Leveduras

As leveduras, como os bolores, são fungos, mas deles se diferenciam por se apresentarem, usual e predominantemente, sob forma unicelular. Uma levedura típica consta de células ovais, que se multiplicam assexuadamente comumente por brotamento ou gemulação. Como células simples, as leveduras crescem e se reproduzem mais rapidamente do que os bolores. Também são mais eficientes na realização de alterações químicas, por causa da sua maior relação área/volume. A maioria das leveduras, não vive no solo mas adaptou-se a ambientes com alto teor de açúcares, tal como néctar das flores e a superfície de frutas. As leveduras também diferem das algas, pois não efetuam a fotossíntese, e igualmente não são protozoários porque possuem uma parede celular rígida. São facilmente diferenciadas das bactérias em virtude das suas dimensões maiores e de suas propriedade morfológicas.

            A respeito do que foi dito acima, as leveduras não constituem um grupo definidos de microorganismos, embora apresentam uniformidade morfológica, ou melhor, são diferenciados  de acordo com características morfológicas e mais de acordo com as características fisiológicas.

            Existem, aproximadamente, 350 espécies diferentes de leveduras, separadas em cerca de 39 gêneros.

            As leveduras fermentativas vêm sendo exploradas pelo homem há milhares de anos, na produção de cerveja e do vinho e na fermentação do pão, embora, somente no século dezenove tenha sido reconhecida a natureza biológica dos agentes responsáveis por estes processos.

            As leveduras são classificadas em todas as três classes de fungos superiores: ascomicetos, basidiomicetos e fungos imperfeitos.

            O principal agente da fermentação alcoólica, Saccharomyces cerevisae, é uma levedura ascomicética.

Generalidades:

 

            As leveduras constituem um grupo de microrganismos unicelulares, que se reproduzem assexuadamente por brotamento ou por cissiparidade e que desenvolvem a fermentação alcoólica. São largamente encontradas na natureza: são comuns no solo, na superfícies de órgãos dos vegetais, principalmente em flores e frutos, no trato intestinal de animais, em líquidos açucarados, e numa grande série de outros locais. Podem ser parasitas, simbiontes, sendo, em sua grande parte, sapróbios.

            Crescem onde existe matéria orgânica disponível, viva ou morta, geralmente apreciando calor e umidade. Água, solo, troncos, folhas, frutos, sementes, excrementos, insetos, alimentos frescos e processados, têxteis e inúmeros outros produtos fabricados pelo homem constituem substratos para o desenvolvimento de fungos.

            Apresentam grande importância sob vários aspectos:

- são agentes de fermentação alcoólica, na produção do alcoól industrial e de todas as bebidas alcoólicas destiladas ou não destiladas;

- são utilizadas na panificação

- são, pelo menos potencialmente, importantes fontes de proteína e de fatores de crescimento, passíveis de serem utilizadas na alimentação animal e, mesmo, humana.

- como agentes de fermentação são prejudiciais à conservação de frutos, e de sucos vegetais.

- algumas espécies, são patogênicas a plantas, animais e ao homem.           

            Muitas espécies de fungos tem sido testadas e utilizadas para a produção de substâncias de interesse industrial ou médico:

            O etanol, ácido cítrico, ácido glucônico, aminoácidos, vitaminas, nucleotídeos e polissacarídeos são exemplos de metabólitos primários produzidos por fungos, enquanto que os antibióticos constituem importantes metabólitos secundários.

            Além da aplicação em indústrias de fermentação, novos aspectos biotecnológicos têm sido explorados, inclusive de caráter ambiental, ou seja, os fungos podem atuar como agentes benéficos à melhoria do meio ambiente:

            - Tratamento de resíduos líquidos e biorremediação de solos poluídos;

            - Mineralogia e biohidrometalurgia;

            - Produção de biomassa, incluindo proteína comestível;

            - Tecnologia de combustíveis, particularmente na solubilização de carvão;

            - Emprego em controle biológico

             Características Fisiológicas 

            - Faixa de temperatura de crescimento: 0 - 35oC

            - Temperatura ótima: 20 - 30oC

            - Faixa de pH de crescimento: 2,0 - 8,5

            - pH ótimo: 4,5 - 5,5

 

           - Necessidades hídricas:

 

            - Bolores < Leveduras < Bactérias

            - Aw (atividade de água) menor que 0,70 inibe o crescimento da maioria dos bolores que causam a deterioração de alimentos.

            - Aw = estima a proporção de água disponível no sistema para reações bilológicas, bioquímicas e químicas.

