un factor importante para el crecimiento. Algunas levaduras son osmotolerantes y soportan aw del orden de 0,65 valor al que ningún otro microorganismo puede desarrollarse.

• Para las levaduras normales la aw mínima de crecimiento oscila entre 0,88 y 0,94. Constituyen ejemplos concretos de aw mínima de crecimiento los valores siguientes:

• 0,94 para una levadura de cerveza

• 0,90 para una levadura procedente de la leche condensada

• 0,905 para una levadura utilizada por los panaderos

Clasificación e Identificación de las levaduras

• Las levaduras verdaderas se incluyen en la subdivisión Ascomycotina, incluyéndose las falsas en la subdivisión Fungi Imperfecti o Deuteromycotina.

• Las levaduras pertenecen al Reino Fungi y dentro de él a la división Eumicota que agrupa a los hongos verdaderos. En esta división, 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 esporógenas, y la Deuteromycotina representadas por las levaduras incapaces de formar esporas llamadas no esporógenas. Los géneros de las levaduras esporógenas englobados todos ellos en la familia Saccharomycetaceae, se distribuyen en 3 subfamilias. Los géneros de las levaduras no esporógenas constituyen la familia Cryptococcaceae

Aspectos bioquímicos de la alteración de los alimentos por levaduras

• Las levaduras que contaminan los alimentos son a menudo

especies bien conocidas, que provocan cambios indeseables

en los mismos. Estos cambios se manifiestan de dos maneras:

una puramente estética debida a la presencia física de las

levaduras, otra, resultado del metabolismo de las levaduras

(aumento de pH, aromas particulares).

• Las composiciones químicas del alimento, la concentración de

O2, la temperatura y las condiciones de almacenamiento son

factores que seleccionan las levaduras y el número de

especies capaces de desarrollarse se limita a unas pocas.

Entre ellas, aquellas que pueden utilizar los ácidos láctico,

cítrico, acético, benzoico, propionico y sorbico, utilizados como

agentes conservantes.

En el crecimiento de las levaduras osmófilas influyen varios factores físico-químicos:

• En el crecimiento de las levaduras osmófilicas influyen varios factores físico-químicos:

• Temperatura: el valor óptimo y el máximo aumentan con el incremento en la concentración de azúcar y la consiguiente reducción de la aw.

• Potencial redox: la mayoría de las levaduras osmófilas son anaerobios facultativos que se multiplican rápidamente en aerobiosis, pero provocan una fermentación intensa en anaerobiosis.

• Composición química del sustrato: las levaduras osmófilas utilizan preferentemente la fructosa cuando se desarrollan sobre azúcar invertido con cuantidades equimoleculares de glucosa y fructosa.

Levaduras de importancia industrial • Genero Schizosaccharomyces: Las levaduras pertenecientes a

este género, que tienen una forma de reproducción asexual por

fisión, se han encontrado en frutas tropicales, en la melaza, en el

suelo, en la miel, y en otras partes. Una especie corriente es S.

pombe.

• Genero Kluyveromyces: Las levaduras de este género se

reproducen por gemación multilateral, liberándose las esporas al

llegar a su madurez.

• Genero Hansenula: Las levaduras de este género recuerdan a las

del genero Pichia por su aspectom aunque suele ser más

fermentativas a pesar de que algunas crezcan produciendo una

película. Las ascosporas tienen forma de sombrero o de Saturno

• Genero Hanseniaspora: Estas levaduras, que tienen forma de

limón (apiculadas), crecen en los zumos de frutas. Las levaduras

del genero Nadsonia son de gran tamaño y tienen forma de limón.

• Genero Saccharomyces: Las células de estas levaduras pueden ser redondeadas, ovaldas o alargadas. Se reproducen por gemación multipolar o mediante la reproducción de ascosporas. La especie tipo, S. cerevisiae, se emplea en muchas industrias alimentarias, utilizándose capas de especificas en la fermentación del pan, como levaduras de superficie en la fermentación de la cerveza inglesa, en la fermentación de los vinos, y en la producción de alcohol, glicerol e invertasa.

