Procedimiento para la producción de levadura.

Procedimiento mejorado para la producción de levadura, en particular levadura de panadería,

en el que se pone en contacto la levadura con un aditivo de transformación natural o derivado de una sustancia natural en una cantidad suficiente para suprimir o al menos reducir la actividad de microorganismos no deseados en la producción industrial de levadura madre y/o levadura comercial, seleccionándose el aditivo de transformación natural o derivado de una sustancia natural de al menos un elemento del grupo que comprende ácidos de lúpulo o un derivado de los mismos.

Procedimiento para la producción de levadura

Las levaduras son a nivel mundial el grupo de microorganismos más importante de valor comercial. El ser humano ya las utiliza desde hace miles de años.

La cantidad total de la producción de levadura incluyendo la producción de levadura en la fabricación de cerveza y fermentación y en la producción de alimentos asciende a millones de toneladas al año. La producción de levadura en la UE tiene una facturación global de 800 millones de euros y garantiza, sin tener en cuenta los sectores industriales de los proveedores, más de 8000 puestos de trabajo.

La especie de levadura más importante desde el punto de vista económico es Sacc/iaromyces cerv/s/ae. Sin embargo, existen numerosos tipos de levadura menos corrientes con potencial para aplicaciones tecnológicas. Una cepa de levadura técnica importante es, por ejemplo, K/uyveromyces /acf/s. Estos microbios se cultivan en termentadores para la producción de quimosina (renina) a escala industrial; esta renina, que sustituye a la forma habitual obtenida a partir de animales sacrificados, tiene gran aplicación en la actualidad en la producción de queso.

Las levaduras Sacc/iaromyces se clasifican en general como inocuas ("GRAS"). Producen dos productos metabólicos importantes: etanol y dióxido de carbono. El etanol se utiliza para la producción de bebidas alcohólicas, como combustible y como disolvente. El dióxido de carbono se utiliza como agente leudante para masa de pan, para la producción de bebidas gaseosas, como gas inerte para la conservación de alimentos y como disolvente para extracciones. La levadura en sí misma se utiliza como potenciador del sabor en alimentos y como fuente de nucleótidos en la producción de sustitutos de la leche materna. Además la levadura también es una fuente importante de vitamina B en la alimentación del ser humano y de los animales. Para el cultivo de cultivos de mohos industriales para la producción de enzimas o para la producción de cultivos de partida se utiliza extracto de levadura estéril. La levadura forrajera se utiliza para el pienso para el ganado y los caballos para la estabilización del entorno anaerobio en la panza. La levadura modificada por ingeniería genética se utiliza para la producción de proteínas tales como insulina, que encuentran aplicación en la medicina humana.

La levadura se produce siempre a partir de un monocultivo de levadura que se ha aislado mediante la selección, el cultivo o la modificación por ingeniería genética con respecto a su rendimiento en la aplicación prevista. En la producción de cultivos de levadura puros se hace uso del doble principio del uso de una muestra adecuada desde el punto de vista bacteriológico para la inoculación inicial y el mantenimiento de esta pureza durante toda la producción de levadura. La levadura de panadería (Sacc/iaromyces cerv/s/ae,) procede de la levadura de cerveza de alta fermentación. Mediante la selección de determinadas cepas de levadura y sus propiedades y la posterior multiplicación de las células se obtiene un monocultivo de levadura sobre un medio de cultivo de melaza y diferentes aditivos. La levadura de panadería se caracteriza por ejemplo por una elevada fuerza para subir y un contenido reducido en enzimas digestivas del gluten. Mientras que evidentemente la respectiva cepa de levadura es el secreto industrial del productor de levadura, en general se conoce el desarrollo técnico de la propagación de la levadura.

