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Hidrolizados de levadura de cerveza como ingredientes funcionales de alto valor
La industria cervecera europea produjo más de 35.000 millones de litros de
cerveza en 2022, lo que la convierte en el segundo mayor productor del mundo, solo por detrás de China, y por delante de Estados Unidos, Brasil y Rusia. En su producción se emplea la
levadura, que se reutiliza en el proceso hasta perder su eficacia. Una vez desechado, este
subproducto orgánico se destina principalmente a la alimentación del ganado, pero también se plantea su uso en la alimentación humana en forma de
aditivo natural e, incluso, como
concentrados proteicos con propiedades funcionales
6 de septiembre de 2024, 08:00
La producción de cerveza implica diferentes procesos que tienen como objetivo transformar los azúcares fermentables del cereal en etanol y dióxido de carbono a través de la fermentación por la levadura Saccharomyces cerevisiae. Esta levadura se reutiliza en el siguiente lote de fermentación. Sin embargo, tras varias fermentaciones, reduce su eficacia y se retira del fondo del tanque. De cada hectolitro de cerveza producido se generan unos tres kilogramos de levadura de cerveza, lo que implica la producción de enormes cantidades de este subproducto orgánico.
La levadura de cerveza se caracteriza por su alto contenido en agua (85-90%), proteínas, hidratos de carbono, ácidos grasos, vitaminas y minerales. Se considera una fuente de proteína de calidad debido a su buen perfil de aminoácidos basado en arginina, cisteína, histidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptófano, tirosina y valina. Contiene biomoléculas activas como polifenoles, antioxidantes, β-glucanos (capa interna de la pared celular) o mano proteínas (capa externa de la pared celular) que le confieren propiedades saludables.
La hidrólisis de la levadura es una técnica eficiente para producir concentrados proteicos o ingredientes funcionales
Sin embargo, el alto nivel de humedad de estos subproductos provoca una deterioración microbiana que limita su vida útil a 48 horas, siendo su principal aplicación actual el suministro directo a la alimentación del ganado sin ningún tratamiento, principalmente como fuente de proteínas. También se ha estudiado su uso como ingrediente dietético beneficioso para los peces de piscifactoría. Además, el aumento de la digestibilidad de este ingrediente alternativo mediante una etapa previa de hidrólisis podría incrementar su inclusión en los piensos y mejorar la biodisponibilidad de nutrientes, aumentando la absorción intestinal en los animales.
También se ha planteado el uso de la levadura deshidratada en aplicaciones alimentarias. La Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) ha aceptado el consumo de β-glucano como ingrediente alimentario obtenido de Saccharomyces cerevisiae, sugiriendo una dosis de entre 50 y 200 mg por ración. Además, los extractos de levadura pueden utilizarse como aditivos naturales, ya que tienen el estatus GRAS (Generally Recognised As Safe). El principal uso en aplicaciones alimentarias es la panadería debido a su contenido en vitaminas del grupo B, fibra y proteína. Además, su contenido en β-glucanos les confiere un alto potencial para otras aplicaciones como espesante, agente de retención de agua o estabilizador de emulsiones.
A su vez, la hidrólisis de la levadura es una técnica eficiente para producir concentrados proteicos o ingredientes funcionales muy demandados en la industria alimentaria. La hidrólisis enzimática rompe los enlaces peptídicos de las proteínas de la levadura obteniendo péptidos y aminoácidos libres con diferentes pesos moleculares. Así, si se aplica de forma controlada, el extracto obtenido puede adaptarse a aminoácidos libres específicos y péptidos de diferentes pesos moleculares necesarios para alimentos funcionales concretos y suplementos dietéticos. La levadura de cerveza también puede sufrir un proceso de autolisis, pero los niveles de extracción serían limitados y el proceso de separación sólido-líquido difícil. Otra opción es aplicar la hidrólisis ácida, pero el elevado coste del equipo, el contenido en sales y la posible presencia de sustancias insalubres la hacen menos atractiva.
Los hidrolizados de la levadura
Los hidrolizados de la levadura tienen diferentes aplicaciones en la industria alimentaria, desde aplicaciones aromatizantes, por su alto contenido en ácido glutámico y glutamina, hasta productos potenciales beneficiosos para la salud, por su contenido en β-glucanos y manoproteínas. Además, los hidrolizados de levadura tienen una elevada proporción de aminoácidos básicos e hidrofóbicos, lo que puede sugerir la presencia de péptidos antihipertensivos y antioxidantes. Por otra parte, las enfermedades transmitidas por los alimentos son motivo de preocupación en todo el mundo.
En los últimos años, está creciendo la necesidad de aumentar la vida útil de los productos alimentarios mediante el uso de compuestos antimicrobianos, siendo los de origen sintético los más utilizados. Sin embargo, los consumidores piden más compuestos naturales en sus productos alimenticios diarios, lo que aumenta el interés de los investigadores por encontrar alternativas naturales. Los compuestos antioxidantes también despiertan un gran interés entre los consumidores, ya que la ingesta de alimentos que contienen antioxidantes se ha asociado a cuestiones de salud, como la reducción de las enfermedades cardiovasculares, y también ayuda a aumentar la vida útil de los productos alimenticios.
Considerando que los hidrolizados de levadura consisten en una mezcla de péptidos con diferentes pesos moleculares, las propiedades funcionales de los mismos podrían mejorarse mediante el fraccionamiento de los hidrolizados en rangos específicos de pesos moleculares con el fin de definir qué compuestos son los principales responsables de las bioactividades notificadas.
En este contexto, un equipo multidisciplinar integrado por investigadores del centro tecnológico AZTI, miembro de Basque Research and Technology (BRTA), ha desarrollado un estudio centrado en determinar las condiciones óptimas de hidrólisis enzimática de la levadura de cerveza utilizando dos enzimas proteasas para obtener el mejor rendimiento de extracción de proteínas, grado de hidrólisis de los péptidos y bioactividad antimicrobiana y/o antioxidante de los hidrolizados.
Los parámetros seleccionados para optimizar las condiciones de hidrólisis fueron: tiempo, temperatura, pH y relación enzima/sustrato, y se relacionaron con la producción de péptidos bioactivos. Las dos enzimas objetivo se añadieron simultáneamente para, por un lado, evaluar su actividad proteasa, liberando proteína y compuestos bioactivos en el líquido, y, por otro lado, para reducir el amargor con la actividad de Flavourzyme®.
Una vez finalizado el proceso de hidrólisis enzimática, se recuperaron dos fracciones mediante centrifugación: la muestra líquida que corresponde a los hidrolizados y la fracción sólida, o pellet, con aplicaciones para alimentación animal.
En el caso de la capacidad antimicrobiana, se observó que los hidrolizados de levadura obtenidos presentaron inhibición frente a Salmonella enterica, Bacillus subtilis, Bacillus cereus y Aeromonas salmonicida, dependiendo de la dosis de enzima, pH, temperatura y tiempo. En el caso de la capacidad antioxidante, una mayor dosis de enzima, tiempo y pH condujeron a una mayor producción de compuestos antioxidantes.
Por todo ello, se concluye que se podría llegar a valorizar gran parte de la levadura de cerveza debido a su gran potencial como ingrediente funcional en la industria alimentaria. Esto posibilitaría, a su vez, la puesta en marcha de una nueva actividad basada en economía circular que implique la generación de nuevos empleos de base tecnológica a la vez que se haga un uso más eficiente de los recursos naturales.
