David Alejandro Torres Añorve y Georgina Sandoval

LIBBA, Unidad de Biotecnología Industrial, Centro de Investigación y asistencia en Tecnología y Diseño del Estado de Jalisco (CIATEJ)

El cultivo de granos y semillas inició hace más de 10,000 años, marcando el comienzo de la agricultura. Los granos como el trigo, el arroz y el maíz, junto con semillas como las de calabaza, sésamo y girasol, revolucionaron la dieta humana al proporcionar una fuente confiable de energía y nutrientes, convirtiéndose en pilares de la alimentación humana [1]. Estos cultivos fueron fundamentales para el desarrollo de civilizaciones antiguas, permitiendo la formación de comunidades estables, y hoy en día constituyen una industria multimillonaria. Además de utilizarse como alimento, los granos y semillas se han empleado para la obtención de lípidos. Los lípidos abarcan una variedad de compuestos que no se disuelven en agua, y entre ellos se encuentran los aceites y las grasas, que se distinguen principalmente por su estado físico a temperatura ambiente: los aceites son líquidos, mientras que las grasas son sólidas.

A través del tiempo, los seres humanos hemos ideado formas de extraer lípidos. Por ejemplo, los egipcios utilizaban prensas rudimentarias para extraer aceite de semillas de lino hace más de 5,000 años. En la antigua India, se desarrollaron métodos más avanzados de extracción de aceite, como la utilización de prensas de tornillo. Los griegos y los romanos también perfeccionaron estas técnicas, lo que permitió una producción más eficiente y una mayor disponibilidad de aceites vegetales en la dieta cotidiana. Durante la Edad Media los molinos de aceite se convirtieron en una parte integral de la economía agrícola, y en el siglo XX la producción de aceites vegetales experimentó un auge significativo con la invención de la prensa hidráulica y la extracción con solventes [2]. Entre los lípidos extraídos de granos y semillas se encuentran productos como aceites vegetales (de girasol, canola, sésamo, maíz, lino, etc.), margarina, productos de cuidados capilar, cremas y lociones para la piel, biodiésel, entre otros.

El concepto de oleaginosa u oleaginoso es utilizado para describir aquello que tiene una consistencia aceitosa, y generalmente lo encontramos asociado a las semillas de las que se extraen aceites. Hoy en día, la extracción de aceites y grasas de granos y semillas oleaginosas es una industria global. En 2022, el mercado mundial de semillas oleaginosas y de cereales fue de $91,010 millones de dólares [3]. Y durante ese mismo año se registraron en México, transacciones de Semillas Oleaginosas, Frutos Oleaginosos, Granos, Semillas, y otros productos relacionados por un valor de $217 millones de dólares en ventas y $6,230 millones de dólares en compras. Lo cual es un claro déficit entre la producción y la demanda en nuestro país, ya que se importa más de un 95% de grasas, aceites y pastas de semillas oleaginosas [4]. Dicho aumento en la demanda de aceites y grasas, así como su encarecimiento, ha llevado a buscar otras fuentes de oleaginosas.

Al igual que para las semillas oleaginosas, también existen el mismo concepto para los denominados microorganismos oleaginosos, los cuales son aquellos capaces de acumular más de un 20% de su peso seco en lípidos y han surgido como una alternativa ecológica al aceite vegetal, ya que no requieren ni tierra ni agua de riego para su producción. Entre estos microrganismos, las levaduras han adquirido especial interés, ya que pueden ser cultivados eficientemente en espacios interiores compactos y controlados climáticamente para producir cantidades potencialmente significativas de aceite. Algunos ejemplos de levaduras oleaginosas son Yarrowia lipolytica, Rhodotorula toruloides y Rhodotorula mucilaginosa.

Para obtener este aceite en el laboratorio, primero se cultivan los microorganismos en placas de Petri con agar, antes de ser transferidos a frascos de vidrio o biorreactores (tanques de acero inoxidable). Estos microorganismos se alimentan de azúcar en presencia de oxígeno para favorecer la reproducción celular. Después de varios días, las levaduras alcanzan una masa crítica y se procede a extraer el aceite en su interior; sin embargo, aún se encuentran desarrollando metodologías para obtener la mayor cantidad de aceite posible.

