IngredientesKluyveromyces lactis (van der Walt) es una levadura ascomiceta unicelular no patógena que pertenece al reino Fungi. El género Kluyveromyces se clasifica dentro del subfilo Saccharomycotina, clase Saccharomycetes, orden Saccharomycetales y familia Saccharomycetaceae. Se conoce comúnmente en contextos alimentarios y biotecnológicos como "levadura de leche" o "levadura láctea", y su principal producto comercial, la enzima β-galactosidasa (lactasa), le ha dado al organismo su amplio reconocimiento en las industrias de suplementos dietéticos y procesamiento de alimentos.
Sinónimos e historia nomenclatural: El organismo fue nombrado inicialmente Zygosaccharomyces lactis (también denominado Saccharomyces lactis) por Hugo Dombrowski en 1910, con base en muestras de fuentes lácteas donde demostró la capacidad de fermentar la lactosa. Este nombre ahora se considera un sinónimo, siendo el basónimo válido Torulaspora lactis, descrito por Stelling-Dekker en 1931. Esta clasificación inicial destacó su papel en entornos lácteos, diferenciándolo de otras levaduras que no fermentan lactosa comúnmente estudiadas en esa época. El listado regulatorio de la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU. (FDA) reconoce formalmente que fue anteriormente denominada Saccharomyces lactis.
Variedades intraespecíficas: La especie incluye dos variedades: K. lactis var. lactis, adaptada al ambiente lácteo y positiva para lactosa, y var. drosophilarum, asociada a insectos y sin capacidad de fermentación de lactosa.
Consolidación taxonómica: Durante las décadas de 1970 y 1980, refinamientos taxonómicos adicionales realizados por van der Walt y colaboradores consolidaron el género Kluyveromyces, que pasó de más de 20 especies a seis especies principales, incluyendo K. lactis, mediante estudios detallados de morfología, fisiología y reasociación de ADN. La monografía de van der Walt de 1970 enmendó la definición del género, haciendo hincapié en la morfología de las ascosporas y los patrones de crecimiento. Para la tercera edición de 1984 de The Yeasts, editada por Kreger-van Rij, estas revisiones consolidaron a K. lactis como especie distinta.
Presencia natural: Las levaduras incluidas en el género Kluyveromyces se han aislado de entornos diversos, entre ellos suelo, plantas, frutas, cerveza, vino, insectos, agua de mar, alimentos, animales y humanos. Dos miembros —K. marxianus y su anamorfo Candida kefyr, y K. lactis y su anamorfo C. sphaerica— se encuentran con frecuencia en productos lácteos porque metabolizan la lactosa.
Formas y preparaciones comunes: En contextos comerciales y de suplementos dietéticos, K. lactis se encuentra en varias formas:
K. lactis en sí misma no cuenta con una historia documentada de uso tradicional o en la medicina popular como remedio administrado deliberadamente. Su asociación con la salud humana se deriva de su presencia antigua y ubicua en alimentos lácteos fermentados, más que de una tradición de uso terapéutico intencional. No existe un uso tradicional o popular significativo de la levadura en sí para la intolerancia a la lactosa; su aplicación se basa enteramente en el descubrimiento científico y los avances biotecnológicos.
Dicho esto, el contexto más amplio del uso de levaduras en la alimentación es antiguo. Las especies más importantes para la industria láctea son K. lactis y K. marxianus, cuyas cepas contribuyen al proceso de maduración de diferentes quesos y a la producción de kéfir. El organismo ha sido, por lo tanto, un constituyente de alimentos lácteos fermentados —incluyendo ciertos quesos tradicionales, el kéfir y productos lácteos fermentados— consumidos por muchas culturas durante siglos, aunque su presencia no se identificó hasta principios del siglo XX.
La domesticación de las cepas lácteas de K. lactis no fue un acto humano consciente, sino el resultado de presiones de selección impuestas por la industria láctea. La capacidad de fermentar lactosa fue adquirida muy recientemente (en términos evolutivos) por K. lactis var. lactis mediante la introgresión de LAC12 y LAC4 en una región subtelomérica de 15 kb proveniente de una cepa láctea de K. marxianus. La historia genómica de los genes LAC muestra que los primeros productores lácteos ejercieron fuertes presiones selectivas sobre las levaduras.
