Redalyc. Cambios fisicoquímicos en masa congelada y su efecto en la calidad del pan: una revisión

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MAY 2013, VOL. 38 Nº 05

ras  supervivientes  después  de  la  conge-

lación  cuando  incorporaron  levaduras 

crioresistentes.  Además,  obtuvieron  un 

pan  con  características  similares  a  las 

del  pan  fresco.

Aditivos Crioprotectores de 

Levaduras

En  los  sistemas  bioló-

gicos,  las  dos  fuentes  principales  de 

las  lesiones  por  congelación  son:  rup-

tura  por  el  hielo  y  efectos  de  solución, 

esta  última  provocada  por  la  excesiva 

concentración  de  solutos  intracelulares 

(Mazur  et al.,  1972;  Meryman  et al., 

1977).  Por  ello  se  han  utilizado  nuevas 

formulaciones  y  aditivos  crioprotecto-

res,  como  la  trealosa,  prolina  y  glice-

rol,  con  la  misma  finalidad  de  preser-

var  las  levaduras  viables,  evitando  el 

daño  de  las  células  (Wolt  y 

D’Appolonia,  1984;  Hirasawa,  2001; 

Stecchini  et al.,  2002;  Takano  et al., 

2002;  Codón  et al.,  2003;  Tange  et al., 

2004;  Ando  et al.,  2005;  Selomulyo  y 

Zhou,  2007;  Kim  et al.,  2008).  Los  re-

quisitos  principales  de  la  criopreserva-

ción  de  un  cultivo  de  levadura  son  el 

almacenamiento  a  largo  plazo  y  una 

alta  tasa  de  supervivencia  después  de 

la  descongelación  (Bond,  1995).

Trealosa

Se  ha  observado  que  al 

añadir  trealosa  en  las  formulaciones  de 

masa  congelada,  esta  protege  las  leva-

duras  y  por  lo  tanto  aumenta  la  pro-

ducción  de  gas,  proporcionando  panes 

con  mejor  volumen  y  textura  (Giannou 

y  Tzia,  2008;  Silvas-García,  2010). 

Otros  estudios  se  han  enfocado  en  los 

rangos  de  prefermentación,  donde  se 

ha  observado  que  al  aplicar  un  tiempo 

corto  de  prefermentación  antes  de  la 

congelación  ayuda  a  minimizar  la  pér-

dida  de  volumen  de  pan  (Rasanen  et 

al.,  1997;  Le-Bail  et al.,  2010;  Gabric 

et al.,  2011).  Morimoto  y  Seguchi 

(2011)  propusieron  añadir  azúcar  y  le-

vadura  después  de  la  descongelación 

de  la  masa  con  el  fin  de  restaurar  las 

levaduras  pérdidas  durante  la  congela-

ción.  Esto  ayudó  a  la  fermentación  de 

las  levaduras  y  la  calidad  del  pan.

El  uso  de  trealosa  exó-

gena  en  bajas  concentraciones  es  una 

alternativa  propuesta  por  Giannou  y 

Tzia  (2008)  para  preservar  la  integri-

dad  de  las  células  de  levaduras.  Este 

disacárido  es  naturalmente  un  carbohi-

drato  de  almacenamiento  de  las  células 

de  levadura.  Asimismo,  se  considera 

un  eficaz  crioprotector,  debido  a  que 

reduce  el  punto  de  congelación,  ayu-

dando  a  la  protección  contra  lesiones 

por  deshidratación  y  desnaturalización 

de  las  proteínas  y  levaduras  (Gancedo 

y  Flores,  2004).  Además,  puede  mejo-

rar  la  asimilación  de  la  glucosa,  fruc-

tosa  y  sacarosa  en  células  de  levadura, 

con  la  resultante  de  la  mejora  en  la  ca-

pacidad  de  fermentación  (Gancedo  y 

Flores,  2004;  Giannou  y  Tzia,  2008; 

Kim  et al.,  2008).  Huang  et al.  (2008) 

también  encontraron  que  la  adición  de 

la  trealosa  exógena  mejora  la  supervi-

vencia  de  la  levadura  y  la  producción 

de  CO

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  en  masa  congelada.  Por  otro 

lado,  existen  cultivos  de  levaduras  que 

acumulan  una  gran  cantidad  de  trealo-

sa  intracelular,  la  cual  estabiliza  las 

membranas  lipídicas  y  protege  las  cé-

lulas  de  la  deshidratación  y  del  daño 

por  congelación  (Oda  et al.,  1986).  Por 

otro  lado,  un  nivel  entre  4-5%  o  menor 

de  trealosa  endógena  es  suficiente  para 

garantizar  la  protección  de  la  membra-

na  celular  y  el  citoplasma;  además 

ayuda  a  recuperar  la  actividad  metabó-

lica  y  la  posible  reparación  de  los  da-

ños  por  la  congelación.  Concentracio-

nes  mayores  son  inefectivas;  sin  em-

bargo,  debería  considerarse  también  la 

funcionalidad  de  las  membranas  celu-

lares  después  de  la  congelación  (Meric 

et al.,  1995).

