Facultad de Ciencias Naturales. Centro de Estudios de Biotecnología Industrial. Universidad de Oriente

Acción perjudicial de las levaduras sobre los alimentos

Teresa de los Milagros Orberá Ratón1

RESUMEN

La contaminación microbiana de alimentos es un problema serio para la industria alimentaria por las grandes pérdidas económicas que trae consigo. Este fenómeno es mixto por la participación de bacterias, hongos filamentosos y levaduras, pero ha sido estudiado mayormente en bacterias y hongos filamentosos por su protagonismo en el daño. Aunque el papel de las levaduras es secundario en la contaminación microbiana de alimentos, las condiciones ambientales de preservación de estos, que tienden a inhibir el crecimiento de bacterias, han favorecido la aparición de levaduras contaminantes, causantes igualmente de afectaciones en los parámetros organolépticos de buena calidad en alimentos frescos, semi-elaborados y elaborados. En este trabajo se reportan los principales grupos de levaduras Ascomycetes y Basidiomycetes que alteran alimentos de origen vegetal, frutos, verduras y granos; productos de panadería; alimentos elaborados en salmueras y ácidos; leche y productos lácteos; así como carnes frescas y curadas.

Palabras clave: INDUSTRIA ALIMENTARIA, CONSERVACION DE ALIMENTOS, CONTAMINACION MICROBIANA, LEVADURAS.

Introducción

La contaminación de los alimentos es un problema serio para la industria alimentaria, debido a que da lugar a la aparición de productos inaceptables para el consumo humano. La producción industrial de alimentos es un proceso que se desarrolla a gran escala, razón por la cual las consecuencias de pérdidas por contaminación microbiana son elevadas y altamente costosas. Este fenómeno generalmente es un proceso mixto, en el que participan bacterias, levaduras y hongos filamentosos; al mismo tiempo es un proceso competitivo, en el cual prevalecen aquellos grupos que muestran la mayor adaptación a las condiciones ambientales, que se manifiestan en el producto en particular.1 Comparadas con hongos filamentosos y bacterias, las levaduras juegan un papel secundario en la descomposición de alimentos, sin embargo, existen determinadas condiciones relacionadas con el proceso de preservación de estos y su propio manejo, que pueden favorecer el incremento en las poblaciones de levaduras dañinas.2

Las levaduras son consideradas generalmente como favorables cuando se asocian a los alimentos, debido al papel que juegan en la obtención de productos y bebidas fermentables, entre los que se conocen la fabricación de pan y productos de pastelería; producción de alcohol, vinos y cidras, cervezas, entre otras bebidas. Esta imagen se ha fortalecido en la actualidad por el descubrimiento en estos microorganismos de capacidades nutricionales como son, la producción de vitaminas del complejo B, su uso como fuente de obtención de proteínas para la alimentación de animales y humanos y más recientemente, su uso como hospedero para la obtención por vías de la tecnología del DNA recombinante de compuestos de gran utilidad para la industria médico farmacéutica, como proteínas virales para la fabricación de vacunas y otros inmunopotenciadores, hormonas, interferones, proteínas de la sangre y productos afines.2

Es lógico pensar que bajo condiciones óptimas de crecimiento, las poblaciones de bacterias superan el crecimiento de levaduras y hongos filamentosos, debido a que poseen un tiempo de generación más corto. Esto implica que las levaduras y mohos solo pueden competir con las bacterias en la alteración de los alimentos, cuando las condiciones ambientales afectan de forma severa la actividad bacteriana.1 Existen determinadas técnicas para la preservación de alimentos que dañan el crecimiento de las bacterias, pero al mismo tiempo favorecen el crecimiento de las levaduras, lo cual está dado por el hecho de que estos grupos son mucho más resistentes a condiciones ambientales estresantes; entre las que predominan baja actividad de agua, bajos valores de pH por el uso de ácidos orgánicos como preservantes químicos, bajos valores de temperatura y uso de antimicrobianos y otros inhibidores naturales y sintéticos. Existe otro problema que incrementa la aparición de contaminaciones en alimentos y bebidas por levaduras, y son el uso de tecnologías modernas de elaboración que utilizan condiciones de procesamiento menos exigentes para mantener el sabor, olor y color naturales, con el propósito de consumir productos cada vez más sanos, existe una tendencia a reducir el uso de preservantes y a la producción de alimentos bajos en calorías, en los cuales no existen elevadas concentraciones de solutos, que reducen la actividad de agua (aw) ejerciendo el efecto preservante, por lo que se favorece la aparición de levaduras contaminantes en siropes y concentrados de frutas y vegetales.