Para la producción de una gran cantidad de biomasa en monocultivo, en la biotecnología es habitual la aplicación de un cultivo en varias etapas. En el caso de un cultivo en una sola etapa, en el que un volumen de sustrato grande se inocula con una pequeña cantidad de los microorganismos en cuestión, sería necesario mucho tiempo para la propagación suficiente de la biomasa. Esto tendría algunas desventajas: un periodo de almacenamiento más largo, en el que la levadura crea un entorno óptimo para el crecimiento de la levadura (potencial redox reducido, concentración de estimuladores del crecimiento), alto riesgo de contaminación con organismos no deseados e ineficacia económica.

La levadura aprovecha un amplio espectro de hidratos de carbono y azúcares. En la actualidad, sin embargo, no se conoce ningún tipo de levadura que pueda aprovechar todos los azúcares disponibles. La cepa de alta fermentación Sacc/iaromyces cerev/s/ae aprovecha de manera característica la glucosa, fructosa, mañosa, galactosa, sacarosa, maltosa, maltotriosa y rafinosa. Sin embargo, Sacc/iaromyces cerev/s/ae y las cepas relacionadas no pueden aprovechar los azúcares C5, tales como ribosa, xilosa, arabinosa o celobiosa.

El sustrato habitual para el cultivo de levadura es una disolución acuosa del 8-10% de melaza. La melaza contiene aproximadamente un 50% de azúcar. La melaza se clarifica para la separación de cualquier suspensión espesa y a continuación se esteriliza con vapor de alta presión. A continuación se diluye con agua y se conserva en recipientes tampón, hasta que sea necesaria para el proceso de fermentación. La disolución se lleva a un valor de pH de aproximadamente 4,5-5,0 con ayuda de ácidos inorgánicos y se enriquece con minerales y vitaminas del grupo B, necesarios para la producción de levadura. Dentro de los nutrientes y minerales necesarios se encuentran el nitrógeno, potasio, fosfato, magnesio y calcio con trazas de hierro, cinc, cobre, manganeso y molibdeno. Normalmente se suministra nitrógeno al sustrato mediante la adición de sales de amonio, amoniaco acuoso o amoniaco libre de agua. Los fosfatos y el magnesio se añaden en forma de ácido fosfórico o sales de fosfato y sales

de magnesio. Para el crecimiento de la levadura también son necesarias vitaminas (blotlna, ¡noslta, ácido pantoténico y tiamina).

Se airean los cultivos de levadura para alcanzar una producción de blomasa lo más elevada posible. Las levaduras son hongos unicelulares muy desarrollados. De manera facultativa son anaerobias: En presencia de aire producen dióxido de carbono y agua a partir de azúcar y oxígeno. Este proceso metabòlico se denomina respiración y genera una cantidad de energía (ATP). Con la respiración se oxida completamente glucosa y por tanto se libera toda la energía bioquímica contenida en la misma.

Glucosa + oxígeno > dióxido de carbono + agua + energía (38 ATP)

Esta energía se utiliza por la levadura para conservar sus funciones vitales y para la síntesis de biomasa, es decir el crecimiento de la levadura. Además de oxígeno y azúcar, para la producción de blomasa todavía son necesarias algunas otras sustancias, en particular nitrógeno.

No obstante, en ausencia de oxígeno la levadura todavía puede producir energía a partir de azúcar para conservar las funciones vitales. El metabolismo anaerobio en la levadura se definió por Louis Pasteur como fermentación. En la fermentación se produce dióxido de carbono y etanol a partir de azúcar. La oxidación de la glucosa es Incompleta. El etanol contiene una cantidad de energía, de modo que sólo se libera una pequeña parte de la energía bioquímica contenida en la glucosa:

Glucosa > dióxido de carbono + etanol + energía (2 ATP)

Por consiguiente la multiplicación celular de la levadura está muy limitada en condiciones anaerobias. La producción de levadura comercial se basa en el proceso aerobio. Para la creación de condiciones aerobias se sopla aire a través de la disolución en la que se cultiva la levadura.

