Características de la levadura de panadería y mejora genética

Evans en 1990 estableció una serie de propiedades que una cepa panadera debería de poseer:

1. Capacidad de crecer rápidamente y producir buenos rendimientos utilizando medios ricos en sacarosa como fuente de carbono.

2. Capacidad de crecer en otras fuentes de carbono.

3. Resistencia al secado, especialmente para su comercialización en el formato de levadura seca activa e instantánea.

4. Resistencia a la congelación.

5. Buena consistencia y color.

6. Estabilidad y capacidad de mantener la calidad de los productos.

7. Ser capaces de tener una alta actividad fermentativa, especialmente en presencia de maltosa.

8. Tolerar la presencia de elevadas presiones osmóticas y ácidos, como las sales del ácido propiónico que son añadidas a las masas para evitar el crecimiento posterior de mohos en el pan.

9. Tolerar la rehidratación.

10. No formar agregados insolubles durante la rehidratación.

11. Buen sabor y aportar aroma al producto panario.

No todas estas propiedades están presentes en las cepas panaderas, pero gran parte de ellas son susceptibles de mejora genética. De forma muy general, la mejora se realiza bien por genética clásica, es decir, mediante selección de cierto carácter presente en una población de organismos o bien mediante ingeniería genética, manipulando el ADN de un organismo.

Con respecto a la mejora por genética clásica se han obtenido cepas que presentan incrementos significativos en la concentración interna de lisina, un aminoácido esencial pobremente representado en la harina de trigo (Gasent-Ramirez y Benitez, 1997) o el aislamiento de cepas resistentes a 2-desoxi-D-glucosa (análogo tóxico de la glucosa) que presentan una represión catabólica parcial mediada por glucosa y que tienen mejor comportamiento con respecto a la cepa parental tanto en capacidad fermentativa de masas dulces como en resistencia a ciclos de congelación-descongelación (Rincón et al, 2001; Codón et al, 2003).

En cuanto a la mejora por ingeniería genética, se han intentado diversas estrategias entre las que se encuentran la sobreexpresión, la deleción y el uso de alelos que están exentos de regulación postraduccional. La sobreexpresión de genes como MEL1 (codifica para la Melibiasa) permite obtener incrementos de rendimientos de biomasa debido a una mejor utilización de los hidratos de carbono disponibles en las melazas (rafinosa y melibiosa) (Gasent-Ramirez et al, 1995); la sobreexpresión de CRZ1 (codifica para un activador transcripcional de genes implicados en diversos tipos de estrés) permite la obtención de cepas tolerantes tanto a salinidad como a congelación y mejora la habilidad de levantar masas azucaradas (Panadero et al, 2007); la de genes del locus MAL permite una utilización rápida de la maltosa presente en la masa y por tanto, las cepas presentan mayores incrementos en la capacidad fermentativa (Tamame et al, 2003).

La deleción de genes también ha permitido la obtención de cepas con propiedades mejoradas, por ejemplo, la deleción de CAR1 (Arginasa, responsable de la degradación de arginina) provoca una acumulación de prolina lo que permite un incremento en la resistencia a congelación (Shima et al, 2003); incluso la deleción de los genes implicados en la degradación de la trehalosa ATH1 (trehalasa ácida) y/o NTH1 (trehalasa neutra) hace que la cepa produzca mayor cantidad de CO2 durante la fermentación de la masa así como mayor resistencia a desecado por acumulación de trehalosa (Shima et al, 1999).

Las modificaciones no solamente se han orientado a la deleción de un gen sino también a la expresión de variedades alélicas con modificaciones puntales en las proteínas. Un ejemplo interesante es la deleción del gen PUT1 (Prolina oxidasa, implicada en la utilización de prolina como fuente de nitrógeno) junto a la modificación de PRO1 (γ-glutamil quinasa, primera enzima de la ruta de síntesis de prolina) para que el gen codifique una proteína que no presente retroinhibición por prolina, lo que conlleva a la cepa a acumular grandes cantidades de este aminoácido, presentando altos niveles de actividad fermentativa en masas congeladas (Kaino et al, 2008).

La alta estabilidad genómica, así como la posibilidad de seleccionar mutaciones espontáneas, sirvió para la industria y la economía, de esa manera fueron caracterizadas fisiológica y molecularmente cepas panaderas y a la par, continuó la búsqueda de nuevas variedades que otorgaran diferentes matices a los productos finales y que permitieran su producción a un costo menor.

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Referencias consultadas

1. Codón AC, Rincón AM, Moreno-Mateos MA, Delgado-Jarana J, Rey M, Limón C, Rosado IV, Cubero B, Penate X, Castrejón F y Benitez T (2003) New Saccharomyces cerevisiae baker’s yeast displaying enhanced resistance to freezing. J Agri Food Chem, 51:483-491.

2. Evans I (1990) Yeast strains for baking: recent developments. In Spencer, J. F. T. and Spencer DM (eds.), Yeast technology, Springer, Berlin, 407.

3. Gasent-Ramirez JM, Codón AC y Benítez T (1995) Characterization of genetically transformed Saccharomyces cerevisiae baker’s yeast able to metabolize melibiose. Appl Environ Microbiol, 61:2113-2121.

4. Gasent-Ramirez JM y Benitez T (1997) Lysine-overproducing mutants of Saccharomyces cerevisiae baker’s yeast isolated in continuous culture. Appl Environ Microbiol, 63:4800-4806.

5. Kaino T, Tateiwa T, Mizukami-Murata S, Shima J y Takagi H (2008) Self-cloning baker’s yeast that accumulate proline enhance freeze tolerance in doughs. Appl Environ Microbiol, 74:5845-5849.

6. Rincón AM, Codón AC, Castrejón F y Benitez T (2001) Improved properties of baker’s yeast mutants resistant to 2-deoxy-D-glucose. Appl Environ Microbiol, 67:4279-4285.

7. Panadero J, Hernández-López MJ, Prieto JA y Rández-Gil F (2007) Overexpression of the calcineurin target CRZ1 provides freeze tolerance and enhances the fermentative capacity of baker’s yeast. Appl Environ Microbiol, 73:4824-4831.

8. Shima J, Hino A, Yamada-Iyo C, Suzuki Y, Nakajima R, Watanabe H, Mori K y Takano H (1999) Stress tolerance in doughs of Saccharomyces cerevisiae trehalase mutants derived from commercial Baker’s yeast. Appl Environ Microbiol, 65:2841-2846.

9. Shima, Sakata-Tsuda Y, Suzuki Y, Nakajima R, Watanabe H, Mori K y Takano H (2003) Disruption of the CAR1 gene encoding arginase enhances freeze tolerance of the commercial baker’s yeast Saccharomyces cerevisiae. Appl Environ Microbiol, 69:715-718.

10. Tamame M, Calvo O, Fernández F y Abad A (2003) Ingeniería genética de las levaduras del pan. In Arber W, Cerdá-Olmedo E, Cabonero P, Benitez T, Tamame M, Ramón D y Bobet R (eds.) La ingeniería del pan y del vino, Real Academia de Ingenieria, Madrid, p 120.