 

            As leveduras são, geralmente, unicelulares

 

            Saccharomyces cerevisiae e outras leveduras comuns apresentam forma oval ou cilíndrica. Outras formas encontradas no grupo são: apiculada ou em forma de limão, esférica (Torulopsis) elíticas, elipsóides ou filamentosas (pseudo-micelio constituido por células unidas entre si).

 

            CÉLULAS DAS LEVEDURAS

 

            As células vegetativas da maioria das leveduras industriais, variam em tamanho, de 4 a 8 micras de largura por 7 a 12 de comprimento, havendo, evidentemente, espécies maiores e espécies menores que as citadas. Forma e tamanho das células, mesmo em espécies monomorfas, podem variar de acordo com o nutriente, as condições ambientais, o estado fisiológico ou a idade.

Estrutura: As leveduras apresentam membrana celular bem definida, pouco espessa, em células jovens; rígidas em células adultas, de constituição variável, com predominância de hidratos de carbono, e menor quantidade de proteínas e graxas. Internamente delimitando o citoplasma, existe a membrana citoplasmática, mais evidente em células adultas, por plasmolise. No geral, as leveduras se apresentam sem cápsula, se bem que algumas espécies de Torulopsis se apresentem com cápsula, constituída de hidratos de carbono.

            Citoplasma - de células adultas apresenta inúmeros vacúolos e granulações variadas. Entre estas, são encontradas:

                        A) - Grânulos metacromáticos, constituídos de polimetafosfato inorgânicos, e de função em parte conhecida.

                        B) - Glicogênio, hidratos de carbono encontrado em células adultas.

                        C) - Grânulos lipóides, em quantidade variável com a espécie de levedura, a idade da célula e o substrato.

                        D) - Mitocôndrios - se apresentam com aspecto filamentoso, constituídos de lipoproteínas com pequena quantidade de ácido ribonucleico, e contendo enzimas respiratórias

            O núcleo é bem definido, pelo menos em células em vias de reprodução; pequeno, esférico ou reniforme, de localização variável, associado a vacúolo nuclear.

 

 REPRODUÇÃO 

            Reprodução Assexuada: As leveduras se multiplicam por brotamento, processo pelo qual na superfície da célula adulta (célula mãe) desenvolve-se uma pequena saliência (célula-filha) que se transformará numa nova célula.

            Alguns gêneros e espécies se dividem por cissiparidade semelhante às bactérias. Encontramos algumas leveduras que foram blastosporos, pequenos esporos formados na extremidade de um esterigma, ou ainda artrosporos, formado pela fissão de uma célula em vários pontos.

            Reprodução Sexuada: As leveduras se reproduzem assexuadamente por esporos endógenos (Ascoporos), contido no interior da célula - mãe, agora transformada em asca. Os ascoporos são geralmente em número de 4 a 8, variando de acordo coma espécie envolvida: são esférico em Saccharomyces cerevisiae, anelados ( anel de Saturno ) em Hansenula saturnus alongadas com flagelos em nematospora, etc.

 

Ciclo Vital

            Os fungos, na sua fase vegetativa, a de maior duração, são geralmente haplóide; a fase diplóide, compreendida entre a cariogamia e a meiose é geralmente muito curta. As leveduras, porém, apesar de pertencerem ao grupo dos fungos, comporta-se de maneira variável, a esse respeito, dependendo da espécie envolvida. Entre elas são encontrados vários tipos de ciclo vital, entre os quais são mais comuns os que seguem:

·              Ciclo com predominância da fase haplóide, encontrado em Schizosaccharomyces octosporus.

·              Ciclo com predominância da fase diplóide, como em Saccharomycodes ludwigii. Neste caso, a fase vegetativa, reproduzindo-se por brotamento, é constituída de indivíduos diplóides.

·              Ciclo sem predominância de fase haplóide ou diplóide, encontrado em Saccharomyces cerevisiae; a reprodução assexuada, por brotamento ocorre tanto em células haplóides como em células diplóides.

 

            CLASSIFICAÇÃO

 

            O reino Fungi está dividido em Mixomycota (fungos limosos ou gelatinosos) e Eumycota (fungos verdadeiros). Atualmente, a classificação das leveduras se baseia nas características reprodutiva (sexuada ou assexuada), bem como, na capacidade de utilização de certos hidratos de carbono.

            O reino Fungi está dividido em Mixomycota (fungos limosos ou gelatinosos) e Eumycota (fungos verdadeiros).

