PROCESAMIENTO DE LEVADURA.
OBTENCION DE DERIVADOS

La biomasa de levadura como materia prima en la industria
• Suplemento nutricional o saborizante
• Las levaduras contienen alrededor de 50% de proteínas susceptibles de obtener como
concentrados o aislados de proteínas.
• La levadura Saccharomyces cerevisiae es la fuente tradicional de invertasa,.
• Los ácidos nucleicos son también un producto importante. El RNA aislado puede ser
transformado en nucleótidos saborizantes (5’-mononucleótidos) a partir de 5’-
fosfodiesterasas (raicillas de la cebada germinada)
• Los polisacáridos de las paredes celulares (glucanos) han sido probados frente una serie
de estados patológicos mostrando un significativo efecto inmunomodulador
• Los lípidos (triacilglicéridos, fosfolípidos y esteroles). En esta fracción se encuentran
también cantidades importantes de ergosterol, precursor del ergocalciferol (vitamina
D2).

Uso de las levaduras como fuente de proteínas en la alimentación humana
• Contienen entre 5 y 13% de ácidos nucleicos en dependencia de su tasa de crecimiento y la
fase de éste que se esté analizando.
•Deseables las elevadas productividades (Kg/m3-hora)
•En tanto que la proteína de levadura se emplee como enriquecedor o aditivo en los
alimentos, el contenido de ácidos nucleicos no conforma ningún problema serio salvo los
relacionados con la pérdida de funcionalidad de ésta. Al aumentar su inclusión en la dieta,
comenzarán a aparecer síntomas de hiperuricemia y eventualmente gota artrítica
¿QUÉ HACER, ENTONCES?
•El RNA puede extraerse de las células microbianas por diferentes métodos.

Propagación Biomasa I
Alto ARN
Tratamiento
Extracción ARN
Fracción soluble Centrifugación
Secado Precipitación ARN Biomasa II
Bajo ARN
ARN Centrifugación
Amorfo
Residual

Biomasa II Bajo ARN
80% de la biomasa total
Opción I: Alimento animal
280-300 U$D/t
Opción II: Conversión en extracto
de levadura
4,0-6,0 U$D/Kg

Composición del residuo de extracción de ARN en células de Candida utilis y de levadura
de cerveza comercial
7,3-8,14.25 ± 0.33Cenizas
4,9-6,3< 2,0Ácidos nucleicos
36-4140.0 ± 1.12Proteína verdadera
45-5151.3 ± 0.97Proteína Kjeldahl (Nx6.25)
6,9-8,08.02 ± 0.46Nitrógeno orgánico
8,05, 0 ± 0.5Humedad
Levadura cervezaResiduo Extracc.
Componente, %

0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 5 10 15 20 25
Tiempo, horas
S
o
l
u
b
i
l
i
z
a
c
i
ó
n

M
S
G
,

%
RLFS RLFSA
Comparación entre la solubilización del residuo de extracción de ARN en presencia de sal y levadura
panadera fresca (Saccharomyces cerevisiae) con (RLFSA) y sin Alcalasa (RLFS)

La literatura sobre el desarrollo de procesos de autólisis de materiales, utilizando las
enzimas autolíticas de levadura como catalizador son muy escasos (Hobson y col,
1995; Nakajo y Sano, 2002).
Las condiciones del procesamiento son similares en relación con la temperatura,
tiempo de residencia etc., a la desarrollada en nuestros laboratorios, el proceso
propuesto solo emplea 5% de la biomasa total como levadura fresca, especialmente
Saccharomyces cerevisiae, en tanto que los mencionados anteriormente, parten de
suspensiones entre 10 y 14% de levaduras vivas.
Hobson, J.C., Anderson, D.A.G. Method of preparing yeast extract containing hydrolyzed non-yeast protein with yeast autolytic enzymes United
States Patent 5427921. 1995
Nakajo, Y., Sano, H. Yeast extract composition, yeast for obtaining the same, and process for producing yeast extract composition. United States
Patent 6344231. 2002