• La variedad de ellopsoideus de S. cerevisiae es una levadura que produce elevadas concentraciones de alcohol que se utiliza en la fabricación industrial de alcohol, en la elaboración de vinos y de licores de destilación. S. uvarum, una levadura de fondo, se utiliza en la fabricación de la cerveza. S. fragilis y S.lactis, por su capacidad para fermentar la lactosa, pueden tener importancia en el tratamiento de la leche y en la elaboración de productos lácteos. S. rouxii y S.mellis son especies osmofilas

• Genero Debaryomyces: Estas levaduras, de forma redondeada u ovalada, forman película en la superficie de las salmueras. S. kloeckeri crece en la superficie de los quesos y de los embutidos

• Genero Pichia: Estas levaduras, de forma ovalada a cilíndricas, pueden producir seudomicelio. Las ascosporas son redondeadas o tienen forma de sombrero, existiendo de una a cuatro en cada acosporas. Crecen en la superficie de los líquidos en forma de película; P.membranaefaciens, por ejemplo, produce un crecimiento en película en la superficie de las cervezas y de los vinos.

• Genero Zygosaccharomyces: Lo consideran un subgénero de Saccharomyces. Las levaduras de este género son importantes por su capacidad para crecer en medios con elevadas concentraciones de azúcar, interviniendo en la alteración de la miel, jarabes y melaza, y también en la fermentación de la salsa de soja y de algunos vinos. Z.nussbaumeri es una especie que crece en la miel.

Falsas levaduras (fungi imperfecti)

• Genero Torulopsis: Estas levaduras fermentativas, de forma redondeada a ovalada, que se reproducen por gemación multilateral, originan problemas en las fábricas de cerveza y alteran alimentos diversos. T.sphaerica fermenta la lactosa, razón por la cual es capaz de alterar los productos lácteos. Otras especies son capaces de alterar la leche condensada azucarada, los concentrados de zumos de frutas y los alimentos ácidos.

• Genero Candida: Algunas crecen en película y son capaces de alterar los alimentos con acidez y contracción de sal elevadas.

• Genero Brettanomyces: Estas levaduras, que tienen forma deojiva o de arco, producen grandes cantidades de ácido e intervienen en la fermentación de la cerveza belga de tipo “lambic” y de las cervezas inglesas.

• Genero Kloeckera: Las levaduras de este género son

levaduras imperfectas, apiculadas o con forma de limón.

K. apiculata es una especie corriente en la superficie de

las frutas y de las flores, y en el suelo.

• Genero Trichosporon: Son levaduras que geman y

producen artrosporas. Crecen mejor a temperaturas

bajas, encontrándose en las fábricas de cerveza y en la

superficie de la carne de vacuno refrigerada. T.pullulans

es una especie corriente.

• Genero Rhodotorula: Estas levaduras, de color rojo,

rosa o amarillo, puede producir manchas en la superficie

de los alimentos, como, por ejemplo, manchas de

distintos colores en la superficie de las carnes, o zonas

de color rosado en el saurkraut.

Alimentos alterados por la acción de levaduras

• Vegetales: solo en casos muy raros las levaduras están

asociadas al daño de vegetales pues aunque son

aisladas de estos no compiten con bacterias y hongos.

• La mayor cantidad de especies Ascomycetes se

encuentran sobre frutos, mientras que las Basidiomycetes

predominan sobre vegetales. Dentro de los grupos de

Basidiomycetes predominan muchas especies psicrófilas

y de fermentación baja, capaces incluso de reinfectar

vegetales conservados en cámara fría, a temperaturas

por debajo de los 0°C, hasta -18 °C, ej. Cry. albidus, Cry.

laurentii, Cry. macerans, Spo. roseus y Rho. glutinis.

• Alimentos fermentados y ácidos: Entre ellos se incluyen pescados, vegetales, mayonesas y aderezos para ensaladas. En estos alimentos predominan como contaminantes las bacterias ácido lácticas y levaduras.

• Se han reportado especies de Pichia anomala y de los géneros Candida y Pichia, como contaminantes de setas comestibles conservadas en salmuera.

• Las salsas mayonesas y el ketchup se conservan a valores de pH entre 3,5 – 4,5, pudiendo ser contaminadas con levaduras de las especies Zygosaccharomyces bailli y Pichia membranensis, conocidas como levaduras ácido tolerante. Las mayonesas y aderezos para ensaladas poseen riesgos de contaminarse por la introducción de especias y otros ingredientes de origen vegetal, en ellos aparecen las especies Z. bailli, Saccharomyces exiguus, S. dairensis, P. membranensis, Deb. hansenii, Yarrowia lipolytica y Geotrichum candidum, siendo la primera, la especie de mayor frecuencia.