Aunque no está tan documentada como Saccharomyces cerevisiae en la medicina popular, las levaduras relacionadas se han utilizado durante siglos como remedios naturales para promover la salud digestiva, apoyar la función inmunitaria y mejorar la ingesta nutricional. El consumo de alimentos ricos en levadura solía recomendarse como remedio para deficiencias de vitaminas y minerales, particularmente vitaminas del complejo B y oligoelementos, abundantes en K. lactis.
K. lactis es un productor destacado de enzimas nativas para aplicaciones industriales, particularmente la β-galactosidasa (también conocida como lactasa, codificada por el gen LAC4). La β-galactosidasa cataliza la hidrólisis de la lactosa en glucosa y galactosa, permitiendo su uso en el procesamiento lácteo para producir productos sin lactosa que alivian la intolerancia a la lactosa.
Las β-galactosidasas (EC 3.2.1.23) constituyen una gran familia de proteínas conocidas por catalizar tanto reacciones hidrolíticas como de transgalactosilación. La actividad hidrolítica se ha aplicado en la industria alimentaria durante décadas para reducir el contenido de lactosa en la leche, mientras que la actividad de transgalactosilación se ha utilizado para sintetizar galacto-oligosacáridos y productos químicos que contienen galactosa.
Las características catalíticas de la enzima están bien definidas. La enzima tiene un pH óptimo de 6.5–7.0, con valores de Km de 1.25 y 28 mM para los sustratos O-nitrofenilgalactopiranósido y lactosa, respectivamente. Este pH óptimo cercano a la neutralidad la distingue de las lactasas fúngicas (por ejemplo, de especies de Aspergillus), que funcionan de manera óptima a un pH más bajo, y le confiere una utilidad particular en formas suplementarias tomadas durante o cerca de una comida, cuando el pH gástrico está amortiguado por los alimentos.
La β-galactosidasa de Kluyveromyces lactis es una proteína de gran interés biotecnológico en la industria alimentaria y en la reutilización del suero lácteo. Sin embargo, debido a su naturaleza intracelular, su producción industrial está limitada por el alto costo asociado con la extracción y el procesamiento posterior.
Más allá de la simple hidrólisis de la lactosa, la β-galactosidasa de K. lactis también lleva a cabo reacciones de transgalactosilación, produciendo galacto-oligosacáridos (GOS) prebióticos. Las β-galactosidasas de Kluyveromyces lactis y Aspergillus oryzae producen principalmente GOS con enlaces β-1,6. Usando 400 g/L de lactosa, el rendimiento máximo de GOS medido por análisis HPAEC-PAD fue de 177 g/L (44 % p/p del total de carbohidratos). Los principales productos sintetizados fueron los disacáridos 6-galactobiosa [Gal-β(1→6)-Gal] y alolactosa [Gal-β(1→6)-Glc], así como el trisacárido 6-galactosil-lactosa [Gal-β(1→6)-Gal-β(1→4)-Glc].
En muchas levaduras ascomicetas, la pared celular está compuesta por dos tipos principales de macromoléculas: (a) polisacáridos, con un alto contenido de cadenas de glucano con enlaces beta-1,6 y beta-1,3 y cantidades menores de quitina; y (b) proteínas de pared celular de diferentes tipos. Estos componentes de beta-glucano se comparten con otras levaduras bien estudiadas y son reconocidos en la literatura más amplia sobre suplementos de levadura por su potencial inmunomodulador, aunque la investigación sobre los glucanos de pared celular específicos de K. lactis está menos desarrollada que en el caso de Saccharomyces cerevisiae.
K. lactis es una fuente rica de vitaminas del complejo B biodisponibles (como riboflavina y vitamina B12), proteínas y enzimas β-galactosidasa (lactasa), que pueden ayudar a la digestión de la lactosa. Al igual que otras levaduras, el organismo entero y los extractos de levadura contienen un complemento de aminoácidos, nucleótidos y oligoelementos; sin embargo, la composición nutricional cuantitativa específica de las preparaciones de K. lactis no está tan documentada en la literatura revisada por pares como la de la levadura nutricional derivada de S. cerevisiae.