Extractos de levadura
• Son concentrados de los componentes solubles de las células obtenidos de forma
predominante a partir de la autólisis.
•Su uso principal es en la industria alimenticia como saborizantes y en la industria
microbiológica en procesos que requieren de formas complejas de nitrógeno para su
propagación y síntesis de metabolitos secundarios.
•Se obtiene fundamentalmente de levaduras de crecimiento primario o subproducto de otros
procesos fermentativos (cerveza) de las especies: Saccharomyces cerevisiae , Kluyveromyces
fragilis o Candida utilis.

Otros métodos utilizados en la producción de extractos son:
•termólisis (calentamiento a 100 °C)
•plasmólisis (altas concentraciones de sales a temperaturas moderadas)
•desintegración mecánica
La duración de la autólisis depende de muchos factores pero en general varía desde 15
horas hasta más de 60 horas. Los compuestos solubles a final del proceso se separan de
las paredes celulares insolubles y se concentran en evaporadores de película
descendente u otro tipo de evaporador disponible. Para aplicaciones fermentativas el
concentrado puede ser sometido a procesos de filtrado nuevamente. Una posterior
concentración a vacío y una corta esterilización conducen a los productos típicos
siguientes.
•extractos líquidos (con sólidos entre 50 y 65 %)
•pastas altamente viscosas (70 a 80 %)
•polvos secos obtenidos por atomización, en secadores de diseño especial.

AROMA/SABOR OBTENIDOS AL CALENTAR AMINOÁCIDOS PUROS Y
GLUCOSA A 180 °C:
Azúcar quemadaArginina
Pan frescoLisinaGalletasHidroxiprolina
Pan de maízHistidinaTortas y pastelesProlina
CaféAcido glutámicoQueso horneadoIsoleucina
CarameloAsparaginaQueso horneadoLeucina
CarameloTirosinaChocolateValina
VioletasFenilalaninaCarameloAlanina
Patatas asadasMetioninaCarameloGlicina
Aroma/saborAminoácidoAroma/sabor
Aminoácido

AMINOÁCIDOS. EFECTOS Y APLICACIONES
Enmascaramiento de sabores pungentes
causados por endulzantes artificiales.
Bacteriostático
Glicina
Suplemento a proteínas de cereal (en
combinación con treonina y triptófano)
Lisina
Aumento de la calidad nutricional (alimento
animal)
Metionina
Antioxidante (mejoramiento de la calidad del
pan)
Cisteína
Antioxidante (salsas congeladas). Inhibición de
la rancidez (bizcochos) en combinación con
glucosa
Histidina
Propiedades antioxidantes (leche en polvo)Triptófano e histidina
Propiedades antioxidantes (grasas)Triptófano y metionina
Enmascaramiento de sabores ácidos (jugos de
frutas etc)
Alanina y ácido asparagínico
Efecto y aplicaciónAminoácido

OTRAS APLICACIONES DE LA LEVADURA Y SUS DERIVADOS
Obtención de Glutatión
Es un tripéptido de glutamato, cisteína y glicina. La levadura fresca contiene
aproximadamente 0.65 % (base seca). Algunas propiedades del glutatión son:
•Promueve la destoxificación de agentes xenobióticos
•Juega un papel importante en la eliminación de radicales libres.
•Anticarcinogénico. Inhibe las mutaciones
•Potencia la respuesta inmune. Promueve la proliferación de linfocitos.

