1. Introducción

México, una nación que se ha distinguido por su riqueza gastronómica y tradiciones ancestrales, se encuentra actualmente en un punto de confluencia entre lo tradicional y lo moderno. Las técnicas antiguas de producción que han dado origen a alimentos vitales para la nutrición de pueblos mexicanos como el pan, el vino, el pulque, el tequila, entre otros, hoy en día conviven con tecnologías avanzadas que prometen optimizar y revolucionar estas tradiciones. En el origen de esta revolución se encuentra la biotecnología y su principal herramienta: la modificación genética. Así mismo, se vuelve relevante la levadura como principal microorganismo que sirve para alimentar los procesos fermentativos, ahora se encuentra en el foco de las investigaciones genéticas y sus potenciales aplicaciones en la industria alimentaria.

Desde los tiempos prehispánicos, la levadura ha sido fundamental en la dieta y economía de México. Sin embargo, en el mundo actual, donde la demanda de producción y la competencia internacional se ha incrementado por cuestiones ambientales, existe una necesidad importante de mejorar la eficiencia y diversificar la oferta. Aquí es donde la modificación genética encuenta su rol como una promesa de optimización. En el caso de la levadura, esto podría traducirse en cepas que fermenten más rápido, que sean más resistentes a condiciones adversas o que produzcan sabores y texturas específicas. Por lo tanto, este artículo se trabaja mediante una investigación y un análisis crítico de distintas fuentes para contrastar las características de distintas cepas y el efecto que tienen en el producto final, y de esta manera poder concluir, de acuerdo con los resultados, los beneficios sobre las industrias que utilizan la modificación de levadura.

2. Marco teórico

2.1. Generalidades de la levadura

En la actualidad, el uso de la ingeniería genética ha impactado no solo en los conocimientos, sino también en la innovación de prácticas de los seres humanos, los procesos de empresas y algunos otros compuestos. Esto como resultado de la acción de transmitir genes o información genética de una especie a otra [1].

En este sentido, y como resultado de las múltiples aportaciones que ha realizado este tipo de ingeniería al ámbito académico - científico, ha sido fundamental atender ciertas necesidades específicas para el beneficio de la misma ingeniería y los seres humanos. Por esto, es conveniente situar la disciplina de la biotecnología como objetivo para optimizar los bienes y procesos que sean de relevancia para el ser humano [2], además de que es una alternativa para la producción de microorganismos vivos [3]. Es por esto por lo que la biotecnología se vuelve relevante, pues se define como el empleo de aspectos biológicos como organismos, procesos y sistemas que permiten la modificación de algún producto o especie, de forma que sea posible desarrollar microorganismos con fines específicos [4].

Por lo tanto, dicha ciencia busca manipular de manera natural tanto a los organismos como sus procesos, esto con la finalidad de resolver problemas de producción [5]. Al respecto, es posible situar la aplicación de la levadura como un interés por su estudio y desarrollo [6], ya que tanto su elaboración como implementación, desde hace algunos años, se ha visto influenciada por la ingeniería genética.

Aunado a lo anterior, el uso de la levadura en la industria se remonta a varios siglos atrás, especialmente en la producción de pan, vino y cerveza. Por ello, es posible entender la levadura como un microorganismo que se utiliza comúnmente en la producción de alimentos fermentados, lo que permite, por ejemplo, que el pan se eleve y que la cerveza y el vino adquieran su sabor y aroma característicos.

En la industria alimentaria, la levadura también se utiliza para la producción de otros alimentos fermentados como el yogurt, el queso, la salsa de soya, así como suplementos alimenticios y fuente de proteínas y vitaminas [7]. Lo anterior se concibe como una biodiversidad al tener múltiples especies de microorganismos trascendiendo desde la industria alimentaria, agricultora, compuestos químicos, combustibles, farmacología, entre otros [8].

Como parte de la diversidad mencionada, es conveniente situar algunas de las levaduras más relevantes para el consumo humano, algunas de las especies son: Saccharomyces cerevisiae (levadura panadera comercial), Kluyveromyces fragilis y Candida utilis [7], así como también la Fusarium, Aspergillus y Penicillium [8]. En este sentido, es evidente que la modificación genética permite obtener una variedad de levaduras, cada una con ciertas particularidades en la industria alimentaria, así como una eficiencia distinta entre sus procesos. Lo anterior tiene relación directa con el uso de diversas enzimas para proveer una mayor duración de los productos de anaquel, lo que permite que la industria alimentaria ahorre tiempos y recursos para la venta. Además, no se tienen que usar conservadores adicionales en los alimentos, por lo que además de reducir la necesidad de estos también permite mejorar los aportes nutricionales.