La capacidad de K. lactis var. lactis para transportar y metabolizar la lactosa depende de la permeasa de lactosa codificada por LAC12, además de la β-galactosidasa codificada por LAC4. La población más interesante está constituida por la levadura láctea perteneciente a la variedad K. lactis var. lactis, caracterizada por la presencia del regulón de lactosa en su genoma.
La lactasa presente en las vellosidades del intestino delgado descompone la lactosa en glucosa y galactosa. En ausencia de lactasa debido a lesión de la mucosa o, más comúnmente, debido a una expresión genética reducida de la enzima lactasa-florizina hidrolasa, la lactosa no digerida llega al colon, donde las bacterias la fermentan, generando H₂, CO₂, ácido láctico y ácido acético, lo que atrae agua hacia el colon por ósmosis. Esto resulta en síntomas clínicos como diarrea, dolor abdominal, distensión, borborigmos, náuseas y flatulencia tras la ingestión de leche o productos lácteos. La lactasa derivada de K. lactis administrada por vía oral suple esta actividad enzimática deficiente durante la digestión, actuando dentro de la luz intestinal para hidrolizar la lactosa antes de que llegue al colon.
Los galacto-oligosacáridos (GOS) se han establecido como ingredientes prebióticos tras estudios in vitro, en animales y en seres humanos in vivo. Actualmente, los GOS se producen mediante glucósido hidrolasas usando lactosa como sustrato. Los GOS producidos por la β-galactosidasa de K. lactis estimulan selectivamente el crecimiento de bacterias colónicas beneficiosas, particularmente bifidobacterias y lactobacilos, lo que representa un mecanismo indirecto por el cual las preparaciones derivadas de K. lactis podrían beneficiar la salud intestinal.
Se realizó una caracterización completa de cinco cepas con un largo historial de uso seguro en alimentos, incluyendo Kluyveromyces lactis, con enfoque en su capacidad de proteger contra la inflamación intestinal utilizando un modelo in vivo de colitis inducida por sulfato de dextrano sódico en ratones. Las células vivas de K. lactis mostraron una clara reducción en la sensibilidad de los ratones a la colitis in vivo. Curiosamente, K. lactis no sobrevivió el tránsito por el intestino, lo que sugiere que su efecto antiinflamatorio en este modelo podría estar mediado por señales inmunomoduladoras provenientes de la superficie celular de la levadura, más que por la colonización.
En un modelo de ratón con dieta alta en grasas, se encontró que la cepa probiótica K. lactis JSA 18 ejerce efectos sobre las vías metabólicas lipídicas. El metabolismo lipídico se vio favorecido por la regulación a la baja de ACC1, PPAR-γ, SREBP-1 y Fasn, genes implicados en la síntesis de ácidos grasos y la adipogénesis. Esto representa una hipótesis mecanicista para sus efectos antiobesidad en el modelo animal, aunque ningún estudio en humanos ha confirmado esta vía.
Esta es, con diferencia, el área de aplicación mejor documentada para los productos derivados de K. lactis, con un cuerpo sustancial de evidencia clínica.
Reconocimiento regulatorio: La Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU. (FDA) afirmó en 1984 que las preparaciones de lactasa producidas por Kluyveromyces lactis (anteriormente conocida como Saccharomyces lactis) son generalmente reconocidas como seguras (GRAS). La preparación enzimática se deriva de la levadura no patógena y no toxicogénica Kluyveromyces lactis. Contiene la enzima β-galactósido galactohidrolasa (No. de Reg. CAS CBS 683), que convierte la lactosa en glucosa y galactosa. Se prepara a partir de levadura cultivada en fermentación de cultivo puro y utilizando materiales generalmente reconocidos como seguros.
Evidencia de ensayos clínicos — suplementación con lactasa: Un estudio cruzado, controlado con placebo, realizado en el Departamento de Gastroenterología del Pushpawati Singhania Research Institute for Liver, Renal & Digestive Diseases, Nueva Delhi, registrado en el Clinical Trials Registry India (CTRI/2018/03/012295), evaluó la suplementación oral de lactasa en pacientes con intolerancia a la lactosa confirmada. La reducción en el nivel acumulado de hidrógeno espirado durante 180 minutos fue del 55 % cuando los pacientes recibieron lactasa en comparación con el placebo. La enzima lactasa suplementada por vía oral redujo significativamente los síntomas clínicos y la excreción de hidrógeno espirado en pacientes con intolerancia a la lactosa.