La  capacidad  de  la 

trealosa  de  proteger  a  las  membranas 

durante  la  deshidratación,  radica  en  la 

interacción  con  éstas,  favoreciendo  la 

permanencia  del  estado  fluido  de  los 

lípidos,  evitando  así  la  fusión,  la  sepa-

ración  de  fases  y  el  rompimiento  de 

las  membranas  (Crowe  et al.,  1984). 

Las  evidencias  sugieren  que  la  trealosa 

retarda  la  transición  de  líquido  a  gel 

mediante  el  reemplazo  de  las  molécu-

las  de  agua  por  las  de  trealosa,  mante-

niendo  a  las  membranas  en  forma  de 

cristal  líquido.  La  trealosa  funciona  en 

este  sentido  incluso  mejor  que  la  saca-

rosa,  ya  que  encaja  entre  los  grupos 

polares  de  las  cabezas  de  los  fosfolípi-

dos  con  los  que  interactúa  mediante 

sus  hidroxilos  (Weisburd,  1988;  Crowe 

et al.,  2001).

Prolina

Otro  aditivo  que  fun-

ciona  como  crioprotector  y  también 

como  osmoprotector,  es  la  prolina 

(Nolte  y  Hanson,  1997).  El  efecto  ocu-

rre  cuando  el  aminoácido  se  acumula 

en  la  célula  de  levadura  de  manera  na-

tural,  y  actúa  como  defensa  contra  el 

estrés.  En  masa  congelada  es  impor-

tante  su  uso  debido  a  que  hay  que  cui-

dar  a  la  levadura  del  daño  por  exposi-

ción  a  la  concentración  de  solutos.  Las 

células  crioprotegidas  con  prolina  tie-

nen  mayor  potencial  de  recuperación, 

comparado  con  otros  crioprotectantes 

tales  como  el  glicerol.  El  mecanismo 

de  acción  sugerido  es  que  las  células 

de  levadura  biosintetizan  prolina  a  par-

tir  de  glutamato  en  el  citoplasma  a  tra-

vés  de  la  misma  vía  que  usan  las  bac-

terias  y  plantas,  y  también  convirtien-

do  el  exceso  de  prolina  en  glutamato 

en  la  mitocondria  (Takagi,  2008).

La  ingeniería  genética 

puede  hacer  que  los  niveles  de  ese 

compuesto  incrementen  en  las  células 

para  mejorar  su  resistencia  al  estrés 

(Nolte  y  Hanson,  1997).  Se  han  perfi-

lado  células  de  S. cerevisiae  que  acu-

mulan  prolina  mediante  la  disrupción 

de  los  genes  que  degradan  la  prolina 

y  expresando  los  genes  que  la  sinteti-

zan  a  partir  de  glutamato  para  mejo-

rar  su  actividad  biosintética.  Estas  ce-

pas  modificadas  presentan  mayor  tole-

rancia  al  estrés,  incluyendo  la  conge-

lación,  deshidratación,  oxidación  y 

etanol.  Sin  embargo,  la  crioprotección 

por  acumulación  de  prolina  de  forma 

artificial  está  condicionada  por  su 

concentración  y  localización  dentro  de 

la  célula  (Takagi,  2008).  Aplicando 

prolina  exógena,  también  puede  confe-

rir  tolerancia  al  estrés;  por  ejemplo, 

se  ha  reportado  que  aumenta  la  tole-

rancia  al  enfriamiento  a  -7°C  en  dife-

rentes  microorganismos  y  plantas,  evi-

tando  el  sobre  enfriamiento  (Withers 

y  King,  1979).

Glicerol

El  contenido  de  glice-

rol  intracelular  en  las  levaduras  S. ce-

reviseae,  afecta  la  tolerancia  al  estrés 

por  la  congelación  y  descongelación. 

Las  células  de  levadura  cultivadas  en 

medios  enriquecidos  con  glicerol,  ad-

quieren  tolerancia  al  estrés  por  conge-

lación,  al  tiempo  que  mantienen  una 

actividad  fermentativa  alta,  incluso  en 

la  masa  después  del  almacenamiento 

en  congelación  (Izawa  et al.,  2004). 

Así  mismo,  mediante  la  mutación  de 

los  genes  de  estas  células  se  puede  au-

mentar  la  acumulación  de  glicerol  den-

tro  de  la  célula  sin  un  suministro  exó-

geno.  El  glicerol  es  un  efectivo  crio-

protector  en  un  intervalo  de  -196  a 

-20°C  (Brougham  y  Johnson,  1981).

La  adición  de  glicerol 

disminuye  el  efecto  de  rigidez  de  las 

células  durante  la  congelación,  debido 

a  que  aumenta  la  viscosidad  progresi-

vamente  a  medida  que  se  aumenta  su 

concentración  alrededor  de  las  células. 

Los  resultados  de  crioprotección  obte-

nidos  de  este  modo  pueden  ser  explica-

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