Desmistificando as leveduras – Parte I

• Dentre as centenas de espécies existentes, a mais empregada é a Saccharomyces cerevisiae, que é utilizada principalmente na produção de bebidas alcoólicas e na produção de fermento para panificação.
• Além disso, nos últimos 20 anos, a utilização de cepas de S. cerevisiae vem aumentando progressivamente, principalmente devido à produção de biocombustíveis como o etanol, tornando-se importante fonte de nutrientes para a alimentação animal.

As leveduras apresentam características de seres eucarióticos. São compostos por uma membrana citoplásmica lipoprotéica a qual, regula as trocas com o meio ambiente.

• Possuem uma parede celular rígida, rica em mananoligossacarídeos e β-glucanos (ambos sacarídeos estruturais), também proteínas e lipídeos.
• O citoplasma, além de apresentar os componentes estruturais comuns de uma célula, é fonte de vitaminas do complexo B, proteína bruta e aminoácidos livres.
• O núcleo é envolvido por uma membrana nuclear, característica dos organismos eucarióticos (Figura 1).

DIFERENÇA ENTRE AS LEVEDURAS
Existem principalmente três meios de obtenção de leveduras para uso na nutrição animal:

• leveduras primárias ou de panificação,
• leveduras da fermentação de cerveja ou
• leveduras oriundas da produção de etanol, que podem ser obtidas utilizando o milho ou a cana-de-açúcar como substrato para fermentação.

Na produção da levedura de panificação, o objetivo é a multiplicação celular, por isso os meios nutritivos e as condições de fermentação são todas direcionadas para maior produção e desenvolvimento da levedura.

Já na produção de leveduras de cerveja ou etanol, como objetivo é a produção de etanol pelas células, o processo de fermentação é completamente diferente.

Nesse caso, são utilizadas cepas resistentes ao alto teor alcoólico do meio e que apresentem maior capacidade de produção de etanol a partir do substrato fornecido, que poderá ser milho, cana-de-açúcar ou lúpulo, por exemplo.

• As diferenças entre esses processos de fabricação irão refletir diretamente na composição e objetivo de uso da levedura.

A levedura obtida do processo de fermentação de etanol possui uma espessura de parede bem maior que a levedura de panificação, pois esse aumento é um mecanismo de proteção da célula para sobreviver em um ambiente com alto teor alcoólico. Além da variação entre os diferentes tipos de fermentação e obtenção das leveduras, existem as próprias variáveis dentro do processo que devem ser consideradas e podem impactar na qualidade do produto final. Este aspecto, torna-se ainda mais relevante quando a levedura deixa de ser um subproduto da indústria e passa a ser um importante ingrediente para a alimentação animal.

USO DE LEVEDURAS NA NUTRIÇÃO ANIMAL

Com a crescente procura pelo uso de leveduras na nutrição animal nos últimos anos, as técnicas de produção foram cada vez mais desenvolvidas e adaptadas para a obtenção de uma levedura com maior qualidade nutricional e aproveitamento pelo animal, principalmente para as leveduras oriundas do processo de fermentação de etanol.

Os principais desafios hoje na produção de leveduras são garantir um rendimento adequado da produção de etanol (biomassa) e atividade metabólica ideal, evitando a presença de contaminantes no produto final.

Estes objetivos podem ser alcançados através de um rígido controle de qualidade ao longo do processamento da levedura, principalmente em relação aos parâmetros físico-químicos, como composição do meio, separação de impurezas, temperatura, pH, agitação e concentração ideal de nutrientes.

• Estas variáveis são determinantes para garantir a qualidade, propriedades e pureza do produto final, por isso podemos afirmar que nem todas as leveduras são iguais.

LEVEDURA INATIVA

A levedura inativa foi a pioneira para ser utilizada na alimentação animal, pois não envolvia nenhum processo tecnológico e apenas era feita a secagem da levedura após a produção do etanol.

Atualmente, uma série de ajustes foram implementados para aumentar a eficiência e valor nutricional do produto final destinado à alimentação animal.

No processo de produção de levedura inativa, o creme de levedura gerado após a fermentação do etanol é separado e submetido a um processo chamado de fermentação endógena.
Neste processo, a levedura é submetida a uma situação de estresse que faz com que ela consuma as suas próprias reservas de energia (carboidratos) e aumente proporcionalmente a concentração da proteína celular, elevando seu valor nutricional.

• Após este processo, o creme passa por uma lavagem para a retirada do álcool residual (desalcoolização), centrifugação e posteriormente secagem pela tecnologia spray-drying.

Este processo de secagem garante a obtenção de um produto de melhor qualidade nutricional (como o obtido com o NUTRISAC), pois a temperatura máxima e o tempo de contato neste sistema são menores, em comparação a outros tipos de secagem, proporcionando melhor uniformidade de granulometria, cor, preservação dos nutrientes e otimização dos custos de produção (Ghiraldini & Roseli, 1997).

O NUTRISAC foi o primeiro produto comercializado pela ALERIS e desponta como uma alternativa de ingrediente proteico para a alimentação animal.

Seu desenvolvimento tecnológico foi o alicerce para o aperfeiçoamento dos demais produtos à base de leveduras. Dentre a vantagens do uso do NUTRISAC podemos destacar sua aplicação na alimentação de pets, devido ao elevado conteúdo de proteína bruta e aceitabilidade por esta categoria de animais.

LEVEDURA AUTOLISADA

O próximo passo no desenvolvimento das leveduras para alimentação animal foi maximizar o aproveitamento dos nutrientes existentes na levedura inativa através do processo de autólise.

