Francisco Carrau
Resumen El desarrollo de cepas de levadura que mejoren o aumenten los sabores y la complejidad sensorial de las bebidas fermentadas es un desafío. Se ha afirmado que la formación de los compuestos aromáticos más dominantes en las bebidas fermentadas depende más de las levaduras que de la materia prima utilizada para la fermentación. La aplicación de las mismas cepas comerciales de levadura en diferentes regiones del mundo da como resultado productos uniformes y limita la diversidad de sabores. Como no se recomiendan condiciones estériles para el proceso de elaboración del vino, la investigación en microbiología de la uva y el vino ha contribuido sustancialmente a comprender cómo la biodiversidad de la levadura podría afectar a la levadura comercial inoculada o cómo llevar a cabo una fermentación espontánea. Tradicionalmente, los fenotipos industriales buscados en la selección de levaduras son la capacidad de completar la fermentación, una mayor tasa de fermentación o la capacidad de degradar la maltosa en cepas cerveceras. El "fenotipo del sabor" es un concepto más complicado considerando que se han detectado más de 1300 compuestos volátiles en el vino. La principal levadura utilizada en las industrias de alimentos y bebidas alcohólicas actuales para la producción de pan, cerveza, licores, sidra y vino se clasifica como Saccharomyces cerevisiae. Sin embargo, este modelo eucariota representa menos del 1 por ciento de la flora de levadura que participa en el proceso de biotecnología de la uva y el vino. La aplicación de levaduras no Saccharomyces y cultivos mixtos con Saccharomyces para aumentar la complejidad del sabor en bebidas fermentadas ofrecerá oportunidades innovadoras para la industria alimentaria. La biodiversidad microbiana y las estrategias de ingeniería metabólica se comparan como herramientas para lograr un impacto directo en las expectativas sensoriales del consumidor. La comprensión clínica crece a un ritmo exponencial, y en ninguna parte es esto más evidente que en los hitos históricos de la química y la biología que han dado forma a nuestra comprensión de la biología de los microorganismos que impulsan la fermentación. Este progreso ha sido adornado con algunos de los nombres más importantes dentro de las ciencias químicas y orgánicas, incluidos van Leeuwenhoek, Lavoisier, Homosexual-Lussac, Pasteur, Buchner y Koch. Se podría argumentar que el fermentador es el instrumento de prueba más importante en el desarrollo y el auge de las ciencias de la vida contemporáneas, y el organismo modelo más importante ha sido la levadura Saccharomyces cerevisiae, comúnmente llamada levadura para panadería, cerveza o vino. Como los lectores pueden reconocer, esto se ejemplifica en el origen de la palabra enzima: "en", que significa dentro, y "zyme", que significa levadura. La levadura ha sido fundamental para el trabajo pionero en microbiología y bioquímica, en particular en los campos del metabolismo y la enzimología. En algún momento de los primeros años del siglo XX se confirmó el lugar de S. cerevisiae en la investigación fundamental, y hay varias razones válidas para ello.Nuestra datación cercana con esta levadura en la fabricación de alimentos y bebidas a lo largo de milenios nos dice que es seguro trabajar con ella; como lo demuestra su designación de "generalmente reconocida como segura" por la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos. Además, es económica, fácil de cultivar y se puede almacenar durante largos períodos en animación suspendida. Quizás el factor más importante es que tiene una genética útil que se puede seguir a través de ciclos sexuales y asexuales (Barnett, 2007). La década de 1970 sentó las bases para otra explosión de conocimiento, provocada por la llegada de la generación de genes e impulsada por una convergencia de genética, bioquímica, biología celular, microbiología, química física y analítica, así como informática, reunidas bajo el estandarte de la biología molecular. La biología molecular de la levadura se estableció cuando el grupo de Gerald Fink en los Estados Unidos demostró que la levadura puede transformarse con ADN extraño (Hinnen et al, 1978). En el mismo año, Jean Beggs, en el Reino Unido, desarrolló un vector lanzadera entre Escherichia coli y S. cerevisiae que permitió la clonación en levadura (Beggs, 1978). La vinificación, la ciencia y la tecnología tienen historias entrelazadas y han crecido juntas a lo largo de los milenios, aprovechándose mutuamente. Aunque la tecnología es una parte importante de la formación de un enólogo y las técnicas y herramientas científicas se emplean automáticamente en el viñedo, los enólogos no son científicos según se ve. Allí, tal vez más bien como artesanos, con el énfasis puesto en el "arte". Como ocurre con muchos esfuerzos humanos, las humanidades progresan con las tendencias de la tecnología; pensemos en el uso de la pintura acrílica en las grandes artes desde su introducción en la década de 1950, o en el uso de una cámara Polaroid por parte de David Hockney para crear fotocollages. De la misma manera que la pintura acrílica y las fotografías han proporcionado más opciones a los artistas, permitiéndoles ampliar sus horizontes, la ciencia y la tecnología de la levadura se están sumando a la paleta del enólogo. Quién sabe qué obras maestras embotelladas nos esperan a medida que esculpimos nuevas líneas de levadura en el laboratorio mediante el uso de estructuras moleculares y biología artificial. El mayor obstáculo real al que nos enfrentamos es la popularidad de los OGM por parte de los consumidores; solo podemos esperar que la racionalidad triunfe al final. Los resultados de este trabajo fueron prometedores, pero cuando se trasladaron a la levadura de vino, los hallazgos fueron bastante diferentes. Incluso hubo grandes variaciones entre las líneas de levadura de vino, lo que llevó a los autores a advertir que "la optimización del patrón de floculación de las líneas comerciales individuales deberá basarse en un enfoque de estrés por cepa" (Govender et al, 2010). Sin embargo, la expresión controlada de los genes FLO al final de la fermentación sigue siendo una técnica plausible para mejorar el rendimiento general de la levadura de vino.Sin embargo, las estrategias necesarias para obtener un resultado adecuado pueden ser más complicadas de lo que se pensaba inicialmente. Si bien la complejidad de las estructuras biológicas es motivo de emoción y asombro para la mayoría de los biólogos, puede hacer que la ingeniería de nuevas líneas para aplicaciones industriales sea más complicada de lo que los libros de texto de biología molecular y biotecnología podrían proponer. Para quienes trabajan con líneas de levadura comerciales, puede ser pertinente abordar directamente el problema de la complejidad y utilizar procedimientos de biología de estructuras para comprender mejor el funcionamiento del metabolismo de la levadura. Esto debería conducir a un modelado más preciso de los procesos metabólicos para manipulaciones mejor informadas, para obtener efectos específicos y predecibles. Biografía Francisco Carrau es Profesor Jefe de la Sección de Enología del Departamento de Ciencias de los Alimentos de la Universidad de la República y Enólogo Jefe de la Bodega de su familia en Uruguay. Se graduó en Ciencias Biológicas en la Universidad de la República Uruguay, Facultad de Ciencias, en 1987. En 2003 obtuvo su Doctorado. Licenciado en Química por la misma Universidad en la Facultad de Química y en el Australian Wine Research Institute (Dr. Paul A. Henschke). Desde abril de 2011 dirige el Grupo de Enología y Biotecnología de la Fermentación del programa I+D del CSIC de la Universidad de la República, UdelaR, Uruguay (2011-2014). fcarrau@fq.edu.uy
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