A causa de lo anterior, la modificación genética de la levadura ha sido un tema de interés en la industria debido a sus posibles beneficios en la producción de múltiples productos. Un ejemplo de lo anterior es el reciente estudio publicado por la revista ´Synthetic and systems biotechnology´ [9], donde la modificación genética de la levadura ha demostrado mejorar la producción de etanol, componente químico también conocido como alcohol etílico [10], el cual se obtiene de la fermentación de productos, aumentando su eficiencia sobre todo en las levaduras del género Saccharomyces cerevisiae [11]. Dicha especie es utilizada sobre todo en procesos industriales como en la fabricación del pan o la cerveza, por ello es importante que al fermentarse le sea posible soportar cambios de acidez y presencia de alcohol [12].

Sin embargo, algunos investigadores han planteado preocupaciones sobre los posibles efectos negativos de la modificación genética de la levadura en la calidad y el sabor de la cerveza. Un estudio publicado en la revista ´European Food Research and Technology´ [13], indica que la modificación genética puede afectar la calidad sensorial de la cerveza y su aceptabilidad entre los consumidores. Incluso las levaduras comerciales no son buscadas por cerveceros artesanales debido a que los productos de alcohol obtenidos no tienen un toque personal y simplemente estandarizan las características sensoriales de las cervezas, demostrando una carencia en la innovación al no tener aromas o sabores distintivos a aquellas cervezas tradicionales producidas con las levaduras modificadas y su fermentación [14]. Tanto las levaduras modificadas como las nativas (no modificadas genéticamente) producen enzimas que pueden afectar el sabor y aroma en la cerveza.

Por lo tanto, las levaduras desempeñan un papel crucial en los cambios de aroma y sabor de los productos, lo que se convierte en un factor importante por tener en cuenta para que la levadura sea seleccionada al momento de pensar en la modificación genética [15].

No obstante, el funcionamiento de la levadura en la industria alimentaria se ve afectado principalmente por propiedades fisicoquímicas como la temperatura, el pH, la presión osmótica, el contenido de alcohol (en el caso de la producción de cerveza) y la tolerancia al dióxido de azufre. El mejor rango de temperatura de funcionamiento de este microorganismo es de 25 a 30 °C [16], aunque al subir la temperatura también sube su actividad enzimática al promover la producción de la sacarificación y fermentación, pero si llega a un rango de 38 a 55°C la levadura muere celularmente; además, es importante mencionar que la producción de aroma se incrementa a temperaturas bajas [17].

Por otro lado, en la producción panadera los altos niveles de azúcar pueden alterar la presión osmótica causando que en la célula del microorganismo haya una descompensación en concentración de agua, haciendo que la pared celular se separe y provoque su muerte o algún crecimiento mínimo. Estos métodos se han aplicado a panes que usan levadura en su proceso de fabricación y en otros alimentos fermentados [16]. Igualmente, la levadura consume azúcar para posteriormente producir dióxido de carbono y el aroma particular del pan, mientras que en la producción de pan fermentado se usa la sal para poder incrementar la resistencia al crecimiento bacteriano y en consecuencia aumentar su vida de anaquel; sin embargo, este incremento en salinidad también afecta al funcionamiento de la levadura.

Entonces, la ingeniería genética, a través de múltiples tecnologías [18] y con ayuda de algunos otros factores y elementos afines, posibilita la mejora de las propiedades fisicoquímicas de productos o alimentos.

Un ejemplo de lo anterior es el cambio de tolerancia que en ocasiones se realiza a la levadura, de manera que esta sea capaz de tolerar un mayor porcentaje de sacarosa y así ser resistente a la influencia fisicoquímica mencionada anteriormente [19].

Particularmente en el caso de la levadura en la cerveza, su elaboración comprende desde la fermentación del zumo o mosto de la cebada o de otros granos, dependiendo del tipo de cerveza que se quiera producir [21]. Por otro lado, la levadura para la fermentación en el pan tiene un rol vital para la fabricación por la generación de gas que imprime olores y sabores a la masa.

Así mismo, en un estudio hecho en México sobre la producción panadera, se encontró que la levadura agregada al trigo cultivado junto con una mezcla de enzimas genera un producto fortalecido en fenoles haciendo que el pan tenga una mayor capacidad antioxidante [22].