Enriquecimiento nutricional
•Elevado contenido de proteínas de una excelente calidad que contiene cantidades importantes de
todos los aminoácidos excepto los sulfurados metionina y cisteína.
•Fuente principal de vitaminas del complejo B en la naturaleza (levadura de cerveza)
•Contienen minerales de importancia metabólica como el Ca, Mg, Mn etc, por lo que pueden ser
incorporadas a los sistemas de alimentos para su fortalecimiento nutricional.
•Contienen también polisacáridos de alto peso molecular como los ß(1,3) glucanos que son
comprobados potenciadores del sistema inmunológico.
•Los comprimidos de levadura de cerveza han sido consumidos tradicionalmente para el tratamiento
de algunas enfermedades cutáneas como el acné, trastornos gastrointestinales y fuente de vitaminas,
carbohidratos complejos etc.
•La levadura de cerveza seca se produce por lavado y deshidratación de las células recuperadas de
la etapa de fermentación cuando se ha considerado que no es ya posible reciclarlas al proceso.
Puede resultar necesario el proceso de desamargado (consecuencia del lúpulo) para evitar sabores
indeseables

Composición en aminoácidos de la levadura
de cerveza desamargada
5.1Valina2.4Tirosina
1.4Triptófano4.1Treonina
4.3Serina3.9Prolina
3.9Fenilalanina1.2Metionina
6.5Lisina6.3Leucina
3.9Isoleucina2.2Histidina
4.1Glicina11.3Glutamato
0.2Cisteína8.4Aspartato
4.3Arginina6.0Alanina
%Aminoácido%
Aminoácido

Aislamiento de productos
A partir de una suspensión de células de levadura, no es posible aislar productos de
interés de forma individual, sino se elabora previamente un tratamiento adecuado de la
biomasa. El tratamiento estará determinado en primera instancia, por la localización
celular del producto de interés, es decir, si es un compuesto intracelular o por el
contrario es un compuesto excretado de forma espontánea o inducida por la célula.

DESINTEGRACIÓN CELULAR
El método más simple y antiguo es el secado a temperatura ambiente por 2-3 días.
Métodos más elaborados parten del empleo de secadores tipo tambor, atomización,
lecho fluidizado etc. La obtención de polvos de acetona es un método muy empleado a
nivel de laboratorio y posee como gran ventaja, que la actividad de muchas enzimas se
conserva casi intacta y se pueden almacenar para ser recuperadas posteriormente.
La lisis celular puede ser inducida por medios físicos, químicos y enzimáticos. (ciclos
alternados de congelación-descongelación, el choque osmótico que consiste en sumergir
las células en una solución de alta presión osmótica como NaCl, urea, sacarosa).
La lisis química más utilizada es la que emplea tolueno. Las sustancias tensoactivas
como los detergentes, la glicina etc., son altamente eficientes para estos propósitos. La
glicina por ejemplo, libera el 80% de la proteína de E. coli.

Fraccionamiento de levaduras
•Se han propuesto esquemas de fraccionamiento de levaduras a partir de autolizados frescos, sin embargo,
la práctica común en la industria desarrolla procesos de obtención de los diferentes compuestos de forma
aislada : glutatión, factor de tolerancia a la glucosa, NADH, FMN, FADH2, enzimas como alcohol
deshidrogenasa (ADH), glucosa isomerasa etc.
•Otras tendencias se encaminan en la obtención simultánea de aditivos para alimentos sin implicar
elevados grados de pureza como concentrados de proteínas, extractos de levadura y concentrados de
polisacáridos de pared celular, buscando esencialmente funcionalidad en la integración a los alimentos
como: retención de agua, actividad emulsionante, formación de espumas, etc., y
•Obtención simultánea de tantos productos como sea posible, por ej. invertasa, extracto de levadura,
ergosterol, polisacáridos, fosfolípidos etc.

ESTUDIO DE CASO
Producción de derivados funcionales
REQUERIMIENTOS PARA PRODUCTOS DE CONSUMO HUMANO
Todo alimento tiene que cumplir con un grupo de requisitos para que se autorice su
producción en forma industrial.
• Inocuidad para la salud humana, tanto a corto como a largo plazo.
• Ausencia de organismos patógenos. La contaminación total debe estar dentro de
ciertos límites permisibles.
• Valor nutricional -en muchos países es obligatorio declarar la composición del
producto en la etiqueta.
• Funcionalidad de los ingredientes - posibilidades de combinarlos con otros alimentos
o ingredientes para lograr producto final más nutritivo, apetitoso o manejable en las
condiciones de mercado y de vida doméstica.