Primeiro é importante saber o que significa a autólise da levedura.

Por definição, a palavra autólise revela uma ação no qual a célula se autodestrói, como uma autodigestão.

No caso das leveduras, a autólise é um processo irreversível que ocorre pela ação de enzimas endógenas em condições específicas de pH e temperatura e tem como objetivo o rompimento da parede celular que envolve a levedura e maior disponibilidade do seu conteúdo citoplasmático.

O processo de autólise pode ser acelerado por agentes plasmolizantes como cloreto de sódio e solventes orgânicos (Sgarbieri et al., 1999).

Nos casos em que enzimas exógenas são adicionadas ao processo, então considera-se que a levedura sofreu hidrólise.

Para produzir a levedura autolisada SINERGIS, o creme de levedura obtido após o processo de purificação é monitorado cuidadosamente com técnicas específicas para promover a autólise da levedura.

Este processo é lento e muito bem controlado, pois deve promover a lise da parede celular da levedura na medida certa, ou seja, aumentando a disponibilidade dos componentes citoplasmáticos e da parede, sem permitir que haja um extravasamento intracelular, o que prejudicaria o seu perfil nutricional. 

Ao contrário do que se pensa, um processo de autólise bem sucedido requer um controle mais severo do que um processo de hidrólise, uma vez que que se exige um cuidado intenso da saúde fermentativa das leveduras presentes no meio (viabilidade de células e brotamento).

Desta forma, um bom processo de autólise precisa garantir alta contagem de células vivas, pois a autólise só acontece quando elas estão vivas, e um alto número destas células para garantir que o produto final tenha elevada concentração de células autolisadas.

No processo de hidrólise, a enzima adicionada reage com o composto independentemente se a célula está viva ou morta, se a fermentação é saudável ou não.

• Para a fabricação do SINERGIS, assegura-se um maior número de células vivas, sendo de fato mais desafiador, porém garante um melhor processo de autólise, pois esta ocorre espontaneamente, gerando, assim, um produto de alta qualidade nutricional.

É importante destacar que a levedura lisada ou autolisada é considerada um produto rico em mananoligossacarídeos (MOS), β-glucanos e proteínas de alta digestibilidade, e por isso desempenha um papel importante na funcionalidade e na saúde intestinal dos animais (Ahiwe et al., 2019).

Também, devido à elevada disponibilidade de aminoácidos e alta palatabilidade é um ingrediente que pode ser considerado como substituto parcial do plasma em dietas para leitões.

Este fato pôde ser comprovado em um estudo que demonstrou que leitões pós-desmame alimentados com uma dieta contendo 1,25% de SINERGIS substituindo 1% do plasma, apresentaram 4,8% a mais de ganho de peso (22 a 49 dias de idade) do que aqueles que se alimentaram somente de plasma (Gráfico 1).

Gráfico 1. Ganho de peso de leitões na fase pós-desmame (22 a 46 dias) alimentados com dietas contendo plasma (controle) e dietas contendo SINERGIS em substituição parcial ao plasma

Diante de desafios constantes na nutrição animal, a inclusão de produtos à base de leveduras agrega importantes benefícios na dieta, principalmente através do excelente perfil nutricional (proteína bruta e aminoácidos), palatabilidade acentuada pela presença expressiva de ácido glutâmico e ações fisiológicas complementares pela presença de MOS e beta glucanos.

• Com a experiência que vem se consolidando no mercado de leveduras e estudos comprovados, a ALERIS se propõe a ser reconhecida como uma empresa especialista na caracterização da levedura e seus produtos. O foco no conhecimento e na transparência buscam cooperar com a formulação de soluções cada vez mais integradas com os nutricionistas visando o máximo desempenho do animal e, produtos como NUTRISAC e SINERGIS, são o resultado disto.

No próximo artigo vamos falar sobre o processo de obtenção e benefícios para os animais do uso da parede celular de levedura, fonte de β-glucanas 1,3 e 1,6 e alta concentração de MOS. Até lá.

          Ahiwe, E. U., Abdallh, M. E., Chang’a, E. P., Al-Qahtani, M., Omede, A. A., Graham, H., & Iji, P. A. (2019). Influence of autolyzed whole yeast and yeast components on broiler chickens challenged with salmonella lipopolysaccharide. Poultry Science,98(12), 7129–7138. https://doi.org/https://doi.org/10.3382/ps/pez452
Ghiraldini,   J.A. e   Roseli,   C.E.V.   (1997). Caracterização   e   qualidade   de   levedura desidratada  para  a  alimentação  animal.  In:  Simpósio  sobre  tecnologia  da  produção  e utilização  da  levedura  desidratada  na  alimentação  animal. Anais…  CBNA,  Campinas., 27-49.
Morales-Lopez, R., & Brufau, J. (2013). Immune-modulatory effects of dietary Saccharomyces cerevisiae cell wall in broiler chickens inoculated with Escherichia coli lipopolysaccharide. British Poultry Science, 54(2), 247–251. https://doi.org/10.1080/00071668.2013.782386
Sgarbieri, V.C., Alvim, I.D., Vilela, E.S.D., Baldini, V.L.S., Bragagnolo, N. (1999). Produção piloto de derivados de levedura (Saccharomyces sp.) para uso como ingrediente na formulação de alimentos. Brazilian Journal of Food Technology, Campinas, 2(5), 119-125.

Por Departamento Técnico Aleris