Sin embargo, el problema que se le plantea al productor de levadura no es tan sencillo como el simple aporte de aire durante el proceso de fermentación. Cuando la concentración de azúcar en el medio de crecimiento supera una cantidad reducida, la levadura, incluso con un aporte de aire suficiente o incluso abundante, producirá algo de alcohol (efecto Crabtree). Este problema puede eliminarse mediante la adición lenta de la disolución de azúcar a la levadura a lo largo de todo el proceso de fermentación. La velocidad de adición de la disolución de azúcar se seleccionará de tal manera que la levadura consuma el azúcar con tal rapidez que la concentración de azúcar sea prácticamente cero en cualquier momento. Este tipo de fermentación se denomina fermentación semicontinua (Fed- Bafc/r).

En la producción de levadura de panadería, la levadura se cultiva en varias etapas. Por ejemplo podría transferirse levadura de un cultivo de tubo de ensayo a un sustrato con 50 mi, a continuación 1 litro, 10 litros, 40 litros, 400 litros, 4 m^, 10 m^ y finalmente 200 m^. La etapa inicial del crecimiento de la levadura se produce en el laboratorio. Una parte del monocultivo de levadura se mezcla en un matraz esterilizado... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento mejorado para la producción de levadura, en particular levadura de panadería, en el que se pone en contacto la levadura con un aditivo de transformación natural o derivado de una sustancia natural en una cantidad suficiente para suprimir o al menos reducir la actividad de microorganismos no deseados en la producción industrial de levadura madre y/o levadura comercial, seleccionándose el aditivo de transformación natural o derivado de una sustancia natural de al menos un elemento del grupo que comprende ácidos de lúpulo o un derivado de los mismos.

2. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, en el que se añade el aditivo de transformación natural o derivado de una sustancia natural antes de la adición del cultivo de levadura a una fuente de hidratos de carbono para el cultivo de levadura.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, en el que se añade el aditivo de transformación natural o derivado de una sustancia natural antes o después del tratamiento térmico del sustrato de hidratos de carbono para la propagación de la levadura.

4. Procedimiento según la reivindicación 2 ó 3, en el que se añade el aditivo de transformación natural o derivado de una sustancia natural de manera continua.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que se añade el aditivo de transformación natural o derivado de una sustancia natural a la etapa de producción de levadura madre.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que se añade el aditivo de transformación natural o derivado de una sustancia natural a la etapa de producción de levadura comercial.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 5 ó 6, en el que se añade el aditivo de transformación natural o derivado de una sustancia natural de manera discontinua, preferiblemente al inicio de la respectiva etapa de

producción.

8. Procedimiento según la reivindicación 5, en el que en el caso del procedimiento de producción para levadura madre se trata de un procedimiento semicontinuo y la concentración del aditivo de transformación natural o derivado de una sustancia natural disminuye durante el procedimiento semicontinuo.

9. Procedimiento según la reivindicación 5, en el que se añade el aditivo de transformación natural o derivado de una sustancia natural al medio de lavado de levadura madre.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que se selecciona el aditivo de transformación natural o derivado de una sustancia natural de al menos un elemento del grupo de ácidos de lúpulo, que comprende ácidos alfa, ácidos beta, ácidos rho-iso-ot, ácidos ¡so-a, ácidos hexahidroiso-ot, ácidos tetrahidroiso-a y ácidos beta hexahidro.

11. Procedimiento según la reivindicación 10, en el que se añaden los ácidos tetrahidroiso-a o ácidos beta como aditivo de transformación natural o derivado de una sustancia natural en la etapa de la producción de levadura madre.

12. Procedimiento según la reivindicación 11, en el que la concentración final de ácidos tetrahidroiso-cx se encuentra preferiblemente en el intervalo de 5-20 ppm, preferiblemente 3-15 ppm y de manera muy especialmente preferible 2- 10 ppm.

13. Procedimiento según la reivindicación 6, en el que se añaden ácidos beta como aditivo de transformación natural en el procedimiento para la producción de levadura comercial.

14. Procedimiento según la reivindicación 13, en el que la concentración final de ácidos beta se encuentra preferiblemente en el intervalo de 8-300 ppm, preferiblemente 3-30 ppm y de manera muy especialmente preferible 1-12 ppm.