Estudio en población pediátrica y adulta: Estudios in vitro de hidrólisis de lactosa en leche con 20–125 unidades neutras de lactasa (NLU, por sus siglas en inglés) realizados a 38.0°C durante 15 minutos con una β-galactosidasa derivada de Kluyveromyces lactis dieron como resultado un 85–95 % de la hidrólisis observada con condiciones de incubación estándar. Treinta y tres sujetos guatemaltecos con maldigestión de lactosa —16 niños y 17 adultos— fueron sometidos a dosis orales de lactosa en leche preincubada con 50–125 NLU de lactasa. Bajo estas condiciones, los sujetos consumieron leche sin presentar ningún signo de intolerancia. Además, su excreción de hidrógeno espirado mostró una reducción del 91–93 % en comparación con una carga similar de leche que contenía lactosa no hidrolizada.
Evidencia de tratamiento de leche in vitro: Cuando la leche descremada reconstituida con 20 % de sólidos totales se trató con la preparación de lactasa (60,000 unidades de lactasa/L de leche) a 18°C, el 82 % de la lactosa de la leche se hidrolizó en un plazo de 24 horas.
Eficacia comparativa: La evidencia sugiere que la lactasa de K. lactis podría ser más eficaz que la lactasa derivada de especies de Aspergillus. Esta comparación se relaciona con el hecho de que el pH óptimo cercano a la neutralidad de la enzima de K. lactis es más compatible con las condiciones intestinales en el momento del consumo de alimentos. Es importante señalar que las proteasas digestivas y el pH gastrointestinal pueden afectar la actividad enzimática durante el tránsito por el tracto gastrointestinal.
Evaluación de la solidez de la evidencia: La evidencia sobre la lactasa derivada de K. lactis para reducir los síntomas de la maldigestión de lactosa está bien establecida y respaldada por múltiples ensayos clínicos e in vitro. Organismos regulatorios en Estados Unidos y Europa han evaluado y reconocido esta evidencia. La evidencia es más sólida para la preparación enzimática utilizada como tratamiento lácteo o tomada por vía oral con alimentos que contienen lactosa.
Una caracterización completa de cinco cepas fúngicas de grado alimentario, incluyendo Kluyveromyces lactis, examinó su capacidad de proteger contra la inflamación intestinal utilizando un modelo in vivo de colitis inducida por sulfato de dextrano sódico en ratones. Las células vivas de K. lactis mostraron una clara reducción en la sensibilidad de los ratones a la colitis in vivo. Sin embargo, K. lactis no sobrevivió el tránsito por el intestino, lo que sugiere que el efecto inmunomodulador, si existe, ocurre a través de interacciones transitorias entre el huésped y la levadura, más que por colonización y residencia persistente.
Una investigación destinada a evaluar el potencial probiótico de diferentes cepas de Kluyveromyces lactis aisladas del queso Canastra evaluó su resistencia al paso por el tracto gastrointestinal simulado, propiedades de adhesión, y efectos funcionales como la inhibición de patógenos entéricos, la producción de ácidos grasos de cadena corta (AGCC) y la actividad de β-galactosidasa.
Evaluación de la solidez de la evidencia: La evidencia sobre K. lactis como agente probiótico en la inflamación intestinal es preliminar y se limita a modelos animales y sistemas in vitro. Ningún ensayo clínico en humanos ha investigado específicamente hasta la fecha a K. lactis como probiótico vivo para afecciones inflamatorias intestinales. Esta área requiere mucha más investigación antes de poder extraer conclusiones clínicas.
Una nueva cepa fúngica probiótica, Kluyveromyces lactis JSA 18, fue aislada de leche de yak y se encontró que posee propiedades antiobesidad. En el estudio en animales: K. lactis provocó una notable reducción del aumento de peso, de los índices hepático y graso, y de la hiperlipidemia en ratones alimentados con una dieta alta en grasas. La administración de K. lactis a ratones con dieta alta en grasas resultó en una reducción de los niveles séricos de triglicéridos. Además, los suplementos redujeron la actividad de ALT y AST e inhibieron la producción de citocinas inflamatorias como TNF-α e IL-1β.