105Streptococcus Grupo D Lancefield
100Clostridium perfringens
1000Clostridium totales
1Staphylococcus aureus
10Enterobacteriaceae
100Levaduras y mohos totales
105Bacterias viables
Cantidad/gMicroorganismo*
* Hernández, F (1984) Acta Microbiologica Hungarica 31 159.
Niveles permisibles de contaminación microbiana en alimentos

----52-8770-90hombreAlimento seco
2.0-2.38890rataForrajera +
0.5% met
0.9-1.432-4885-88rataForrajera
1.758-6980-90rataDestilería
1.45981rataPanadera
PERBV, %DC, %SistemaLevadura
Valor nutricional

PROPIEDADES FUNCIONALES
• Organolépticas: color, aroma, sabor y otros factores que son evaluados en la cavidad
bucal como textura, cremosidad, dureza, tamaño de partícula, jugosidad etc. Todas
estas propiedades están relacionadas entre sí. En general, los aspectos de color, aroma y
sabor son fácilmente asimilables, si se parte de un producto de baja intensidad en estos
indicadores, mediante el uso de colorantes, fragancias naturales o sintéticas y
saborizantes disponibles en el mercado. La levadura es una materia prima adecuada en
este sentido.
Funcionales como tal: capacidad del ingrediente o materia prima de asociarse con los
otros componentes del sistema de forma estable para formar emulsiones, geles,
espumas etc.

Módulo A
• Levadura seca en hojuelas
• Levadura en tabletas
• Salsa tipo soja
Módulo B
• Extracto de levadura
• Salsa tipo barbacoa
Módulo C
• Concentrados de proteínas
• Extracto de levadura (base nucleotídica principalmente)
• Fibra dietética (polisacáridos complejos insolubles)
CONCEPCIÓN MODULAR

2 mgÁcido fólico
3 mgPiridoxina (B 6)
10 mgÁcido pantoténico (B 5)
30 mgNicotinamida (B 3)
5 mgRiboflavina (B 2)
40 mgTiamina (B 1)
Vitaminas
150-160 mgMagnesio
1200-1300 mgFósforo
150-170 mgCalcio
6-7 gMinerales
0.8-1.2 gLípidos insaturados
0.2-0.3 gLípidos saturados
1-1.5 gLípidos totales
12-14 gHidratos de carbono totales
50-52 gProteínas
320-355 KcalValor energético
200-250 g/dm3Densidad volumétrica
Crema claroColor
5-8 %Humedad
100 g de productoAnálisis medio
Levadura en hojuelas o tabletas

Salsa sojaSabor
CaracterísticoOlor
TípicoColor
4.3-4.5pH
0.5-0.8Nitrógeno amínico
7-8Proteína hidrolizada
5-6Azúcares reductores
12-14Sal común (NaCl)
23-25Sólidos totales
%Componente
Salsa tipo soja

Extracto de levadura
Dentro de los productos a ser producidos en la instalación, el extracto de levadura es el
que posee el mercado más tradicional, utilizándose como saborizante. Se emplea
también en la industria de cosméticos como nutriente y la industria fermentativa como
componente del medio de cultivo.
6.0pH
> 9.0Fosfatos
2.8-3.0Nitrógeno amínico
> 4.8Nitrógeno orgánico (Kjeldahl)
> 70Sólidos totales
%Composición

Cárnico robusto,
asado
Sabor
CaracterísticoOlor
MarrónColor
27.3Aditivos naturales
26.9Extracto de levadura
40-45Sólidos totales
%Composición
Salsa barbacoa
Es un producto elaborado a partir del extracto que permite una mayor
flexibilidad para su introducción en el mercado.

