MICROBIOLOGIA 2012-2013: ELS LLEVATS EN LA INDÚSTRIA: UTILITATS I APLICACIONS

ELS LLEVATS EN LA INDÚSTRIA: UTILITATS I APLICACIONS

Introducció

L’ésser humà a utilitzat els llevats des del 7000 a.C sense saber perquè succeïen certes coses com la fermentació del pa o la producció de bombolles en les ampolles.

A partir del gran increment de població de finals del segle XVlll es va veure la necessitat d’industrialitzar certs processos com la producció de pa, sorgeix així una de les primeres empreses panificadores que va originar-se a Holanda al 1780. Moments després van aparèixer altres empreses donant molta més importància a processos de producció més industrialitzats en quantitat i deixant apart els processos que es formaven en petits locals amb quantitats limitades.

A partir del boom de la industrialització al segle XlX gairebé tots els processos en els quals intervenen llevats es duien a terme en grans empreses amb processos industrialitzats. És el naixement dels llevats en la indústria.

Utilització de llevats

En la industria alimentaria els llevats són utilitzats principalment per a fer pa i begudes alcohòliques degut a la seva capacitat per fermentar els sucres i transformar-los generalment en diòxid de carboni i etanol (figura 1).

Producció del pa: es barregen llevats amb la massa del pa i quan aquesta comença la seva fermentació, produeix diòxid de carboni que “infla” el pa i li dona la textura esponjosa que té. En aquest cas també es produeix etanol però aquest és evaporat posteriorment durant la cocció.

Producció de begudes alcohòliques: en el cas de les begudes alcohòliques s'aprofita l'etanol per aportar el component etílic. En molts casos també s'aprofita la producció de gas per carbonatar l'aigua. Les begudes alcohòliques més importants produïdes amb llevats són: el vi, la cervesa, la sidra, el sake i els destil·lats. Cada espècie de llevat fermenta els sucres de diferents maneres de tal manera que s'utilitzen diverses espècies de llevats per elaborar diferents begudes alcohòliques. Els llevats amb el seu metabolisme poden arribar a produir una concentració al voltant de 15º en el medi on es troben, les begudes alcohòliques que presentin més d’aquesta graduació han sofert altres processos químics com la destil·lació.

Figura 1: Esquema de la fermentació alcohòlica.

En la industria farmacèutica també son utilitzats per a la producció d'alcohol farmacològic, fàrmacs, vitamines, etc. El seu genoma és fàcil de manipular i el seu caràcter ubiqüista els fa perfectes per a créixer en qualsevol medi tenint un alt rendiment.

Els llevats també s’utilitzen per fer biocombustibles. partir de l’extracció dels sucres del blat de moro els llevats fermenten i formen alcohol que serveix com a combustible.

Els processos anomenats de primera generació, els primers que es van instal·lar i que actualment funcionen a escala industrial, es basen en la fermentació de la glucosa a etanol mitjançant llevats com els del gènere Saccharomyces.

Les dues begudes alcohòliques per excel·lència a nivell mundial i a la península son la cervesa i el vi.

Per a la producció de cervesa existeixen tres tipus de fermentacions, la fermentació elevada que dona la varietat de cervesa “Ale” que es forma a una temperatura de 15ºC a 20ºC, poques vegades superiors a 24ºC. La fermentació baixa que dona la varietat de cervesa “Lager”. I la fermentació espontània que dona la varietat “Lambic”, aquesta fermentació la desenvolupen llevats salvatges presents als riu Zenne a Brusseles.

La producció de cervesa consisteix en introduir els llevats al suc format per la civada, la malta i el llúpol, es fa bullir tota la barreja de cereals e ingredients i posteriorment s’introdueixen els llevats per a fermentar el suc format i donar la cervesa. (figura 2)

Figura 2: Esquema de la producció de cervesa

Per a la producció del vi, es fa fermentar el suc de raïm o most, depenent del tipus de vi que es vol obtenir s’escolleixen uns derivats o altres i sofreixen una, dues o fins a tres fermentacions successives. (Figura 3)

Figura 3: Esquema de la producció de vi.

Producció de llevats

La fabricació de llevats es fa a partir d'una única cèl·lula la qual s'alimenta perquè creixi i es multipliqui. El procés comença al laboratori amb la inoculació i posteriorment s’envia a la les sales de cultiu. En les sales de cultiu els llevats es posen dins d’uns biorreactors de fermentació els quals s'omplen constantment d'una pasta que conte extractes de canya o remolatxa, compostos nitrogenats i aire amb la finalitat d'aportar oxigen necessari per el seu desenvolupament i reproducció. La gran majoria de llevats són mesòfils i es poden incubar a temperatura ambient. El cultiu es troba barrejat amb un líquid format per residus del seu metabolisme i nutrients del qual s'ha estat alimentant el llevat. Un cop acabat el procés de creixement del cultiu, els llevats son separats d'aquest líquid mitjançant centrifugats. El producte obtingut es premsa i es talla per empaquetar-lo. També es pot dessecar o liofilitzar abans d’empaquetar-lo per tal de que es conservi més temps (figura 4).