Es justo destacar que el grupo de levaduras que se asocia perjudicialmente a los alimentos es muy reducido: alrededor del 25 % de las especies identificadas y de éstas, un número muy bajo de forma dañina. Las levaduras asociadas a alimentos se clasifican en: no perjudiciales y alteradoras.

Las levaduras alteradoras de alimentos, se definen como especies particulares capaces de causar deterioro en alimentos y bebidas que han sido procesados y empacados según las Normas de Buenas Prácticas para producción, manejo y empaque de los alimentos.1

Las fuentes de obtención de alimentos ya sean animales o vegetales han desarrollado mecanismos naturales para protegerse del ataque de microorganismos en general, los cuales están dados en parámetros intrínsecos tales como el pH, humedad, contenido nutricional y producción de sustancias antimicrobianas naturales, que forman parte de los tejidos y pueden permanecer de forma activa en alimentos frescos.

La actividad contaminante de las levaduras sobre alimentos puede inhibirse por dos vías; mediante la aplicación de métodos físicos con actividad bactericida, entre los que se destacan la esterilización por calor a presión y por filtración y por la aplicación de condiciones ambientales desfavorables con efecto bacteriostático, tales como disminución de la aw, bajos valores de pH y temperatura.

Alimentos alterados por la acción de levaduras

Vegetales: Sobre los vegetales crecen un amplio grupo de microorganismos; además varios factores intrínsecos los predisponen al ataque de gérmenes, entre ellos el alto contenido de agua, variada composición en nutrientes y pH cercano al neutro o neutro, la proximidad de estos al suelo y los daños mecánicos que sufren durante la recolección y manejo, que permiten la entrada de microorganismos invasivos. De forma general, 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.3

Entre los grupos de levaduras que forman la micoflora normal de vegetales predominan los Basidiomycetes, e incluso han sido fuente de aislamiento y descripción de nuevas especies, por ejemplo: Bullera crocea y B. armeniaca. Sobre el trigo fresco se han encontrado algunas especies colonizando entre ellas Rhodotorula ingeniosa, Cryptococcus. laurentii, Sporobolomyces roseus, Sporodiobolus salmonicolor y Rho. mucilaginosa, Rho. glutinis y Cry. albidus. De igual manera, sobre trigo se han encontrado algunas levaduras Ascomycetes de los géneros Pichia, Hanseniaspora y Candida, pero como una flora minoritaria. En hojas y tallos de plantas de arroz se han detectado gran cantidad de levaduras formadoras de balistsporas, entre ellas Sporobolomyces roseus, y varias especies de Bullera, entre estas algunas no descritas.3

Estudios de aislamientos de cepas de levaduras a partir de frutos y vegetales procesados de forma parcial, reveló que 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.3

Alimentos fermentados y ácidos: Algunos alimentos son conservados en vinagre y sal, con o sin preservante químico. 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 capaces de tolerar hasta el 20 % de humedad (aw = 0,845), 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 tolerantes. Las mayonesas y aderezos para ensaladas son conservadas como emulsiones de agua-aceite y a valores bajos de pH, además el agua contiene concentraciones de sales entre 5 – 10 % que contribuyen a disminuir la aw. Estos alimentos 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. La contaminación de estos puede ser ocasionada por levaduras, bacterias ácido lácticas y hongos filamentosos.

La mayor incidencia de levaduras Basidiomycetes se ha observado en papas fritas y ensaladas de pastas comerciales, entre las especies predominantes se encuentran Rhodototrula glutinis, Rho. mucilaginosa, Rho. minuta, Cry. albidus y Cry. laurentii, la mayoría de las cuales son psicrófilas y poseen actividad lipolítica y proteolítica.3

Granos: La presencia de levaduras sobre granos es de importancia menor respecto a los mohos causantes de grandes pérdidas económicas. 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. La leche cruda refrigerada tolera el crecimiento de los grupos Cry. curvatus, G. candidum, Deb. hansenii, entre otros.