El estudio encontró que K. lactis y Lactobacillus plantarum tienen poco efecto sobre las bacterias intestinales. K. lactis influyó parcialmente en los hongos intestinales, mientras que L. plantarum tuvo una influencia menor en la micobiota intestinal.
Evaluación de la solidez de la evidencia: Toda la evidencia sobre los efectos antiobesidad e hipolipemiantes de K. lactis proviene de modelos animales (ratones). No existen datos clínicos en humanos sobre esta aplicación. Los hallazgos deben interpretarse únicamente como exploratorios y generadores de hipótesis.
Los GOS se han establecido como ingredientes prebióticos tras estudios in vitro, en animales y en seres humanos in vivo. La β-galactosidasa de K. lactis es una de las principales fuentes enzimáticas utilizadas industrialmente para producir GOS a partir de lactosa. Estudios previos han demostrado la síntesis, la caracterización estructural y el efecto prebiótico de los GOS producidos por la β-galactosidasa de especies de Aspergillus y de Kluyveromyces lactis.
Un ensayo de intervención doble ciego en mujeres sanas evaluó el impacto de los suplementos de GOS sobre la microbiota intestinal, encontrando efectos beneficiosos en la abundancia de bifidobacterias. El impacto de los suplementos de GOS sobre los resultados del estudio se evaluó mediante un diseño intrasujeto, comparando el periodo de intervención con el periodo de control. Este diseño se eligió debido a la gran variación interindividual en la composición de la microbiota intestinal. Se recolectaron muestras fecales para determinar la abundancia de Bifidobacterium y la composición de la microbiota intestinal, y se completaron cuestionarios sobre sueño, bienestar mental y comodidad gastrointestinal.
Evaluación de la solidez de la evidencia: El estatus prebiótico de los GOS producidos por la β-galactosidasa de K. lactis está respaldado por ensayos clínicos en humanos, aunque las credenciales prebióticas específicas se relacionan con el producto de GOS y no con el organismo de levadura intacto en sí. Esta distinción es importante: la evidencia clínica respalda a los GOS como categoría, mientras que K. lactis es la fuente enzimática de esos GOS en la producción industrial.
Más allá de la suplementación nutricional directa, K. lactis ha servido como organismo huésped para producir enzimas relevantes para la alimentación, incluyendo la quimosina (sustituto del cuajo) utilizada en la elaboración de queso. La enzima alimentaria quimosina (EC 3.4.23.4) es producida con la cepa genéticamente modificada de Kluyveromyces lactis CIN por DSM Food Specialties B.V. Las modificaciones genéticas no plantean problemas de seguridad. La enzima alimentaria está libre de células viables del organismo de producción y de su ADN recombinante. Está destinada a usarse en el procesamiento de leche para la producción de queso y para la producción de productos lácteos fermentados.
Las dosis para los productos derivados de K. lactis en la literatura científica se reportan en términos de unidades de actividad enzimática (NLU — Unidades Neutras de Lactasa — o unidades UI/FCC) más que en miligramos del organismo en sí.
El uso regulado por la FDA en el procesamiento de alimentos especifica que el ingrediente se utiliza en los alimentos en niveles que no excedan las buenas prácticas de manufactura vigentes.
Dado que K. lactis está presente en muchos productos lácteos consumidos por humanos, se considera GRAS, y la levadura puede utilizarse para la producción de ingredientes alimentarios y como suplemento dietético. La FDA afirmó en 1984 que las preparaciones de lactasa producidas por Kluyveromyces lactis son generalmente reconocidas como seguras (GRAS).
La preparación enzimática se examinó en cuanto a toxicidad oral subaguda y potencial mutagénico. No se encontró evidencia de toxicidad oral, mutagenicidad ni clastogenicidad. La administración de la preparación de la enzima lactasa en dosis de 500, 3,000 y 10,000 mg/kg de peso corporal/día durante 28 días no indujo signos apreciables de toxicidad. El nivel sin efecto adverso observado (NOAEL) de la preparación enzimática en el estudio de toxicidad aguda fue de 10,000 mg/kg de peso corporal/día (equivalente a 114,000 unidades NL/kg de peso corporal/día).
No se identificaron problemas de seguridad en los estudios realizados con esta preparación de la enzima lactasa derivada de Kluyveromyces lactis bajo condiciones controladas de fermentación.
La Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) ha llevado a cabo evaluaciones de seguridad de enzimas alimentarias derivadas de K. lactis. Se estimó que la exposición dietética a la preparación enzimática de quimosina fue de hasta 0.73 mg de sólidos orgánicos totales (TOS)/kg de peso corporal por día en poblaciones europeas. Las pruebas de genotoxicidad no plantearon problemas de seguridad. La toxicidad sistémica se evaluó mediante un estudio de toxicidad oral de dosis repetidas a 90 días en ratas. El Panel identificó un nivel sin efecto adverso observado de 1,000 mg TOS/kg de peso corporal por día, la dosis más alta probada, que al compararse con la exposición dietética estimada, arroja un margen de exposición de al menos 1,300.
La enzima alimentaria β-galactosidasa (β-d-galactósido galactohidrolasa; EC 3.2.1.23) es producida con la cepa genéticamente modificada de Kluyveromyces lactis KLA por DSM Food Specialties B.V. Las modificaciones genéticas no plantearon problemas de seguridad.
Con excepción de los posibles efectos irritantes en la piel y los ojos de algunas proteasas, y el potencial bien documentado de sensibilización respiratoria en caso de exposición laboral, las enzimas en general no producen toxicidad aguda, sensibilización dérmica, genotoxicidad, ni toxicidad oral de dosis repetidas. La toxicidad aguda por inhalación, la reproducción, la toxicidad crónica y la carcinogenicidad no son relevantes para las enzimas. Se han realizado varios cientos de estudios de mutagenicidad en células bacterianas y de mamíferos utilizando una variedad de enzimas. No se observaron hallazgos positivos.
Se han realizado y presentado a la EFSA más de 225 estudios de 90 días sin hallazgos adversos, incluyendo en la médula ósea. Los datos que muestran ausencia de efectos adversos para las preparaciones enzimáticas también confirman que los metabolitos microbianos y los materiales de fermentación carecen igualmente de toxicidad.
Una consideración de seguridad notable y respaldada por fuentes se refiere a la exposición ocupacional más que al consumidor. Existe un potencial bien documentado de sensibilización respiratoria en caso de exposición laboral a los polvos enzimáticos, incluyendo los derivados de K. lactis. Este es un riesgo de inhalación relevante para los trabajadores de fabricación que manipulan polvos enzimáticos a granel, no para los consumidores que ingieren suplementos formulados o alimentos tratados.
Para la quimosina evaluada por la EFSA producida por una cepa genéticamente modificada de K. lactis: La evaluación de alergenicidad considera únicamente la enzima alimentaria y no cualquier vehículo u otro excipiente que pueda usarse en la formulación final. El potencial alergénico de la quimosina se evaluó comparando su secuencia de aminoácidos con la de alérgenos conocidos. Utilizando como criterio una identidad superior al 35 % en una ventana deslizante de 80 aminoácidos, se encontraron cuatro coincidencias: con la pepsina A de jabalí, una proteína similar a la proteasa aspártica de la cucaracha alemana, y proteínas de Aspergillus fumigatus. No obstante, el panel de la EFSA concluyó que estos hallazgos no plantearon un problema de seguridad en el contexto del peso general de la evidencia.
Las personas con hipersensibilidad documentada a las levaduras o a productos derivados de levaduras podrían potencialmente reaccionar a las preparaciones derivadas de K. lactis, de forma paralela a las reacciones frente a otras levaduras alimentarias (S. cerevisiae, etc.). Sin embargo, la literatura revisada por pares que documenta específicamente reacciones de hipersensibilidad a preparaciones de suplementos dietéticos derivados de K. lactis en consumidores es limitada, y esta consideración se plantea por analogía con la literatura más amplia sobre alergia a levaduras.
K. lactis forma la toxina asesina zimocina, activa contra ciertas levaduras ascomicetas. Esta propiedad se ha estudiado en el contexto de la ecología y la biotecnología de las levaduras. La zimocina es activa contra especies de levaduras competidoras seleccionadas y no está documentada como un riesgo para la salud de los consumidores humanos de preparaciones de grado alimentario derivadas de K. lactis.
Condiciones de salud que Kluyveromyces lactis puede ayudar a apoyar.
Sistemas corporales que Kluyveromyces lactis puede ayudar a apoyar.
Volver