2.2. Producción de la levadura en México

En México, la producción de levadura comenzó en la década de 1940 con la empresa Fleischmann, y desde entonces ha habido un crecimiento constante tanto en su producción como en su uso. Por consiguiente, e independientemente de su especie, las levaduras tienen una amplia aplicación en la biotecnología, además de que son los microorganismos más utilizados en la industria mexicana [6].

Diversos expertos señalan que en la actualidad México es uno de los principales productores y consumidores de levadura en América Latina [20], ya que esta juega un papel crucial en la fermentación de diversos productos y su modificación genética permite la producción de cepas mejoradas con las propiedades deseables, además de mayor tolerancia a condiciones de estrés, clima, mejor eficiencia en la fermentación, producción de compuestos específicos, entre otros.

Estas mejoras podrían conducir a una mayor calidad de los productos finales, un aumento en la productividad y una reducción en los costos de producción. Así como contribuir a la búsqueda de soluciones sostenibles en la industria mexicana con las herramientas de modificación genética. Por ejemplo, se podrían desarrollar cepas de levadura modificadas genéticamente que sean capaces de utilizar subproductos o residuos agroindustriales como sustratos de fermentación. Esto no solo ayudaría a reducir la cantidad de residuos generados por la industria, sino que también abriría nuevas oportunidades para la producción de alimentos y bebidas más sostenibles, al igual que otorgar un impacto positivo en la seguridad alimentaria al reducir la necesidad de pesticidas, herbicidas y mejorar la resistencia de la levadura a los contaminantes ambientales.

En América central y México, los agricultores se han visto afectados por el cambio climático al tener un impacto directo en la producción y estabilidad de cultivos de granos, situación que se espera no cambie e inclusive siga incrementando negativamente sobre los cultivos [23]. En la producción panadera de México, por lo tanto, es importante depender de la ingeniería genética para tener levaduras que puedan fermentar en condiciones hostiles y con mayor rapidez para aprovechar los cultivos y obtener los productos más rápido, ayudando así a los agricultores a conseguir los elementos para su subsistencia económica.

En lo que respecta, México es un país líder en las industrias cerveceras y de alimentos por lo que el rol que tiene la levadura y su modificación es importante, inclusive se ha encontrado información que permite poner a México como uno de los principales productores de levadura, tomando relevancia ante los obstáculos que productores y agricultores se encuentran con respecto al calentamiento global y de sembradíos en general.

3. Metodología

El presente trabajo se desarrolla bajo un enfoque cualitativo de tipo descriptivo, por lo que fue posible examinar minuciosamente el fenómeno de estudio previsto con el fin de determinar su esencia y, a partir de esto, formular interpretaciones acerca de lo estipulado por otros autores de manera previa. La revisión de las referencias bibliográficas implica un análisis de la gran cantidad de datos, por lo tanto, parte del proceso analítico involucra abstraer y reducir la información consultada. En este sentido, es común que un trabajo de investigación desarrollado bajo este tipo de metodología pueda ser empleada y desarrollada en otras disciplinas científicas, como el caso de la ingeniería [24].

Sin duda, la metodología cualitativa es tanto un arte como una ciencia y sin ella, los hallazgos científicos podrían parecer más ficción que investigación, serían estériles y carecerían de creatividad. La investigación científica implica el pensamiento crítico que exige al investigador: a) ser escéptico respecto a las suposiciones sobre los datos, b) tener cuidado al aplicar teorías previamente desarrolladas, y c) estar dispuesto a cuestionar e interrogarse sobre la interpretación de los datos.

La evaluación crítica de las fuentes seleccionadas fue fundamental para garantizar la calidad del estudio, de los resultados obtenidos y de la relevancia de la información bajo un enfoque determinado a la situación industrial de la levadura en México para proporcionar relevancia geográfica al proyecto.

A raíz de la evaluación, se sintetizaron los resultados para poder mostrar la información encontrada y crear una discusión comprensiva del impacto directo que tiene la modificación genética en los procesos, realizando el análisis y discusión de los resultados obtenidos.

En esta etapa se compararon los resultados de cada estudio para discutir las similitudes y diferencias encontradas, así como las implicaciones de los resultados para la industria panadera y cervecera mexicana, esto con el fin de plantear posibles líneas de investigación futuras que pudieran apoyar al crecimiento del conocimiento de estas técnicas.

