“AÑO DE LA CONSERVACIÓN

PRODUCTIVA Y DEL FORTALECIMIENTO DE LA

EDUCACIÓN”

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA

FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL

ESCUELA DE INGENIERIA AGROINDUSTRIAL E INDUSTRIAS ALIMENTARIAS

CURSO:

BIOTECNOLOGIA

TEMA:

PRODUCCION DE AROMAS Y SABORES APLICANDO

BIOTECNOLOGÍA

ALUMNA:

LOPEZ RAMIREZ, MARIA ESTHER

DOCENTE:

MBLGO. CESAR TORRES DIAS

Piura, Julio del 2015

INTRODUCCION

El impacto económico de la biotecnología aplicada a la producción de aromas y

sabores y potenciadores de sabor para su uso en alimentos, se ha incrementado

en forma muy importante en años reciente. Es sin duda una de las áreas de mayor

desarrollo en el presente y en el futuro cercano.

A partir de los 70 el uso de aditivos en la industria alimentaria se ha intensificado

significativamente en nuestro pais.se han seguido los lineamientos establecidos

por los países industrializados quienes, con el uso de estos productos, han

buscado una homogeneidad en la calidad de sus diferentes materias primas.

La incorporación de aditivos ha aportado enormes ventajas, particularmente en el

terreno económico. Los sustitutos de leche quesos, carne, sopas y jugos de frutas,

entre otros, han ofrecido al consumidor final nuevas alternativas económicas,

diferentes a las tradicionales. Estos productos presentan una calidad constante,

una mayor vida de anaquel y un mejor perfil nutricional. Por otro lado, también ha

sido posible generar nuevos productos fuera de las temporadas convencionales de

cosecha. El avance en el conocimiento de los aromas y los sabores de los

alimentos ha permitido la creación de nuevos productos como el surimi.

La aceptación en el mercado de este tipo de productos adicionales ha seguido una

tendencia, siempre creciente, apoyándose en grandes campañas de

mercadotecnia y publicidad. Estos cambios en el patrón de consumo tradicional,

han propiciado una rápida obsolescencia de productos de consumo corriente y por

lo tanto, han favorecido una fuerte competencia en el desarrollo de nuevos

productos. La lista de aditivos, relacionados con las propiedades organolépticas,

en la industria de los alimentos incluye a los sabores artificiales, saborizantes,

colorantes, aromas, texturizantes y antioxidantes. Las proporciones de sustitutos a

incorporar en los alimentos son una función directa de calidad y variedad de

aditivos disponibles, en esto radica la importancia de los aromas, saborizantes y

potenciadores de sabores. En otras palabras, independientemente de las

propiedades nutricionales y la seguridad toxicológica o de las ventajas económicas

de un alimento, la primera propuesta del consumidor siempre es de tipo hedonista:

¿se ve bien?, ¿sabe bien? O ¿huele bien? Si no se manejan criterios acertados de

color, aspecto, textura o empaque, difícilmente se lograran los objetivos

comerciales deseados.

La formulación de alimentos competitivos siempre se encuentra sujeta a nuevos

retos, un ejemplo claro de esta situación se puede observar con el horno de

microondas. Este tratamiento térmico, prácticamente inexistente la década

pasada, descompone algunos de los sabores y aromas naturales que requieren a

la adición de nuevos compuestos con una mayor estabilidad ante este tipo de

tratamientos ya cotidianos en ciertos sectores de nuestra sociedad.

En este capítulo se presenta una breve reseña del desarrollo de la utilización de

los aromas más empleados en la industria alimentaria, los potenciadores y

saborizantes. Se hace un especial énfasis en la evaluación fisicoquímica y

sensorial de estos productos, en los procesos biotecnológicos de producción y

purificación, sus usos y aplicaciones actuales, para discutir al final las perspectivas

futuras del papel que juegan la biotecnología y la tecnología enzimática, el cultivo

de tejidos vegetales y de la ingeniería genética en la generación de los nuevos

productos que la industria alimentaria demandara los próximos 10 años.

OBJETIVOS

Determinar la influencia de la biotecnología en el avance de la industria

alimentaria principalmente en lo que concierne a los aromas y los sabores.

Identificar los microorganismos que se utilizan principalmente en la

producción de sabores y aromas, especialmente para la producción de

productos alimentarios.

MARCO TEÓRICO

AROMA Y SABOR

Se definen como una combinación de gustos y olores que pueden recibir una

influencia directa de sensaciones de olor, calor y frio, también se han definido

como una experiencia más total o unitaria que surge de la estimulación de los

sentidos del gusto, el olfato y otros sentidos. El sabor es una sensación compleja

en la que difícilmente se pueden aislar e identificar por separado todos los

elementos que lo conforman. Sin poder diferenciarse completamente, el aroma se

asocia principalmente al olfato y el sabor con el gusto.