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.3

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. De forma general, la microflora es muy específica en cada lechería y se piensa contribuye al bouquet específico 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.4 Debido a la cantidad de residuos que se generan en las lecherías, uno de los problemas que se le asocian es el tratamiento de estos; de ahí que el uso de estos grupos contaminantes de estos substratos para la obtención de biomasa y compuestos de valor añadido podría ser una opción. En los quesos las levaduras dañinas actúan mediante producción de fructificaciones, sabores levaduriformes indeseables y una textura desagradable para la apariencia del producto. Entre las características fisiológicas asociadas a los grupos de levaduras aisladas de quesos, están: actividad ureasa, alcalización, fermentación de la glucosa, crecimiento superficial, actividad esterasa y proteasa y resistencia a cicloheximida.

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.5

Carnes y derivados cárnicos: La flora típica contaminante de las carnes frescas y derivados cárnicos la conforman bacterias. 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 las propiedades de los productos cárnicos que favorecen el crecimiento de levaduras contaminantes predominan, elevado contenido de sustancias nitrogenadas (proteínas, aminoácidos y vitaminas); son ricos en lípidos, entre ellos triglicéridos y fosfátidos, así como en glucógeno; elevada actividad de agua (aw); pH ligeramente ácido con tendencia a neutro; temperatura de almacenamiento baja y son preservados en atmósferas reducidas de CO2.

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, todos con actividad de lipasas extracelulares. La actividad lipolítica parece también estar relacionada con el proceso de curado.6

Consideraciones finales

Los grupos de levaduras que ejercen efecto perjudicial sobre los alimentos son pocos y están identificados en géneros y especies comunes, según los reportes de cada tipo de alimento revisado. Esto puede estar dado por la capacidad que poseen de resistir factores físicos, compuestos químicos y factores ambientales que de forma natural o extrínseca contribuyen a proteger los alimentos de origen vegetal y animal; frescos o elaborados contra el ataque de microorganismos y en especial de levaduras.

Recomendamos el estudio de estos grupos por sus potencialidades biotecnológicas asociadas a la resistencia de condiciones estresantes, producción extracelular de enzimas proteasas, lipasas, celulasas y otras hidrolasas; así como la asimilación de ácidos orgánicos y otros compuestos complejos, con la finalidad de explorar y explotar nuevas tecnologías protagonizadas por estos microorganismos.

Referencias bibliográficas

1. Lousier V, Malfeito - Ferreira M. SPOILAGE/ Yeasts in Spoilage. Amsterdan: Elsevier Science; 2003.p. 1-8.
   
2. Sasson A. Productos y procedimientos comerciales basados en organismos modificados genéticamente. En: Sasson A, Elfos Scientiae E. eds. Biotecnologías aplicadas a la producción de fármacos y vacunas. La Habana: 1998.p. 21-6.
   
3. Deakand T, Beuchat L. Yeasts in Specific Types of Foods. En: Handbook of Food Spoilage Yeasts. New York: CRC Press; 1996.p. 76- 15.
   
4. Pereira - Dias S, Potes ME, Mrinho A, Malfeito - Ferreira M, Loureiro V. Characterisation of Yeast Flora Isolated from Artisanal Portuguese Ewes' Chesee. Int J Food Microbiol 2000; 60: 55-8.
   
5. Carreira A, Ferreira ML, Loureiro V. Production of brown tyrosine pigments by the yeast Yarrowia lipolytica. J Appl Microbiol 2001; 90: 372-9.
   
6. Saldana-da-Gama A, Malfeíto-Ferreira M, Loureiro V. Characterisation of Yeasts Associated with Portuguese Pork - Based Products. Int J Food Microbiol 1997; 37:201-7.

Recibido: 14 de enero de 2004. Aprobado: 31 de marzo de 2004.
Teresa de los Milagros Orberá Ratón. Avenida Federico Rey, No. 712, Reparto Santa María, CP 90500, Santiago de Cuba. Cuba.

1Licenciada en Biología. Profesora Instructora. Aspirante a Investigador.