Lisis de levadura de cerveza por radiación ultrasónica de alta intesidad

Abstract

Importantes cantidades de levadura Saccharomyces cerevisiae se obtienen como desechos en la industria cervecera, estas pueden utilizarse como suplemento alimenticio, mejorando el sistema inmunitario a consecuencia de mánanos y glucanos contenidos en la pared celular de dicha levadura. Para un real aprovechamiento de éstos se hace imprescindible romper tanto la pared como la membrana celular de las levaduras. Por lo anterior, en este estudio se busca provocar la ruptura de paredes celulares de Saccharomyces cerevisiae, sometiendo éstas a radiación ultrasónica de alta intensidad con el fin de disponer de un posible método industrial para lisar células. Hoy, los métodos utilizados varían dependiendo del nivel de acción sobre membranas y paredes celulares, éstos pueden ser bioquímicos en el cual se pueden utilizar enzimas; químico donde se aplican por ejemplo detergentes; y por último físicos como es el choque osmótico, sonicación, por nombrar algunos. La cuantificación de lisis celular en este estudio se realizó por medio de conteos según clasificación propia en células vivas, muertas y rotas, expresadas finalmente en porcentajes. Dichas células se observaron a través de microscopia óptica utilizando un aumento total de 400, teñidas con azul de metileno a una concentración de 0,001% m/V. En una primera etapa se trabajó con levadura deshidratada, la cual es procesada a través de un molino de rodillos de alta presión con asistencia ultrasónica (HPGR US), controlando la velocidad de giro de los rodillos 50-937,1 (rpm) y la potencia de radiación ultrasónica de alta intensidad 15-50 -100 (W), cuantificando la lisis celular en cada caso experimental, resultando no haber una diferencia importante (2%) de células rotas de levadura deshidratada pasada por HPGR US, en comparación a células de levadura sin tratar. En segundo término, se estudió la aplicación de radiación ultrasónica por medio de un transductor piezoeléctrico, el cual se sumergió en una suspensión de levadura de cerveza fresca proveniente de desechos de la industria cervecera. El propósito de esta aplicación es romper la pared celular por medio de la formación de burbujas de cavitación acústica, la implosión de estas cavidades genera localmente un cambio brusco de presión, por el cual se producen altas temperaturas y fuertes ondas de choque que pueden producir la erosión y efectos biológicos. Las magnitudes intensivas utilizadas fueron de una potencia de radiación ultrasónica de 0 a 50 (W) y el tiempo de exposición desde 0 a 30 (min). Se hizo necesario el diseño de un montaje con piezas fabricadas para las condiciones de nuestro sistema. Para cada ensayo de aplicación de ultrasonidos se utilizaron 40 ml. de solución de levaduras frescas al 20% V/V (con agua destilada), del cual solo una gota fue estudiada a través de microscopia óptica con un aumento total de 400, con la coloración de azul de metileno a una concentración de 0,001% m/V, haciendo el conteo pertinente en cada muestra. Finalmente, se determinó que las magnitudes intensivas más eficaces para provocar lisis celular, dentro de los límites del montaje experimental utilizado en la investigación son: con una potencia de 35 (W) durante 30 (min) resulto un promedio de células rotas de 32,24%, el tratamiento con potencia de 35 (W) en un tiempo de 20 (min), resultando un promedio de 18,39% de células rotas y las magnitudes de 20 (W) durante 30 (min) y causando un promedio de células rotas de 17,91%. También es importante mencionar que resultó un cuarto tratamiento de una potencia de 45 Watts por un periodo de 20 minutos con un promedio de 17,68% de células rotas, el cual también presenta valores atractivos en el resumen estadísticos, reflejando la menor dispersión en comparación a los otros tratamientos.

Importantes cantidades de levadura Saccharomyces cerevisiae se obtienen como desechos en la industria cervecera, estas pueden utilizarse como suplemento alimenticio, mejorando el sistema inmunitario a consecuencia de mánanos y glucanos contenidos en la pared celular de dicha levadura. Para un real aprovechamiento de éstos se hace imprescindible romper tanto la pared como la membrana celular de las levaduras. Por lo anterior, en este estudio se busca provocar la ruptura de paredes celulares de Saccharomyces cerevisiae, sometiendo éstas a radiación ultrasónica de alta intensidad con el fin de disponer de un posible método industrial para lisar células. Hoy, los métodos utilizados varían dependiendo del nivel de acción sobre membranas y paredes celulares, éstos pueden ser bioquímicos en el cual se pueden utilizar enzimas; químico donde se aplican por ejemplo detergentes; y por último físicos como es el choque osmótico, sonicación, por nombrar algunos. La cuantificación de lisis celular en este estudio se realizó por medio de conteos según clasificación propia en células vivas, muertas y rotas, expresadas finalmente en porcentajes. Dichas células se observaron a través de microscopia óptica utilizando un aumento total de 400, teñidas con azul de metileno a una concentración de 0,001% m/V. En una primera etapa se trabajó con levadura deshidratada, la cual es procesada a través de un molino de rodillos de alta presión con asistencia ultrasónica (HPGR US), controlando la velocidad de giro de los rodillos 50-937,1 (rpm) y la potencia de radiación ultrasónica de alta intensidad 15-50 -100 (W), cuantificando la lisis celular en cada caso experimental, resultando no haber una diferencia importante (2%) de células rotas de levadura deshidratada pasada por HPGR US, en comparación a células de levadura sin tratar. En segundo término, se estudió la aplicación de radiación ultrasónica por medio de un transductor piezoeléctrico, el cual se sumergió en una suspensión de levadura de cerveza fresca proveniente de desechos de la industria cervecera. El propósito de esta aplicación es romper la pared celular por medio de la formación de burbujas de cavitación acústica, la implosión de estas cavidades genera localmente un cambio brusco de presión, por el cual se producen altas temperaturas y fuertes ondas de choque que pueden producir la erosión y efectos biológicos. Las magnitudes intensivas utilizadas fueron de una potencia de radiación ultrasónica de 0 a 50 (W) y el tiempo de exposición desde 0 a 30 (min). Se hizo necesario el diseño de un montaje con piezas fabricadas para las condiciones de nuestro sistema. Para cada ensayo de aplicación de ultrasonidos se utilizaron 40 ml. de solución de levaduras frescas al 20% V/V (con agua destilada), del cual solo una gota fue estudiada a través de microscopia óptica con un aumento total de 400, con la coloración de azul de metileno a una concentración de 0,001% m/V, haciendo el conteo pertinente en cada muestra. Finalmente, se determinó que las magnitudes intensivas más eficaces para provocar lisis celular, dentro de los límites del montaje experimental utilizado en la investigación son: con una potencia de 35 (W) durante 30 (min) resulto un promedio de células rotas de 32,24%, el tratamiento con potencia de 35 (W) en un tiempo de 20 (min), resultando un promedio de 18,39% de células rotas y las magnitudes de 20 (W) durante 30 (min) y causando un promedio de células rotas de 17,91%. También es importante mencionar que resultó un cuarto tratamiento de una potencia de 45 Watts por un periodo de 20 minutos con un promedio de 17,68% de células rotas, el cual también presenta valores atractivos en el resumen estadísticos, reflejando la menor dispersión en comparación a los otros tratamientos.