• Granos: La presencia de levaduras sobre granos es de

importancia menor. En arroz se han detectado especies

nuevas de levaduras Basidiomicetos y se ha determinado que

el 68 % de los granos de trigo y arroz se infectan con

levaduras, aunque esto disminuye con el invierno y con el

secado de estos. Entre los grupos contaminantes predominan

los géneros Candida, Cryptcoccus, Pichia, Hanseniaspora,

Rhodotorula y Sporobolomyces.3

• Productos de panadería: Ciertos agentes contaminantes

están presentes en los preparados comerciales de levadura

seca de panadería, las levaduras salvajes alcanzan hasta el 10

%. Los grupos de levaduras Basidiomycetes contaminantes

pertenecen a las especies de Cry. albidus, Cry. laurentii y Rho.

glutinis. La mayoría de las levaduras proceden del trigo y

predominan en los meses cálidos. De forma general son un

grupo minoritario.

• Productos lácteos: Las levaduras poseen determinadas características particulares que les permiten crecer y contaminar en alimentos de origen lácteo, entre ellas la fermentación/asimilación de la lactosa, producción de enzimas proteolíticas extracelulares, por ejemplo: lipasas, asimilación de ácido láctico y cítrico, crecimiento a bajas temperaturas y halo tolerancia.

• En la leche la contaminación por levaduras puede tener lugar después de la pasteurización y es una contaminación secundaria, en la cual participan las especies Cry. flavus, Cry. diffluens, Deb. hansenii y Kluyveromyces marxianus

• Uno de los derivados lácteos mayormente alterados por la acción de levaduras es el yogurt, debido a la adición de frutos y saborizantes derivados de frutos. Los contaminantes de mayor incidencia son Deb. hansenii, K. marxianus, S. cerevisiae, Rho. mucilaginosa, K. lactis, C. versatilis y P. toletana; en menor escala los géneros Rhodotorula, Soporobolomyces y Debaryomyces.

• En los quesos las levaduras dañinas actúan mediante producción de fructificaciones, sabores levaduriformes indeseables y una textura desagradable para la apariencia del producto.

• En los quesos conservados, incluso en refrigeración, predominan especies de Cry. albidus, Cry. laurentii, Rho. minuta, Rho. glutinis, Rho. rubra; así como Deb. hansenii y Ya. lipolytica.

• En los quesos las levaduras participan en la maduración metabolizando el ácido láctico por lo que elevan el pH y favorecen el crecimiento de bacterias proteolíticas.

• Existen otros grupos de levaduras que afectan la calidad de los quesos mediante la liberación de pigmentos pardos, entre ellas Ya. lipolytica ha sido estudiada, por ser una especie frecuente en estos alimentos, en los cuales participa en el proceso de curado y se ha demostrado que en presencia de tirosina es capaz de liberar pigmentos pardos o negros.

• Carnes y derivados cárnicos: En comparación con alimentos de origen vegetal la flora levaduriforme presente en este tipo de alimentos es escasa, aunque se han aislado en estos y se ha descifrado el papel que juegan en la alteración de ellos, el cual no parece ser muy importante y al parecer está asociado a la actividad proteolítica y lipolítica extracelular que muestran las levaduras. Estas actividades enzimáticas generan sabores indeseables que dañan la calidad de los productos.

• Entre los grupos que predominan en la alteración de estos alimentos se encuentran Deb. hansenii, C. zeylanoides, Cry. laurentii. En jamones y otros cárnicos curados predominan Deb. hansenii, Deb. polymorphus, Cry. laurentii, Cry. humicolus y P. guilliermondii.

Prevención • Los métodos de prevención pueden subdividirse en dos grupos:

A-Medios destinados a limitar el desarrollo de las levaduras:

• Métodos físicos: congelación, deshidratación, aumento de la presión

osmótica y descenso del pH por fermentación bacteriana o adición de

ácidos débiles.

• Métodos químicos: utilización de compuestos, como el anhídrido

sulfuroso, los ácidos sorbicos, benzoico, propionico y sus derivados

.Estos productos interaccionan con los lípidos y actúan por inhibición

de las enzimas intracelulares.

B-Agentes Fungicidas

• Producen la muerte de las células microbianas presentes en el

alimento y por tanto su esterilización .Esto se logra con tratamientos

térmicos, como la tindalización, pasteurización, esterilización y con

otras técnicas, como las radiaciones ionizantes o simplemente por

filtración.