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Equipo de investigadores de la Facultad de Química desarrolla una levadura de cerveza baja en en calorías
Un equipo de investigadoras e investigadores del Área de Enología y Biotecnología de las Fermentaciones de la Facultad de Química de la Universidad de la República logró aislar en el laboratorio de la Facultad una cepa nativa de la Levadura Starmerella, con la que se puede producir una cerveza con bajos carbohidratos y por tanto con menos calorías.
El Portal de la Udelar dialogó con Karina Medina, docente investigadora responsable del equipo que llevó adelante esta investigación para conocer más acerca de este hallazgo.
El Área de Enología y Biotecnología de las Fermentaciones cuyo responsable en la actualidad es el profesor Francisco Carrau, desde hace más de 25 años, en forma anual en cada vendimia realiza aislamientos de microorganismos para contar con un banco de cepas que les permita investigar en bebidas fermentadas. La línea de investigación en Biotecnología cervecera, es una de la más nuevas del Área (comenzó en el año 2015) y la responsable del equipo que desarrolla este trabajo es la doctora Karina Medina. Asimismo por el equipo han pasado dos estudiantes de tesis y en la actualidad cuentan con tres tesis en ejecución de docentes grado 1 y becarios de posgrado del Área. A su vez esta línea de trabajo se alimenta de otros grupos del Área de Enología, como los que investigan acerca fermentación y de aromas, este último dirigido por el doctor Eduardo Dellacassa e integrado por los docentes Laura Fariña y Eduardo Boido entre otros.
Antecedentes de la investigación
En el Área de Enología y Biotecnología de las Fermentaciones la microbiología enológica es una línea histórica de investigación, que implica la búsqueda permanente de microorganismos y su prueba en diversos mostos (producto primario de la bebida alcohólica, anterior a la etapa de fermentación, en el caso de la cerveza es el jugo que se produce de macerar la cebada). Se testean mostos de uvas, cerveceros, de Kombucha (bebida fermentada a partir del té, el azúcar, y un cultivo simbiótico de bacterias y levaduras).
El doctor Carrau como responsable del Área junto a este equipo de investigadores realizó años atrás el aislamiento de otra levadura nativa, la Hanseniaspora vineae, una levadura no tradicional e innovadora que permite aportar nuevas características que mejoran la calidad del vino y que se encuentra actualmente en el mercado internacional de levaduras. Esta investigación comenzó en 2002 y dió como fruto en 2019 un acuerdo entre el equipo del Área y la empresa Lage para la producción de la nueva levadura, en el marco del llamado Alianza Academia e Industria de la Agencia Nacional de Investigación e Innovación (ANII).
Medina señaló que este logro fue el primero y un muy buen antecedente en algo similar y costó muchísimo trabajo, tiempo, dinero y esfuerzo. Recordó que en esa oportunidad se logró algo bastante nuevo para la Udelar, concretar el trámite de la propiedad intelectual de la Hanseniaspora vineae «y esa levadura es la primera que termina dando regalías a la Universidad, a la Facultad de Química y a los investigadores que trabajamos en ese proceso», afirmó.
Por otra parte la investigación a partir de la cual se descubrió la Levadura Starmerella surge de dos proyectos de la Comisión Sectorial de Investigación Científica (CSIC), de la Udelar, el primero en 2016 titulado Aislamiento y selección de levaduras nativas para su utilización en cervezas y un segundo proyecto CSIC, que ganaron en 2018, que se enfocó en el aislamiento y la selección de levaduras nativas para la elaboración de cervezas reducidas en calorías.
En este proceso llevaron a cabo un llamado a un cargo docente Grado 1 para incorporar a la investigación, cargo que obtiene Cecilia Schinca, quien ha tenido continuidad desde entonces en esta línea de trabajo, en el marco de la cual realizó una Maestría en Biotecnología de la Udelar. Esta formación en el contexto de la investigación permitió enlazar el proyecto CSIC con una beca de la ANII, que Schinca obtuvo en el marco de la Maestría.
Proceso de trabajo
El trabajo comenzó con el aislamiento de levaduras a partir de diversas materias primas provenientes de distintos lugares del país (cortezas, hojas, raíces y frutos de árboles nativos) e insumos propios de la industria cervecera, en los que estimaban en principio que iban a encontrar algún microorganismo que permitiera reducir los carbohidratos y como consecuencia las calorías, en las cerveza final. Las materias primas se colocan en bolsas estériles, se rotulan y se llevan al laboratorio de la Facultad de Química donde se analizan. Fue así que se aislaron levaduras de árboles y frutos nativos, materias primas propias de una cervecería e incluso de uva.
Medina explicó que este descubrimiento insumió un trabajo de entre 5 y 6 años de búsqueda, para ello, partieron de numerosas cepas de levaduras y en el proceso fueron quedándose cada vez con menos. Continuaron la investigación solo con aquellas que cumplían determinadas características como fermentar maltosa, tener actividad amilasa, que fueran buenas desde el punto de vista sensorial (en los aromas y sabores que produjeran), etc.
De este screening largo y tedioso surge la levadura que finalmente fue la seleccionada, la Starmerella meliponinorum, cuyo vehículo transportador es la abeja que la traslada en su tracto bucal o en sus patas de un lugar a otro. Es así como las abejas depositan esta levadura en las uvas, plantas o flores donde se posan, ello significa que el aislamiento de esta levadura no requirió ni requiere a futuro la manipulación de abejas para extraer este microorganismo. Esta cepa de levaduras fue aislada de material proveniente de viñedos de la variedad Merlot, ubicados en el norte del país, en la zona de Rivera, próxima a la frontera con Brasil.