PRODUCCION DE AROMAS Y SABORES APLICANDO BIOTECNOLOGÍA

La obtención biotecnológica de compuestos biológicos con interés farmacológico

ha adquirido un gran interés debido a que los procesos de síntesis química

terminan siendo dispendiosos y contaminantes. El crecimiento del mercado de

sabores y aromas para el uso en alimentos, bebidas, cosméticos y detergentes,

requiere nuevas estrategias de producción que no sean nocivas para el medio

ambiente. Este cambio de mentalidad se basa en la idea de una nutrición sana,

natural y económica, debido a que las fuentes de estos compuestos al ser de

origen biológico son menos costosas y de fácil acceso. Los hongos por presentar

un alto crecimiento y desarrollo, permiten que a través del metabolismo primario

de fuentes precursoras, se logre la obtención de sus metabolitos secundarios,

como sustancias de interés industrial por medio de procesos biotecnológicos, lo

cual ha generado una alta expectativa en su uso. Como objetivo de esta revisión

se pretende acercar al lector a una visión actualizada de numerosas e interesantes

posibilidades de bioproducción de sustancias utilizadas en la industria como

carotenoide, 6-pentil-á-pirona-2-feniletanol (2-PE) entre otros.

AROMAS

Los aromas y fragancias utilizadas en la industria de alimentos, productos de

limpieza y cosméticos tienen gran interés comercial y muchas de ellas se

sintetizan químicamente mediante largos procesos de producción generando

contaminación ambiental. Es por esto que se han buscado alternativas

biotecnológicas para la obtención de estos productos, mediante el uso de

microorganismos (Krings y Berger, 1998).

Trichoderma sp es uno de los géneros que poseen la habilidad de producir ciertos

aromas utilizados en la industria de alimentos. Un ejemplo de lo anterior es el 6-

pentil-a-pirona (6PP), un compuesto con aroma a coco. Bonnarne et al. (1997)

señalan que Trichoderma harzianum y T. viridae tienen la habilidad de producir

este compuesto en concentraciones de 19 mg/l y 376 mg/l respectivamente, a

partir de aceites vegetales como el aceite de castor, el cual incrementa la

producción de 6PP y reduce su toxicidad. El compuesto es ex traído mediante un

sistema de dos fases acuosas como lo hace Palomares (2000) a partir de una

cepa de T. harzianum, en el cual utilizan como fases acuosas el polietilen glicol

(PEG) y fosfato, estimando la concentración del metabolito que genera la biomasa

producida y el aroma, separado mediante cromatografía de gases y la técnica de

peso seco, respectivamente. A nivel de laboratorio se obtienen entre 15–50 ml del

metabolito y en un fermentador el rendimiento aumenta en un 25%. T. harzianum

se encuentra en la fase fermentativa y el metabolito genera el aroma en la fase

extractiva, permitiendo disminuir el efecto de inhibición que presenta el 6-pentil-

alfapirona sobre el microorganismo. Según Bonnarme et al. (1997), la molécula

6PP, presenta actividad antimicrobiana ya que tiene cierta toxicidad en la

membrana celular.

Ceratocystis fimbriata al igual que C. moniliformis son otra clase de hongos

utilizados en la producción de aromas debido a su crecimiento rápido y a la

variedad de compuestos aromáticos sintetizados. C. fimbriata a partir de un cultivo

sólido con cascarilla y pulpa de café como fuente de carbono, genera compuestos

aromáticos frutales como acetato de etilo, etanol y acetaldehído principalmente

(Bluemke et al., 2003). Ceratocystis moniliformis crece rápidamente y sintetiza

gran cantidad de compuestos como permeato de etilo, acetato de etilo, acetato de

propilo y alcohol isoamílico entre otros. Estos compuestos son extraídos por

preevaporación y analizados por cromatografía de gases (Bluemke, 2003).

El aroma a rosas es muy utilizado en la elaboración de perfumes y cosméticos. El

2- feniletanol (2-PE) es un compuesto aromático con olor a rosas. Su producción

sintética no difiere significativamente de la natural. Estchmann et al. (2002)

señalan una gran variedad de microorganismos productores de este compuesto

entre los que se encuentran: Phenillus ignarius, P. laevigatus y P. tremulae, pero

los microorganismos más prominentes en producción son las levaduras, entre las

que se encuentran Saccharomyces vini y Torulopsis utilis produciendo 12 mg/l de

2-feniletanol en 7 días. Otros microorganismos son Pichia fermentans L-5, con 453

mg/l en 16 horas; Kloeckera saturnus con 1.7 g/l en 24 horas y S. cerevisiae Giv

2009 que alcanza concentraciones de 2.35 g/l en 48 horas.

En la industria de los quesos se ha usado una gran variedad de microorganismos

para efectos del sabor y aroma. Para esto se han utilizado asociaciones

microbianas entre Geotrichum candidum, bacterias como Corynebacterium sp y

algunas levaduras como Kluyveromyces lactis y Yarrowia lipolitica entre otras

asociaciones que producen compuestos sulfurados aromáticos. Estos son

extraídos, analizados y comparados con aromatizantes comerciales. La

optimización de esos métodos analíticos genera grandes resultados debido a que

las sustancias son fácilmente detectables en los medios de cultivo. Asociando K.

lactis con una bacteria, se producen ésteres y alcoholes en cantidades

relativamente grandes. Y. lipolitica en asociación con bacterias produce

compuestos aromáticos como 2- propanol, cetonas como 2-butanona entre otros.