140-150 g de aceite/g proteínaCapacidad emulsionante
700-900Enlace de aceite
350-400Retención de agua
Propiedades funcionales
NeutroSabor
InodoroOlor
Crema muy claroColor
Polvo finoConsistencia
6-6.5pH (solución 1%)
6-8Hidratos de carbono
2-4Cenizas
0-1Lípidos
70-85Proteínas
92-95Sólidos totales
%COMPOSICIÓN
Concentrados de proteínas

neutroSabor
InodoroOlor
Crema claro-blancoColor
200-250 kcalValor energético
2-Cenizas
0-1Lípidos
3-10Proteínas
65-85Hidratos de carbono
5-10Humedad
%Composición
Fibra dietética
(concentrado de polisacáridos de pared celular)

A partir de lo visto hasta
aquí, las levaduras
¿PUEDEN SER LA BASE
DE UN NEGOCIO?

Alcohol (potable y carburante)
Saccharomyces cerevisiae es la especie más explotada al efecto. El etanol es el más
importante producto básico de la industria fermentativa. La levadura y las vinazas se
colectan después de la destilación. La primera es un excelente suplemento en la
alimentación animal. Las segundas son un serio problema ecológico.

Producción de enzimas
Se producen cantidades de enzimas importantes a apartir de la levadura e.g. alcohol
deshidrogenasa, hexokinasa, lactato deshidrogenasa, glucosa-6-fosfato deshidrogenasa,
etc.
Invertasa
Degrada la sacarosa en glucosa y fructosa. Se usa en la industria de repostería para
poducir chocolates blandos.
Lactasa
La enzima ß-galactosidasa (lactasa) se usa ampliamente en la industria láctea. Se aisla de
la levadura Kluyveromyces lactis, K. marxianus, o K. fragilis.

Levaduras especiales
La biomasa de levadura acumula cantidades variables de minerales presentes
en su medio de crecimiento, aún cuando no los necesite metabólicamente.
Algunas plantas también lo hacen. Así, la levadura puede acumular cationes de
importancia fisiológica como Se, Cr, Fe, Zn, etc, si estos se encuentran en el
medio de propagación. Esto puede ser usado en la suplementación de cationes
deficitarios en la dieta humana y animal.

Selenio. Es muy deficiente en numerosos países como China, Nueva Zelandia y Finlandia. , El
contenido de Se en las cosechas y los piensos producidos en la mayor parte del mundo están
por debajo de los niveles óptimos. Históricamente se ha suministrado como selenito de sodio.
La absorción del selenio inorgánico es inferior al natural. Las levaduras son capaces de
asimilar Se y si este se administra en modo fed batch, las concentraciones del catión jamás
son tóxicas (para la célula microbiana) y pueden incorporarse hasta 1000 µg/g (se acumula
como seleniometionina, seleniodiglutatión y seleniocisteíne; por tanto podremos hablar de
selenioproteínas).
Cromo. El Cr trivalente es un componente del Factor de Tolerancia a la Glucosa (GTF).
Puede actuar como cofactor para potenciar la actividad insulínica. La habilidad del hombre
para sintetizar GTF disminuye con la edad. El GTF de levadura es capaz de revertir esta
deficiencia.

Volvamos a la pregunta inicial
¿Puede basarse una industria en este microorganismo?
Parece ser que la respuesta es definitivamente SI.
¿Estamos en condiciones de desarrollarla por medios propios?, también parece positiva la
respuesta, pero:
¿Qué necesitamos para ello?
•Una puerta abierta hacia la agricultura y la visión de salir hacia ella
•Un equipo de investigación poderoso (en fisiología de levaduras, cinética de
bioprorcesos y biología molecular), así como una interfase en fisiología y nutrición
animal.
•Un equipo de comercialización internacional, y por supuesto
• ………. financiamiento