A partir de una muestra de uva, en un racimo van a encontrar distintas cepas de levaduras, a través de cultivos diferenciales y de técnicas moleculares, los investigadores logran aislar e identificar a nivel molecular las distintas cepas presentes en la muestra para saber ante qué microorganismo se encuentran. El trabajo para identificar la levadura Starmerella meliponinorum partió de 271 cepas que se fueron probando una a una. El primer screening que es el más grande y funciona como un filtro, se realiza a través de pequeñas fermentaciones de laboratorio en un mosto, en este caso de cerveza, a estas muestras de las distintas cepas se les inocula la levadura y se deja que fermenten. Cuando finaliza la fermentación alcohólica se observan las características de cada muestra, entre ellas el aroma, «lo que va siendo defectuoso desde el punto de vista sensorial se descarta».
Un screening posterior se aplica a las muestras que fueron seleccionadas por no tener defectos desde el punto de vista sensorial e indaga el comportamiento de las distintas cepas de levaduras frente al consumo de azúcares, si consumen todos los azúcares del mosto cervecero (glucosa, maltosa y maltotriosa). A partir de estas pruebas se detectó que la levadura Starmerella meliponinorum consume toda la glucosa presente en la muestra, prácticamente toda la maltosa, y a diferencia de las demás cepas, utiliza también casi toda la maltotriosa que es un trisacárido (está formada por tres unidades de glucosa). Esta cualidad hizo que esta levadura fuera la seleccionada porque a partir de ella se podrán producir cervezas bajas en calorías. «Es muy raro que una levadura pueda utilizar la maltotriosa como fuente de carbono», apuntó Medina. Otra virtud de esta levadura es que no presenta defectos sensoriales, aunque da como resultado un aroma a diacetilo, similar al aroma de la manteca, que a nivel cervecero es considerado defectuoso, lo produce en cantidades relativamente pequeñas. Por otra parte existen estilos de cervezas como las británicas, que permiten que esta bebida contenga algo de este aroma.
Perspectivas a futuro
La investigación continuará con la etapa de «escalado» que consiste en probar estas levaduras a nivel piloto e industrial, en cervecerías para ver si el comportamiento que se observó in vitro en el laboratorio se repite a este nivel o sea apreciar su comportamiento en distintos mostos cerveceros, realizando lo que se llama en el lenguaje cervecero una “domesticación de la levadura”.
En cuanto a la industria en la que se desarrollarán las pruebas Medina señaló que el equipo de investigadores planteó los resultados de este trabajo en las primeras Jornadas de Ciencia y Tecnología Cervecera que se realizaron en Uruguay en 2023 y se repetirán cada dos años. En respuesta a esta presentación tuvieron varias manifestaciones de interés por parte de la industria cervecera y en la actualidad se encuentran en la etapa inicial de escalado, estas industrias están suministrando a los investigadores sus mostos, en los cuales el equipo de la Udelar está probando la levadura en el laboratorio. Este desarrollo está pensado para la industria cervecera en su conjunto aunque el sector de la cerveza artesanal es el que en primera instancia ha demostrado mayor interés. Medina resaltó que a nivel nacional no existe una cerveza baja en calorías, se encuentran algunas importadas pero no nacionales, «entonces esto significa también darle al país este diferencial innovador, que agrega valor a nuestra industria nacional», indicó.
«Asimismo, si todo va bien, la idea es que la levadura pueda presentarse en el mercado internacional, produciendo cervezas más competitivas desde el punto de vista del sabor, el aroma, de equilibrio y reducción en calorías», apuntó. Aunque no se puede precisar el tiempo que llevará este proceso, Medina señaló que «el ideal en cuanto a los pasos sería imitar todo lo que hicimos con la levadura Hanseniaspora vineae». Son investigaciones que demandan mucho tiempo y recursos financieros, por lo que llevar adelante estas etapas que restan va a llevar un tiempo más, el equipo viene con la experiencia adquirida del desarrollo de la levadura para vino, por lo que tenemos algunos mecanismos más aceitados,que conocemos mejor,afirmó Medina. «El ideal de esta investigación sería imitar todos los pasos que recorrimos con la levadura Hanseniaspora vineae», señaló.
Otros posibles temas de investigación a seguir serían realizar los llamados «cultivos mixtos» que implican inocular esta levadura con otra, para probar si de esta manera se puede llegar a mejorar los resultados a nivel sensorial y aplicar algunas de las levaduras aisladas en otras matrices alimentarias. Para llevar adelante estas líneas de continuidad de la investigación, es clave la obtención de financiamiento y un posible marco serían los llamados a los Proyectos CSIC y las convocatorias de ANII.
«Este desarrollo es importante para el sector productivo porque implica la posibilidad de producir una cerveza uruguaya con identidad nacional utilizando una levadura nativa, o sea propia del nicho ecológico del Uruguay y que eso nos genere marca país», concluyó. A esto se suma que estamos en un momento en que los productos del sector están muy estandarizados, esta nueva cerveza tendrá el diferencial de ser reducida en calorías. Esto le permitirá al sector cervecero que la produzca, competir a nivel internacional con un producto no solo innovador sino también más saludable.
En cuanto a las y los investigadores del Área la perspectiva es continuar avanzando en conocimiento de esta línea de investigación, ya sea a partir de la generación de nuevos conocimientos, nuevas tesis de posgrados, sumando recursos humanos como estudiantes y nuevos investigadores que se incorporen a este trabajo, dinamizando la investigación científica de calidad.