Geotrichum candidum produce compuestos sulfurados que al interactuar con las

sustancias producidas por Yarrowia lipolitica hace que el nivel de estos

compuestos aumente y los aromas se intensifiquen en el producto (Martin et al.,

2001).

PRODUCTOS QUIMICOS RELACIONADOS CON EL AROMA

La evolución de los diferentes métodos de producción, en la actualidad tiende

mucho hacia el campo de la biotecnología de aromas, es decir, hacia la

producción de compuestos específicos en lugar de utilizar mezclas complejas.

Algunos de los productos más importantes que pueden producirse con técnicas

relacionadas con la biotecnología son: las metilcetonas, diacétilo y el ácido

butírico.

Metilcetonas

Algunos hongos del genero Penicillium son capaces de producir metilcetonas.

Estas sustancias son las responsables del aroma característico de los quesos

madurados, tales como el Roquefort, Camembert y Cabrales, entre otros. La

concentración de estos compuestos (2-pentona, 2-heptona y 2-nonanona) en los

quesos es del orden 100 a 1000 mg por kilogramos de queso. Estas metilcetonas

por si solas no son capaces de dar un aroma completo pero pueden incrementar el

poder aromatizante, mediante su incorporación en mezclas de bases producidas a

partir de quesos.

Se han realizado varios estudios para producir estas sustancias aromatizantes por

fermentaciones en cultivos sumergidos. Los primeros trabajos utilizaban como

sustrato leche enriquecida en grasa lipolizada e inoculada con esporas de P.

roqueforti, la incubación se realizaba de 21-25 °C durante 72 h con un pH entre

4.5 y 5.5. Estudios posteriores demostraron la factibilidad técnica para producir

metilcetonas con P. roqueforti, utilizando diversos sustratos tales como: el líquido

del remojo del maíz y crema lipolizada; lactosuero y crema o aceite de coco

adicionada de lipasas de origen fungal. En estudios más recientes Larroche et al.

Han demostrado que la producción de metilcetonas es posible utilizando esporas

inmovilizadas en trigo recubierto de alginatos.

La producción comercial de estos compuestos presenta serios problemas,

incluyendo los altos costos de producción derivados de los técnicos, de donde

destaca el problema de la alta volatilidad y la toxicidad de los mismos sobre las

esporas y el micelio de P. roqueforti. Sin embargo, una manera de superar estas

limitaciones consiste en arrastrar, por destilación, las metilcetonas producidas y

condensarlas; el residuo de la fermentación podría extraerse con disolventes.

Diacétilo

Otro compuesto de gran interés comercial por su olor característico a

mantequillas, es el diacétilo o 2,3 butadiona. Este compuesto lo producen una

gran variedad de microorganismos y generalmente su producción se asocia a la

de la acetoína que es un compuesto con poco olor y que por mucho tiempo se

pensó que era un precursor del diacétilo. Desde 1972, Collins demostró que el

diacétilo no se producía por oxidación de la acetoína sino por una vía

independiente. En las bacterias lácticas el citrato es un precursor del diacétilo y su

producción se incrementa cuando el pH es menor de 5.5; bajas temperaturas, un

poco de aireación y bajos niveles de actividad de agua.

El diacétilo producido por fermentación se obtiene con rendimientos hasta de un

60%, mediante la utilización de bacterias no lácticas como Enterobacter Cloacae a

partir de sacarosa. En este proceso se obtiene mezclas de acetoína y diacétilo, la

primera se oxida por métodos químicos para aumentar el rendimiento de diacétilo.

La fuente más significativa de diacétilo comercial para su uso en la industria

alimentaria, se encuentra en la destilación de los líquidos de cultivo utilizados en la

producción de inóculos lácticos para la industria de quesos.

Acido butírico

En la naturaleza, el ácido butírico se encuentra en la materia grasa de la leche en

concentraciones que van desde el 2 a 4%. La extracción de ácido butírico de esta

fuente natural es difícil, no así su obtención por vía fermentativa que resulta ser

una alternativa interesante. Aunque el desarrollo de esta técnica se inició desde la

década de los 20, el auge de la petroquímica, limito su viabilidad.

Actualmente, la producción de ácido butírico por vía fermentativa se realiza con

bacterias anaeróbicas obligadas, especialmente Clostridium butyricum, C.

tyrobutiricum y C. acetobyricum. Estos microorganismos producen

simultáneamente ácido acético, hidrogeno y bióxido de carbono. La fermentación

se favorece a un pH de 6.0 y la limita la toxicidad del butírico mismo; sin embargo,

utilizando la técnica de lote alimentado es posible producir hasta 50 g de butírico

por litro, con un rendimiento hasta de 0.37 g/g de glucosa en 72 horas.

