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Autores: Mayrene Sarai Flores Montesinos, Filiberto A. Bautista Moreno, Adelfo Escalante, Fernando Astudillo-Melgar*
Zymomonas mobilis es una bacteria que tiene un papel muy importante en el desarrollo de fermentaciones de bebidas tradicionales alcohólicas producidas a partir del jugo o savia de diferentes plantas en América, Asia y África. Ha sido aislada de fuentes ricas en azúcares, como la savia de agaves en México; de caña de azúcar en Brasil y las Islas Fiji y a partir del vino de palma de regiones de África central; también de fermentos de caña de azúcar, granos de cocoa y miel fermentada.
La historia de Zymomonas se remonta a Europa en 1911, cuando Barker y Hiller aislaron a una bacteria responsable de la enfermedad (contaminación) de la sidra producida de manzana dulces. Como resultado de esta contaminación, los primeros “síntomas” eran la producción abundante de espuma y gas (CO2), lo que hacía que las botellas en las que se envasaba la sidra explotaran a los pocos días, además de que el sabor se modificaba y se formaba un precipitado en el fondo de la botella. Barker y Hiller, denominaron a esta bacteria como A1 y observaron que al “infectar” sidra esterilizada con esta bacteria, se desarrollaba la enfermedad de la sidra.
¿Cuál es la relación que tiene la bacteria Zymomomas mobilis con el pulque?
En México, en la década de los 1920s y en plena campaña de desprestigio contra la producción y consumo pulque y la promoción del consumo de cerveza, la Secretaría de Industria trajo a México a Paul Linder, un destacado microbiólogo austriaco, a quien se le encargó realizar estudios sobre las propiedades del aguamiel y del pulque. Linder trabajó en México entre 1923 y 1924 y aisló a una bacteria capaz de producir alcohol (etanol) y CO2 a la que llamó Termobacterium mobile. Linder regresó a Europa llevando consigo a esta bacteria a la que estudió exhaustivamente y sus resultados fueron aprovechados irónicamente para mejorar la producción de cerveza. La cepa de Linder recibió el nombre de Pseudomonas linderi y fue estudiada por otros destacados microbiólogos como Albert Kluyver y Hoppenbrouwers, quienes publicaron en 1931 el artículo: “Una extraña bacteria de fermentación: la Termobacterium mobile de Lindner”. El nombre de Zymomomas aparece por primera vez en 1956 en estudios sobre las bacterias de la sidra, se le da el nombre de Zymomonas mobilis a la bacteria aislada del pulque por Linder.
En México, en 1953, el destacado microbiólogo mexicano Alfredo Sánchez-Marroquín publicó el trabajo: “Jugo de agave. Fermentación y composición química. Estudios de algunas especies”, en el que reportó que algunos microorganismos que había aislado previamente del pulque eran los responsables de la fermentación del aguamiel para la producción del pulque: cuatro bacterias lácticas (dos lactobacilos, Leuconostoc mesenteroides y Leucononostoc dextranicum), a la levadura Saccharomyces carbajali (ahora Saccharomyces cerevisiae) y a Pseudomonas linderi. Propuso que durante la fermentación del aguamiel las bacterias lácticas fermentan los azúcares del aguamiel para producir ácido láctico. También asoció la producción de una goma (o dextrana) por la bacteria Leuconostoc dextranicum, como la causa de la viscosidad característica del pulque. Además, determinó que la levadura y Pseudomonas linderi, eran las responsables de la fermentación alcohólica.
Utilizando una mezcla de estos microorganismos realizó fermentaciones de aguamiel esterilizado resultando en una bebida que describió como indistinguible de una fermentación tradicional para la obtención de pulque. Todos estos resultados llevaron a Sánchez-Marroquín a proponer a estos microorganismos como los responsables del desarrollo de la fermentación del aguamiel para producir pulque, produciéndose a través de su actividad metabólica los elementos característicos de esta bebida que son el etanol, CO2, acidez y viscosidad.
FERMENTACIÓN DEL PULQUE.
Zymomonas mobilis es una bacteria gram positiva, bacilo corto móvil, productora de levanas (que son polímeros de fructosa) en presencia de sacarosa, forma colonias pequeñas, redondas mucoides en cajas Petri con agar Zm y producción de CO2 en cultivos líquidos.
Dicha bacteria, tiene un papel relevante durante la fermentación del aguamiel debido a que utiliza los azúcares sacarosa, glucosa y fructosa de forma muy eficiente para crecer y producir etanol, CO2 y también produce una goma de tipo fructana a partir de la sacarosa del aguamiel. Es también una de las bacterias más abundantes durante la fermentación del pulque. Si bien su proporción en el aguamiel es relativamente menor a la de otras bacterias, llega a ser la bacteria más abundante al final de la fermentación; su capacidad de producir etanol y CO2 ha llevado a proponer que tiene un papel más importante que las levaduras del pulque en la producción de etanol. Otro aspecto relevante es que las Zymomonas del pulque son un grupo con características genómicas diferentes a otras bacterias del mismo género que fueron aisladas de otros ambientes fermentados, siendo más parecidas a Zymomonas de caña de azúcar de Brasil y más alejadas a las encotradas en cerveza de Inglaterra y de sidra de Escocia.
Zymomonas mobilis ha sido utilizada para la producción industrial de etanol y es capaz de producir cantidades mayores a las que se producen con levaduras como Saccharomyces cerevisiae. Sin embargo, la principal desventaja de Zymomonas respecto a las levaduras es su baja tolerancia a la presencia de sales presentes en las melazas usadas como sustrato para la producción industrial de etanol.
Nuestro grupo de investigación en el Instituto de Biotecnología, UNAM estudia la diversidad bacteriana y de levaduras responsables de la fermentación del aguamiel durante la producción de pulque, así como sus posibles aplicaciones como probióticos, prebióticos y utilización en procesos biotecnológicos.
Dentro de esta diversidad se encuentra Zymomonas mobilis, que cumple 100 años de ser estudiada como uno de los microorganismos fundamentales del proceso de producción de pulque como productora de etanol.
*Artículo publicado en el más reciente número de la revista “Biotecnología en Movimiento”. Para leer citas y el número completo consulta https://biotecmov.ibt.unam.mx/