            Os fungos verdadeiros ou Eumycota foram divididos em 4 subdivisões:

 

            Formadores de cogumelos (Agaricus campestris, Lentinula edodes, Pleurotus ostreatus etc).

Parasitam e destroem material lignocelulósico.

            Os fungos verdadeiros ou Eumycota foram divididos em 4 subdivisões:

 

                        - Mastigomycotina (4 classes) - fungos inferiores

                        - Zygomycotina (2 classes) - fungos inferiores

                        - Ascomycotina (6 classes) - fungos superiores

                        - Basidiomycotina (3 classes) - fungos superiores

                        - Deuteromycotina (3 classes) - fungos imperfeitos

 

            1 - Mastigomycotina

 

            Inclui muitos fungos parasitas obrigatórios que causam sérias doenças em plantas, e fungos aquáticos. Normalmente, associados com matéria orgânica em decomposição.

            2 - Zygomycotina

 

            Destacam-se os gêneros Rhizopus e Mucor .

                        Rhizopus, Mucor: Produção de enzimas amilolíticas (amilases e glucoamilases) para a produção de alimentos.

                        Rhizopus: Produção de enzimas pécticas empregadas na clarificação de sucos de frutas.

            Desde 1950, esse gênero tem sido empregado na indústria farmacêutica para introduzir grupos OH em córtico-esteróides para a produção de preparações contendo corticóides.

                        Rhizomucor miehei e Rhizomucor pusillus: produzem a enzima protease rennet, usada na produção de queijos.

                        Rhizopus stolonifer: responsável pôr doenças em frutas durante o armazenamento e transporte, provocando o amolecimento de batatas, morangos, framboesas, pêssegos, etc.

 

            3 - Ascomycotina

 

            *Gênero Aspergillus:

            A . niger: Produção de ácido cítrico; ácido glucônico;

                        - Produção de enzimas.

            *Gênero Penicillium: (fungo azul-verde)

                        - Manufatura de queijos;

                        - Produção de antibióticos;

                        - Parasita de plantas;

                        - Produção de enzimas.

            *Gênero Neurospora: (bolor vermelho do pão)

                        - Produz contaminações em padarias, causando perdas econômicas.

 

            4 - Basidiomycotina

 

            Formadores de cogumelos (Agaricus campestris, Lentinula edodes, Pleurotus ostreatus etc).

Parasitam e destroem material lignocelulósico.

           

            Os fungos encontram-se amplamente em todos os ecossistemas e habitats. Podem ser parasitas, simbiontes, sendo, em sua grande parte, sapróbios.

            Crescem onde existe matéria orgânica disponível, viva ou morta, geralmente apreciando calor e umidade. Água, solo, troncos, folhas, frutos, sementes, excrementos, insetos, alimentos frescos e processados, têxteis e inúmeros outros produtos fabricados pelo homem constituem substratos para o desenvolvimento de fungos.

 

Organismo

 

 

Organismo

Aw mínimo para o crescimento

Bactérias

0.91

Leveduras

0.88

Bolores

0.80

 

 

             Utilização de Compostos de Carbono 

            A habilidade para fermentar açúcares varia entre os vários gêneros de leveduras. 

                        - Fermentação vigorosa da glicose: Saccharomyces, Kluyveromyces, etc.

                        - Gêneros não fermentativos: Lipomyces

                        - Gênero Hansenula: espécies fermentativas e não fermentativas

              Assimilação de Fontes de Carbono (Aerobiose) 

            Ocorre diferenças entre as espécies: pentose (xilose, amido, alcóois (manitol, sorbitol), ácidos orgânicos (ácido acético, lático, cítrico). 

             Leveduras de Interesse em Alimentos 

            Top yeast: leveduras de superfície

            Botton yeast: leveduras de profundidade

            S. cerevisae, S. calrsbergensis botton yeast, após o crescimento e fermentação precipitam.     Usadas na panificação, cerveja, vinhos, etc

            S. fragilis, S. lactis fermentam lactose (tratamento de resíduos)

            S. roufii, S. mellis osmofílicas - frutas secas, xaropes, geléias

            S. baillie fermentação de sucos (cítricos)

            Torulopsis osmofílica - leite condensado

            Candida produz grande quantidade de proteínas, ataca leite e derivados

            Rodutorula deterioração de pickles, chucrutes e carnes (cor vermelha ou amarelo

            Picchia, Hansenula, Debarymocyces, Thricosporum deterioração de pickles com produção de película, oxida o ácido acético e altera o sabor

            Debaryomyces carnes, queijo e salsichas