Hi ha dos tipus principals de llevats per fer pa que es produeixen mundialment:

· Llevats frescos: Contenen un 70% d'aigua i la seva duració es d'aproximadament d'1 mes.

· Llevats secs:

Instantanis: Els llevats secs instantanis contenen un 5% d'aigua, tenen una duració de 24 mesos i es poden addicionar directament a la farina.

Tradicionals: En canvi els llevats secs tradicionals contenen un 8% d'aigua, tenen una durada de 12 mesos i han de ser dissolts en aigua abans de fer-los servir.

Figura 4: Esquema producció dels llevats.

Els llevats es poden cultivar en medis d’agar i brous nutritius de malta, d’extracte de llevats o sucs de fruites. El pH del medi on es cultiven a de ser entre 4,5 i 5,5 per evitar contaminacions, sobretot amb bacteris.

Especies més utilitzades:

Taula 1: Taula d’algunes espècies de llevats i la seva utilització en la industria.

ESPÈCIES DE LLEVATS	UTILITZACIÓ EN INDUSTRIA
Saccharomyces cerevisiae	Panificació, vi, cervesa, licors, sake, etc. Producció d’etanol. Elaboració d’elements nutricionals, vitamines, etc. Producció de biocombustible.
Saccharomyces ellipsoideus	Vi.
Saccharomyces uvarum	Cervesa.
Saccharomyces bayanus	Vi amb bombolles.
Saccharomyces fragilis	Aliments, suplements dels animals i producció d’etanol.
Candida utilis	Producció alcohol, proteïna unicel·lular.
Candida milleri	Pa àcid.
Candida lipolytica	Font de proteïnes.
Saccharomycopsis fibuligera	Proteïna unicel·lular, alcohol, glucoamilasa, bioquímics.
Yarrowia lipolytica	Proteïna unicel·lular, lipasa, bioquímics.
Kluyveromyces marxianus	Proteïna unicel·lular, alcohol.
Phaffia rhodozyma Brettanomyces sp.	Proteïna unicel·lular per a les piscifactories. Fermentació cerveses “làmbiques”
Schizosaccharomyces sp.	Producció d’alcohol industrial.
Torulopsis utilis	Font de proteïnes.
Kloeckera apiculata	Vi.
Zygosaccharomyces mellis	Mel d’abelles.
Debaromyces kloeckera	Salsitxes.

Saccharomyces cerevisiae

El llevat per excel·lència o llevat model és Saccharomyces cerevisiae, un llevat esfèric utilitzat per la fermentació del pa i diferents begudes alcohòliques. Des del 1996 es coneix el seu genoma complet (Goffeau et al., 1996) i actualment és l'eucariota que mes es coneix en tots els seus aspectes, presenta 12 milions de bases parells al seu genoma i uns 6000 gens dels quals es coneixen pràcticament tots. Al 2002 es va descobrir també tot el genoma de Schizosaccharomyces pombe.

Saccharomyces cerevisiae és el llevat més utilitzat en la industria degut a la seva alta productivitat tant en un medi aerobic com anaerobic. El fet de que pugui fermentar els sucres en diferents condicions d'aerobiosi fa que es pugui utilitzar en més processos que altres llevats.

Conclusions

Els llevats han esdevingut una eina molt important per a la industria degut a la seva capacitat per metabolitzar els sucres en etanol i la seva gran simplicitat encara que son organismes eucariotes. El seu caràcter ubiqüista i mesòfil els fa molt fàcils de cultivar i mantenir.

En resum els llevats s’utilitzen per a la producció de pa, formatges, begudes alcohòliques, etc. Actualment, i gràcies a els avenços en enginyeria genètica, també s’utilitzen per a produir productes cada vegada més diversos.

Bibliografia

Gòdia, F. i Solà, C. (2007) “Bioprocessos industrials. Biocombustibles” a Les biotecnologies. Vol.58. Consultat el 12 d’abril de 2013.

 http://www.raco.cat/index.php/TreballsSCBiologia/article/viewFile/256587/343577

Uso de levaduras Industriales. Dr. Luis C. Damas Buenrostro. Consultat el 15 d’abril de 2013.

 http://www.google.es/url?sa=t&rct=j&q=uso%20de%20levaduras%20industriales&source=web&cd=2&ved=0CDoQFjAB&url=http%3A%2F%2Fwww.respyn.uanl.mx%2Fespeciales%2F2010%2Fee-10-2010%2Fdocumentos%2Fconferencias%2F05.pdf&ei=jYhwUa3rBI7MtAbl3oHYCA&usg=AFQjCNE6fB837mb5S-VefXXJ_BZcER2QKg&bvm=bv.45373924,d.Yms

García, V. (2004) Introducción a la microbiología. Costa Rica: EUNED