Manteniendo la fuente de carbono limitante y con esta técnica, es posible obtener

un proceso libre de acetato, ya que este se consume a medida que se produce.

El ácido butírico es un ingrediente utilizado para reforzar el sabor en productos

lácteos y como precursor de los esteres afrutados empleados en la industria de

chicles y refrescos.

Tabla 1

Compuestos aromáticos producidos por microorganismos

Microorganismo Aroma Compuestos

Ascoidea hylacoeti Afrutado: rosa B-fenieletanol, furan 2-

carboxilato

Ceratocystis miniliformis Afrutado: platano,

durazno, pera, rosa

3-Metil butiril actato,

gama y delta

decalactona, geranio,

cotronelol, nerol linalol,

geranil acetato

Ceratocystis variospora Fragante: geranio Citronelol, citronelil,

acetato garanial, geraniol,

citronelol, nerol, linalol,

geranil acetato

Ceratocystis virescens Afrutado: rosa 6-metil-5-hepten-2-ol

acetato, citronelol, nerol,

geranil, linalol, geranil

acetato

Inocibe cordalina Afrutado: jazmín Ester metílico del ácido

cinámico

Kluyveromyces lactis Afrutado: rosa Citronelol, linalo, geraniol

Mycoacia uda Afrutado: almendras,

pasto.

p-metilacetatofenoma,

p-totil-1-etanol,

p-totil-aldehido

Penicillium decumbens Pino, rosa, manzana,

hongo

Thujopseno, 3-octenona,

1-octen3-ol, B-feniletanol,

nerodiol

Phellinus sp. Afrutado: rosa Metil benzoato, metil

salicilato, B-feniletanol,

gama-decalactona

Sporobolomyces odorus Durazno

Streptomyces odorifer Tierra, alcanfor Trans-1-10-dimetil trans

9-decalol

2-exo-hidroxi-2-

dimetilborano

Trametes odorata Afrutado: miel, rosa, anís Metil fenilacetato,

geraniol, nerol, citronelol

Trichoderma viridae Coco 6-pentil-2-pirona

SINTESIS MICROBIANA DE NUEVOS AROMAS

Desde las observaciones realizadas a principios del siglo por Omeliansky (1923),

se ha reconocido la capacidad de ciertos microorganismos para sintetizar aromas

y sabores a partir de diferentes medios de cultivos. En la tabla 1, se resume

algunos ejemplos de producción de aromas por microorganismos. Los

microorganismos capaces de producir compuestos con aroma, generalmente

sintetizan una variedad muy compleja de especies de cultivo. Entre las especies

químicas producidas se pueden citar alcoholes, esteres, lactonas, y terpenos,

entre otros.

Alcoholes y esteres

Se han identificado una gran cantidad de alcoholes producidos por la degradación

metabólica de algunos aminoácidos. Se han encontrado e algunos hongos y

levaduras, compuestos como el metil-3, butanol, isobutanol, aceite de “fusel”

(isómeros de propanol y pentanol), y fenil etanol. Estos alcoholes intervienen como

aromas y como precursores de esteres reaccionando con ácidos como acético o

butírico. Entre los organismos que producen elevadas concentraciones de esteres

y alcoholes se encuentran geotrichum candidum, y especies de levaduras de los

géneros hansenula y pichia. Un alcohol que tiene el aroma característico de los

hongos es el octen-1, 3-ol, derivado dela oxidación de los lípidos.

Lactonas

Las lactonas son esteres cíclicos internos, hidroxiácidos principalmente gamma y

delta. Estos compuestos son abundantes en los alimentos y aportan notas de

aromas de durazno, coco, nuez y miel. Las lactonas saturadas e insaturadas se

originan en la gamma y delta hidroxilación de los ácidos grasos respectivos.

Una lactona interesante es la pentil-6, alfa pirona que tiene un fuerte olor a coco y

que es posible obtenerla mediante un cultivo estacionario de 3 o 4 días de

trichoderma viridae, en un cultivo constituido por extracto de papa y glucosa. La

formación de este producto se asocia a la etapa de esporulación del hongo. Al

final de la incubación se obtiene un aceite que contiene 90% de la lactona. El

rendimiento de este proceso es de aproximadamente 55 g de lactona por litro de

medio. Gatfield cita otros ejemplos de producción de lactonas con

microorganismos.

Compuestos bencénicos

La formación de estos compuestos ha sido estudiada en cultivos sobre agar con

base en extracto de malta utilizando especies microbianas capaces de degradar

lignina. Entre los microorganismos más estudiados se encuentran los de los

generos: phenllinus, trametes, lentinus y mycoacia uda. Entre estos compuestos

se pueden citar los siguientes: el p-tolualdehído, p-metilacetoferona, alcohol p-

dimetil bencílico, alcohol p-metil bencílico, anisaldehído, p-metoxibenzoato de

metilo.