4. Discusión

Es necesario resaltar que, al menos para la producción alimenticia, se han presentado evidentes innovaciones en el uso de la ingeniería genética como resultado de los acontecimientos que actualmente nos rodean.

En México, el uso de la levadura modificada lleva en la industria alimentaria desde los inicios culturales de los productos cerveceros y de alimentos como el pan, por lo que una modificación a su funcionamiento se encuentra dentro de los parámetros naturales que se tienen sobre la evolución de los microorganismos. Sin embargo, es indispensable que se considere en su proceso de producción elementos que les permitan a los alimentos y bebidas resistir a factores un poco más extremos como los ambientales.

En este sentido, se ha vuelto relevante el uso de la modificación genética para la transformación de algún producto o especie en particular [4]. Esto como resultado del deseo del hombre por manipular ciertos elementos de forma más “natural”.

Por esta razón, es conveniente situar la modificación genética de la levadura en la industria alimentaria, pues este componente permite que los productos adquieran un sabor y aromas característicos de las marcas comerciales, como es el caso de la cerveza, el pan, queso, yogurt, entre otros.

Entonces, es evidente que la levadura en conjunto con las modificaciones genéticas pertinentes, pueden promover una mejora funcional en la producción de bebidas y alimentos en el contexto global y mexicano.

Sin embargo, a pesar de la diversidad de especies que existen en relación con la levadura, fue conveniente situar la Saccharomyces cerevisiae como una de las más relevantes para el consumo humano [7].

De manera general, se ha comprobado por diversos autores que el ejercicio de llevar a cabo este tipo de levadura en conjunto con el uso de enzimas adecuadas, trae consigo diversas ventajas en la elaboración de los productos alimenticios como: la mejora de las características y capacidades de los productos, la prolongación de su vida en anaquel, hasta la mejora del etanol, pues este químico se vincula con la fermentación de la levadura.

No obstante, se encontró que hay cierta preocupación sobre la modificación genética en la industria cervecera debido a una afectación sobre el sabor de la cerveza, aunque el rol primordial que tiene la levadura hace que la mejora del microorganismo sea necesaria para su correcto funcionamiento en numerosas condiciones fisicoquímicas.

5. Conclusión

La modificación genética de la levadura ha despertado un gran interés en la industria alimentaria, donde diversos estudios han demostrado que este tipo de modificación genética puede mejorar la producción de etanol y aumentar la eficiencia en la fermentación de la masa de pan. Por lo tanto, el uso de algunas enzimas en particular junto con una levadura, pueden extender la vida útil del alimento o bebida, así como también reducir la necesidad de conservadores y mantener su frescura y sabor durante períodos de almacenamiento prolongados. Esto no solo representa ahorros de tiempo y recursos para la industria alimentaria, sino que también puede contribuir a ofrecer productos más nutritivos a los consumidores.

Por su parte, es importante tener en cuenta las preocupaciones planteadas por algunos investigadores en relación con la modificación genética de la levadura y su impacto en la calidad y el sabor de los alimentos, pues diversos estudios han señalado que la modificación genética puede afectar la calidad sensorial de la cerveza o el sabor característico del pan, lo que afectaría su aceptabilidad entre los consumidores. Esto a raíz de que la levadura es un organismo vivo y sensible a las condiciones del entorno, por lo que puede experimentar cambios en su desempeño y perfil.

En último término, hay que resaltar que una de las debilidades de la investigación fue la falta de información proveída de levaduras comerciales, esto ante la secrecía de las patentes de empresas multinacionales productores de este tipo de levaduras. Sin embargo, en contraparte se tuvo como fortaleza el hecho de que tanto la ingeniería genética como la biotecnología tienen un auge en el aspecto de investigación y desarrollo, por lo que la información que se pudo encontrar es relevante y actual para el estudio. De este modo, se percibe como necesario el que se siga analizando sobre las líneas de investigación anteriormente mencionadas.

Agradecimientos

Agradezco a la Lic. Yanette Cisneros por su orientación y apoyo constante a lo largo de esta investigación. Su conocimiento y experiencia han sido fundamentales para el desarrollo de este trabajo. También estoy agradecido con el equipo de la Universidad Virtual CNCI, que me ha proporcionado las herramientas y el ambiente propicio para llevar a cabo este proyecto.

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[25] S. B. Calva, La teoría fundamentada: una metodología cualitativa, 1st ed. México: Universidad Autónoma de Aguascalientes, 2016.

Notes