Diversas organizaciones en todo el mundo están realizando investigaciones sobre las levaduras oleaginosas y cómo aumentar la producción de lípidos a partir de ellas. El CIATEJ en Guadalajara es una de las instituciones que se encuentra interesada en este campo de investigación. Dentro de este instituto, el Laboratorio de Innovación en Bioenergéticos y Bioprocesos Avanzados (LIBBA) lleva a cabo estudios relacionados con la obtención y aprovechamiento de lípidos, especialmente en la producción de biodiésel. Además, el LIBBA ofrece servicios para evaluar la calidad de los lípidos y biocombustibles mediante técnicas certificadas por la EMA (Entidad Mexicana de Acreditación).

Por ejemplo, se ha desarrollado un método cualitativo rápido, económico y sencillo para detectar levaduras oleaginosas. Este método utiliza el colorante fluorescente rodamina B, que está directamente relacionado con el contenido de lípidos; simplemente se cultivan las levaduras en placas de agar teñido con rodamina B (Rh. B). Bajo luz visible, es fácil observar que las levaduras oleaginosas sin pigmentación se vuelven de color rosa intenso, mientras que las no oleaginosas permanecen sin colorear como se ilustra en la fotografía [5]. Este método también es útil para mejorar la composición del medio en aplicaciones específicas y se puede adaptar para usar fuentes de carbono alternativas como materiales lignocelulósicos y glicerol. Adicionalmente, se han generado cepas de la levadura Y. lipolytica modificadas que son capaces de crecer y producir lípidos en altos rendimientos utilizando hidrolizados de bagazo de agave [6] y también se pueden utilizar vinazas tequileras. Con estas cepas de Y. lipolytica, se puede reducir significativamente los costos de producción y hacer que estos procesos sean más sostenibles y económicamente viables y se encuentran ya patentados por CIATEJ [7].

Foto tomada de la referencia 7, CC BY 4.0

Por lo tanto, el estudio y uso de levaduras oleaginosas tiene un futuro prometedor y sostenible en la producción de aceites microbianos para contribuir en la producción de biocombustibles [8], productos químicos y alimentos más saludables.

1. National Geographic. (2022). ¿Cuál fue el origen de la agricultura?. Obtenido de https://www.nationalgeographic.es/historia/2022/01/cual-fue-el-origen-de-la-agricultura
2. Cerone, M., & Smith, T. K. (2021). A Brief Journey into the History of and Future Sources and Uses of Fatty Acids. Frontiers in Nutrition, 8. doi:10.3389/fnut.2021.570401
3. Research and markets. (2023). Oilseed And Grain Seed Global Market Report 202 Obtenido de https://www.researchandmarkets.com/reports/5850591/oilseed-grain-seed-global-market-report
4. Secretaría de economía. (2023). Semillas Oleaginosas, Frutos Oleagicos, Granos, Semillas, Etc. Obtenido de https://www.economia.gob.mx/datamexico/es/profile/product/oil-seed-oleagic-fruits-grain-seed-etc
5. Niehus, X., Casas-Godoy, L., Vargas-Sánchez, M., & Sandoval, G. (2018). A Fast and Simple Qualitative Method for Screening Oleaginous Yeasts on Agar. J Lipids, 2018, 5325804. doi:10.1155/2018/5325804
6. Niehus, X., Crutz-Le Coq, A. M., Sandoval, G., Nicaud, J. M., & Ledesma-Amaro, R. (2018). Engineering Yarrowia lipolytica to enhance lipid production from lignocellulosic materials. Biotechnology for Biofuels, 11(1). doi:10.1186/s13068-018-1010-6
7. Sandoval G, et al.  Proceso para obtener lípidos, proteínas y ácidos orgánicos a partir de residuos agroindustriales utilizando Yarrowia lipolytica. Patente MX2016009575A
8. BDA, Clúster Biodiésel Avanzado, www.bdavanzado.org/