Terpenos

Los terpenos son productos naturales derivados de isopropeno y constituyen los

componentes principales de los aceites esenciales. Se ha encontrado que algunas

especies de ceratocystis sintetizan terpenos volátiles, como productos no

asociados al crecimiento de estos hongos. La producción microbiana de estos

compuestos depende de manera importante del tipo de cepa y del tipo de

aminoácidos presentes en mayor cantidad en el medio de cultivo. En 1977, Lanza

y Palmer, empleando una cepa de ceratocystis moniliformis y con el auxilio de

precursores marcados, encontraron que la ruta biosintética de los terpenos es la

vía de mevalonato, como en los vegetales superiores. Entre los compuestos que

se han identificado destacan: geraniol, citronelol, nerol, geranial, neral y linalol.

BIOTRANFORMACIONES MICROBIANAS

El término bioconversión se aplica en el contexto de procesos en donde se realiza

la transformación de una molécula precursora en otra diferente, mediante una

serie limitada de reacciones enzimáticas; para Leuengerger, una

biotransformación se puede llevar a cabo por cualquiera de los siguientes

métodos:

Mediante el uso de células en crecimiento. En este caso el precursor del

aroma, se incorpora al medio de cultivo desde la inoculación o bien durante

el transcurso de etapas posteriores en donde el crecimiento celular aún no

ha terminado.

Mediante el uso de células cosechadas. La primera etapa de este método

consiste en permitir un crecimiento celular abundante en un medio de

cultivo especial, llamado de crecimiento celular abundante en un medio de

cultivo especial, llamado de crecimiento. Después estas células se separan

por centrifugación o filtración para incorporarlas a un segundo medio; el de

bioconversión, que contiene los precursores. Un ejemplo de este tipo de

procesos es el uso de esporas microbianas como catalizadores.

Mediante el uso de células inmovilizadas. Aquí es necesario producir las

células en un medio apropiado, para después separarlas e inmovilizarlas.

Esto último puede realizarse con el uso de cualquiera de las siguientes

técnicas: atrapamiento en polímeros porosos, adsorbiendo a los

microorganismos sobre la superficie de soportes insolubles, induciendo

ligaduras covalentes a los soportes o bien induciendo una agregación física

o química.

Mediante el uso de enzimas purificadas. En algunos casos es necesario

emplear enzimas con un alto nivel de purificación, esto se debe a que: o

bien hay una difusión apropiada de los precursores a través de la

membrana microbiana, o bien que el producto de la transformación no se

difunda una vez producido. Una condición indispensable para recurrir a este

método es que la enzima debe separarse y purificarse con cierta facilidad o

bien estar disponible en forma comercial. El uso de estas enzimas puede

ser en su forma libre o también inmovilizada.

Mediante el uso de sistemas multifase. En el paso de los precursores y

productos, al menos uno de ellos, insolubles en agua pero lipofilicos, se

recomienda trabajar en dos fases, una acuosa que contiene la enzima o los

microorganismos y un solvente no miscible en agua.

Mediante el uso de sistemas de multiconversion. Para el caso en que la

bioconversión requiera de dos o más pasos secuenciales

De los compuestos mencionados anteriormente y dentro del campo de las

biotransformaciones, los monoterpenos son los que más han sido estudiados. Esto

se ha debido a que algunos monoterpenos se encuentran disponibles en altas

concentraciones en plantas y también a que la síntesis orgánica de los mismos se

ha desarrollado intensivamente. Abraham et al., han encontrado que las

propiedades aromáticas de estos compuestos dependen directamente de su

configuración, por lo que las biotransformaciones de los monoterpenos requieren

de una alta selectividad estereoquímica de los diferentes enantiómeros

disponibles. En la tabla 2 se presentan algunos de los resultados más relevantes

en la biotransformación de algunos monoterpenos.

Tabla 2

Transformación de terpenoídes por microorganismos

Sustrato microorganismo Principales productos

Citronelal Levadura

Candida reukaufil

Pseudomonas aeruginosa

Pseudomonas digitatum

(+) Citronelol,

(-) B-citronélico

Ácido citronélico

Mentol

Citral Pseudomonas convexa Ácido geránico

Linalol Pseudomonas pseudomallei

Pseudomonas incognita

Alcanfor

Compuestos cíclicos y ácidos

Limoneno Pseudomonas sp. Carvcol, carvona, dihidrocarvona

(+) Limoneno Penicillum digitatum

Penicillium italicum

Clasdisporium sp.

Carvona

Carvona

Limoneno 1,2, -diol (+) Alfa-

terpienol

(+) mentol (acetato) Trichoderma viride

Rhodotorula mucilaginosa

Arginomonas non fermentans

1-Mentol

1-Mentol

1-Mentol

(+) Mentol

(Ësteres lácticos)

Bacillus subtilis 1-Mentol

Alfa-Pineno Aspergillus niger

Pseudomonas maltofila

(+) Verbenona

(+) Cis verbenol

(+) Sobrerol

Pinocarveol, Pinocarvanona,2, 1,

4-metil-3-ciclohexenilden-ácido

propiónico, mirtenol

Betz lonona Aspergillus niger

Lasiodiplodia theobromae

2-hidroxi-B-ionona

4-hidroxi-B-ionona

Aromas de tabaco

Oxo-Isoprona Saccharomices cerevisiae Precursor de Zeaxantina

Fuente: Sharpell, 1985 y Krasnobajew, 1983.

Otra línea que ha despertado mucho interés es la de la síntesis de esteres con la

utilización de estearasas. Gatfiel, ha demostrado que una fuente importante de

aromas se encuentra en la esterificación tanto de ácidos grasos con etanol, como

de alcoholes terpénicos con ácido propionico, butírico y caproíco.

Entre las estearasas que han tenido una mejor aceptación en estas invstigaciones,

se pueden mencionar las producidas por mucor miehei, candida cylindracea y la

lipasa pancreática.

SABORES

En la industria, uno de los usos más conocidos de los microorganismos

productores de sabores es en bebidas alcohólicas, estas fermentaciones dan

como resultado etanol, CO2 y otras sustancias que ayudan a extraer el sabor de

los componentes de las uvas, producir enzimas y metabolitos secundarios. El

principal microorganismo implicado es Saccharomyces cerevisiae, encontrándose

otros géneros como Candida sp y Hanseniaspora sp los cuales se caracterizan por

presentar tolerancia a altas concentraciones de etanol (Graham, 2003). Lilly et al.

(2000) concluyen que los alcoholes y ésteres derivados de la fermentación como

acetato de alquilo, contribuyen significativamente a la presencia de aromas

frutales en vinos.

El ácido cítrico es ampliamente utilizado en la industria de alimentos para la

producción de bebidas no alcohólicas, sales efervescentes y medicinas, para el

plateado de espejos y como aditivo en las tintas. El 99% del ácido cítrico mundial

es producido por fermentación con algunas bacterias y hongos. Aspergillus niger,

A. wentii, A. clavatus, Penicillium citrinum y Mucor piriformis son microorganismos

típicos usados en su producción (Ghassempour et al., 2003). Para su obtención se

utilizan fuentes de carbono como sacarosa, glucosa, fructosa entre otros. En el

trabajo de Bizukojc y Ledakowicz (2004) se estudia si la glucosa y fructosa

obtenidas por hidrólisis de la sacarosa son fuentes de carbono equivalentes para

Aspergillus niger, concluyendo que la utilización de la fructosa es inhibida por

concentraciones elevadas de ácido cítrico y que esto está ligado probablemente

con la interferencia del ácido cítrico en el sistema de transporte de la fructosa. En

el trabajo de Sánchez et al. (2004) se describe una alternativa diferente para la

producción de ácido cítrico a partir del suero de la leche, en cultivo sumergido con

hongos del género Aspergillus sp, con miras al aprovechamiento de este

subproducto que es uno de los principales desechos de la industria láctea. Los

autores concluyen que este medio de cultivo proporciona los nutrientes necesarios

para el desarrollo del hongo así como para la biosíntesis de ácido cítrico, aunque

A. niger no asimila adecuadamente la lactosa del suero de leche. Este ácido se

puede determinar mediante análisis gravimétricos, cromatografía de gases,

espectometría de masas, potenciometría y biosensores, siendo la HPLC y

métodos espectrofotométricos los más utilizados (Ghassempour et al., 2003).

En la industria quesera es muy frecuente el uso de microorganismos para mejorar

las características organolépticas del producto, es el caso de Leptographium

procerum, que además mejora el sabor de algunas salsas y cereales. Estos

sabores son producidos por hidrólisis del RNA de las levaduras mediada por

enzimas como la 5-fosfodiesterasa producida por el hongo, el cual se cultiva en

agar extracto de levadura y sus metabolitos se analizan por HPLC (Steensma et

al., 2004). La especie Geotrichum candidum es igualmente utilizada en la industria

quesera debido a la producción de sabores sulfurados asociados con la

producción de metan-etiol (MTL). Berger et al. (1999) encontraron que cultivando

el hongo en medio PDA y posteriormente en un medio líquido de queso, se

produce MTL y otros derivados como tioacetato de Smetilo, tiobutarato de S-

metilo, trisulfito de dimetilo entre otros, los cuales son analizados por

cromatografía de gases y espectrofotometría de masas. También se analizó que el

uso de esta cepa junto con Penicillium camemberti confiere un sabor más típico

que el obtenido sólo con G. candidum. Otro hongo utilizado en asociación con P.

camemberti, es Penicillium caseifulvum, cultivado y fermentado en medio Czapek,

mediante el cual se logra extraer compuestos sulfurados entre los que se

encuentran: 2-metil-1-propanol, 2- pentanona, 3-metil-1-butanol, 2-heptanona y 2-

undecanona principalmente (Ostenfeld 1999). Park (1999), en su artículo confirma

lo presentado por Ostenfeld, (1999), señalando que P. roquefortii utilizado en la

elaboración del queso azul, también produce 2- alcanonas, estos compuestos son

extraídos de microcápsulas que contienen las esporas del hongo y posteriormente

son analizados por cromatografía de gases.

En el trabajo de Lomascolo et al. (2000) Realizado en el Laboratorio de

Biotecnología de los Champiñones y el Centro Superior de Biotecnología de

Francia, se considera que el uso biotecnológico de hongos filamentosos para

producir sabores ha adquirido gran interés, ya que estos sabores son definidos

como naturales y considerando el incremento de la producción de sabores por

procesos biotecnológicos se ofrece una alternativa viable como fuente de diversas

sustancias. La vainillina es obtenida usando hongos con habilidades

complementarias de bioconversión como Aspergillus niger que transforma el ácido

ferúlico a ácido vainílico y, Phanerochaete cinnabarinus y P. chrysosporium que

transforman el ácido vainílico a vainillina, logrando recuperar más de 200 mg de

vainillina (Lomascolo et al., 2000). Priefert et al. (2001) coinciden con Lomascolo

et al. (2000) en que A. niger interviene en la bioconversión del ácido ferúlico, en

este estudio A. niger produce 3.6 g/l de ácido vainilíco, Phanaerochaete

chrysosporium produce 0.628 g/l de vainillina y P. cinnabarinus 0.481 g/l de la

misma.

Los metabolitos producidos por hongos seguirán abriéndose paso en el mercado,

ya que numerosos estudios acreditan su efectividad logrando competir con las

sustancias sintetizadas químicamente en calidad y aportando significativamente

en la disminución de la contaminación ambiental.

SABORIZANTES CARNICOS

Los saborizantes son compuestos que, a diferencia de los potenciadores, se

caracterizan por poseer un sabor propio, cárnico en este caso, y que son capaces

de conferir un sabor sui generis a los alimentos que los contienen. Los

saborizantes se producen en una gran variedad de tonos y gustos específicos que

van desde los muy ligeros hasta los muy fuertes que recuerdan la carne de cerdo.

En las formulaciones convencionales, invariablemente se incluyen derivados de

levaduras en su forma de extractos obtenidos por hidrolisis acida, enzimática o

mediante autolisis, así como proteínas hidrolizadas de origen vegetal (PVH).

Derivados de levaduras

La fuente principal de este tipo de saborizantes sn las levaduras, que pertenecen a

los generos candida, Kluyveromyces y Saccharomyces y en particular las especies

de C. utilis, K. fragilis y S. cerevisiae, respectivamente. Estas tres levaduras han

sido clasificadas como GRAS por la FDA y sus aplicaciones en la industria

alimentaria se han diversificado ampliamente aprovechando diferentes

características. Una de las propiedades que las caracteriza es la de reproducirse

de manera controlada por procesos de fermentación en reactores industriales. El

producto de estos reactores se denomina levadura primaria y constituye la materia

prima para la obtención de los saborizantes derivados de levaduras. Con

frecuencia se utilizan levaduras de cervecería, que han producido alcohol en los

mostos de la malta; esta materia prima contiene residuos de lúpulo que le confiere

el sabor amargo característico a la cerveza y generalmente es difícil de eliminar.

La levadura de panificación también es una materia prima atractiva solo que los

costos de fabricación pueden ser tan elevados que la eliminan del mercado de los

saborizantes. Las levaduras idóneas para estos propósitos son aquellas que han

sido producidas específicamente para ser tratadas con estos fines. Las levaduras

obtenidas a partir de melazas de caña o de suero de queserías son el mejor

ejemplo. Los derivados de levadura pueden ser hidrolizados o autorizados.

Hidrolizados de levadura (HDL)

Los HDL son el producto de la hidrolisis controlada de las células completas de las

levaduras primarias. Esta hidrolisis puede realizarse mediante la utilización de

ácidos fuertes (generalmente se utiliza el ácido clorhídrico y se llaman hidrolizados

ácidos (HADL) o bien utilizando enzimas exógenas) se utilizan complejos

enzimáticos con fuertes actividades proteolíticas y lipolíticas como es el caso de la

pancreatina, tripsina, quimiotripsina y lisozima, estos se llaman hidrolizados

enzimáticos (HEDL). En el primer caso, los procesos se desarrollan a

temperaturas hasta de 150°C por espacio de 1 a 4 horas, los constituyentes

poliméricos celulares quedan reducidos a sus formas monomericas básicas y no

existe la posibilidad de orientar la hidrolisis hacia sabores definidos ya que se trata

de una ruptura molecular muy severa y aleatoria, cuando finaliza la reacción acida

es necesario neutralizar y la cantidad de sales producida llega a ser de tal

magnitud que generalmente enmascara sabores específicos. En el caso de los

hidrolizados enzimáticos, la inespecificidad de los complejos enzimáticos que se

emplean en la industria, conduce a hidrolisis parciales bajo condiciones menos

drásticas que se emplean en la anterior, pero los compuestos generados como

subproductos de las reacciones enzimáticas, principalmente con la pared y

membrana de las células, así como el sabor propio de las enzimas adicionadas

producen fuertes interferencias en los saborizantes finales que, en la práctica, son

difíciles de eliminar.

De igual manera se pueden hablar de termolizados y plasmolizados de levaduras

con problemas de especificidad similares.

Como se puede ver, las levaduras susceptibles de hidrolizarse por cualquiera de

estos métodos no necesariamente deben ser viables, es decir, levaduras muertas

o vivas pueden utilizarse indistintamente y los resultados serán muy similares.

Autorizados de levaduras (ADL)

Los ADL son el producto de la autolisis o autodigestión de células de levaduras

que se someten, de manera controlada, a un ayuno de nutrientes vitales por un

tiempo prolongado. Las reacciones de autolisis se realizan en el interior de las

células, en el citoplasma y se llevan a cabo debido a la acción de todo un conjunto

de enzimas endógenas que se sintetizan exprofeso para autobastecer de

nutrientes extracelulares. Esto implica que las levaduras idóneas para producir

ADL deben ser originalmente viables para que sean capaces de utilizar sus

propias proteasas, lipasas, carbohidratasas y nucleasas. Estas enzimas

producirán selectivamente una compleja gama de compuestos oligoméricos entre

los que destacan los aminoácidos, péptidos, y los ácidos nucleicos de bajo peso

molecular que además de reaccionar entre ellos en el citoplasma, constituyen por

si mismas mezclas sinérgicas de potenciadores.

Técnicamente los ADL son aquellos saborizantes que contienen tanto los

productos solubles de la lisis citoplasmática como las paredes celulares insolubles,

mientras que el extracto de levaduras autolizadas solo comprende al contenido

citoplasmático de las levaduras que han sido autolizadas y los restos celulares han

sido separados por filtración. Las diferentes notas saborizantes que se encuentran

en estos compuestos se deben obtener simplemente variando las condiciones de

operación.

En el diagrama anterior se puede ver la producción de cualquier derivado de

levaduras, en donde se distinguen los diferentes compuestos que se han

mencionado.

Los saborizantes derivados de levaduras se adicionan en diferentes proporciones

en embutidos y alimentos enlatados. Su uso más común se localiza en diferentes

formulaciones de sopas deshidratadas y salsas liquidas del tipo inglesa. En

estados unidos existe una gran variedad de derivados de levadura en el mercado,

que van desde los ADL de sabor ligero, uno con bajo contenido en sodio (2-3%

NaCl) hasta los fuertemente cárnicos (38-40%NaCl), siendo estos últimos mezclas

de ADL con HADL.

En México se tiene preferencia por los ADL que generalmente se presentan en

forma comercial como una pasta con 80% de solidos totales (aunque también se

presenta como polvo que, por su carácter altamente higroscópico, tiene

dificultades en su aplicación) que se mezclan directamente con otros polvos (sal,

féculas, PVH, GMS, etc.), grasas, colorantes y agua hasta una humedad no mayor

del 10%.

Los saborizantes derivados de levaduras son ricos en proteínas (40-70% base

seca), en vitaminas del complejo B, acido nicótico y otros aminoácidos esenciales;

sin embargo, debido a las bajas proporciones en que se utilizan, no es posible

considerarlos como valiosos por sus propiedades nutricionales. Una formulación

típica para un aderezo saborizante es la siguiente:

Proteínas vegetales hidrolizadas (PVH)

Este grupo de saborizantes cárnicos fue desarrollado como una alternativa

comercial interesante ante el desplazamiento de la industria químico-alimentaria

por la de las fermentaciones, caso concreto del GMS. El GMS se obtenía

originalmente por hidrolisis acida del gluten de trigo y las plantas instaladas de

GMS encontraron como alternativa producir PVH que no son sino el licor obtenido

después de la hidrolisis acida antes de la purificación para obtener el GMS. Este

extracto crudo, más barato, pronto encontró a un gran número de aplicaciones

como saborizante cárnico.

En la actualidad, las PVH se producen a partir de materias primas que contengan

un cierto nivel de proteínas, independientemente de si son de origen vegetal o

animal, de este nivel de proteínas dependen las diferentes tonalidades de sabor

producidas, los hidrolizados pueden actuar desde acentuadores de los sabores

cárnicos hasta donadores propiamente, este medido en una escala hedónica. Esta

propiedad doble de estos compuestos que fluctúan entre los potenciadores y los

saborizantes e ha dado una gran permanencia y aceptación en el mercado de los

sabores.

CONCLUSIONES

El desarrollo de la biotecnología ha influido notablemente en la

comprensión y el avance de la industria alimentaria en general y más aún

en el campo de los sabores y aromas. No solo aportando mayores

conocimientos en bioquímica y genética microbiana, acción y especificidad

enzimática sino también contribuyendo con una mayor disponibilidad de

enzimas y microorganismos mejorados.

Los microorganismos más utilizados en esta rama de aromas y sabores

tanto en la industria alimentaria y en la industria en general aplicando la

biotecnología son los hongos.

BIBLIOGRAFIA:

Reyes Gonzales, G.; Franco Correa, M. 2006. Vol. 11. Producción

biotecnológica de sabores, pigmentos y aromas a partir de hongos

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Pdf de mundo alimentario denominado Producción Biotecnológica de

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2011. Disponible en:

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