Bacteria que come residuos de papaya le da sabor y aroma al cacao de Santander

 En una finca cacaotera de San Vicente de Chucurí (Santander) se registró por primera vez la presencia en esa región de Acetobacter papayae, una bacteria que suele alimentarse de los residuos de la papaya luego de la cosecha, y que en ese proceso de degradación los convierte en nutrientes y abono para los suelos. El hallazgo explicaría el sabor y aroma a frutas y hierbas frescas del chocolate producido en esta zona, que lo hace altamente valorado en el mercado nacional e internacional.

Diana Vanegas Arévalo, magíster en Biología integrante del Grupo Tándem Max Planck en Investigación del Holobionte de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), se dio a la tarea de desentrañar con sus colegas las especies de bacterias y hongos presentes durante la fermentación del cacao, fruto del que Colombia produce más de 70.000 toneladas al año según la Federación Nacional de Cacaoteros.

La fermentación es esencial para desarrollar el sabor y la acidez final de los granos de cacao. Así, mediante la técnica de metagenómica, que permite reconocer todos los genes de los microorganismos, la investigadora identificó las funciones que estos desempeñan en la fermentación, sin necesidad de aislarlos; además estableció su papel en la generación de sabores y aromas especiales en el chocolate de esta zona del país.

Para entender este proceso es necesario saber cómo se realiza la fermentación en las fincas del país: los cultivadores desprenden las mazorcas del cacao que cuelgan de los árboles, les quitan la cáscara y sacan las semillas con pulpa, y luego las depositan en cajones de madera, en un lugar con techo, por alrededor de una semana.

Lo que sucede en este tiempo parece mágico, ya que cuando la planta crece la masa de semillas es colonizada por una serie de microorganismos, que al desarrollarse rompen azúcares y proteínas del fruto generando el olor y sabor característicos del chocolate. Impresionante, ¿verdad?

Entre dichos microorganismos hay levaduras (hongos) y bacterias, conocidos hace muchos años en esta interacción durante la fermentación. Las primeras producen etanol, utilizado dentro de la semilla por las bacterias ácido lácticas y acéticas (llamadas así porque producen estos ácidos) para matar el embrión del cacao y activar enzimas que lo transforman, liberando así las sustancias responsables del sabor característico del cacao.

Entre el grupo de las bacterias acéticas se encuentra A. papayae, registrada por primera vez en este proceso, la cual “tiene el potencial de darle características diferenciales de sabor a estos productos, que a futuro y con más investigación se convertiría en una parte fundamental del proceso de fermentación del cacao”, asegura la magíster.

Este hallazgo es importante pues se ha comprobado que cuando la fermentación del fruto del cacao no se realiza con estos microorganismos, la calidad del producto final no les agrada a los consumidores, por lo que para los productores del país es indispensable saber cuáles son las bacterias que más los favorecen en esta tarea.

También en Valle del Cauca

Otro aporte del trabajo es la comparación del cacao de San Vicente de Chucurí y del corregimiento de Bajo Calima (Valle del Cauca), algo novedoso pues hasta ahora no se habían analizado las diferencias de microbiota presentes durante la fermentación del cacao en distintas regiones del país. Una muestra de ello es el registro de la bacteria que solo se conocía en cultivos de papaya y que se evidenció en Santander, aunque aún es necesario tomar muestras durante todo el proceso para determinar si también está presente en otros lugares.

Para detectar los tipos de bacteria presentes en los granos se tomaron muestras cada 12 horas de fermentación, mientras que para saber qué especies de bacterias había se tomaron 2 muestras, una a las 24 horas y otra a las 48 horas, paso en el que se registró lo novedoso. En este momento ya estaban presentes todas las bacterias encargadas de darle sabor y aroma al cacao en Santander.

Por otro lado, para analizar las muestras se empleó el método de “secuenciación de escopeta”, el cual permite explorar profundamente las capacidades genéticas de estos microorganismos, similar a tener un libro de genes de cada una de las bacterias.

Este es un primer acercamiento sobre cómo funciona la microbiota del cacao cuando está en proceso de fermentación en distintas regiones, algo que no conocía tan profundamente en el país, y que se convierte en un insumo para que otras investigaciones analicen si la presencia de esta bacteria es común en todo el territorio nacional, o si es algo exclusivo de San Vicente de Chucurí.

Bacterias amazónicas, protagonistas de la riqueza de nutrientes en sus suelos

 El mundo de las bacterias en la Amazonia es un campo desconocido y emergente, que es la base de las chagras de resguardos indígenas y de la gran abundancia de árboles presente en los bosques. Allí se realizó la primera caracterización de microorganismos y se encontraron 22 cepas diferentes que pueden fijar en los suelos altas concentraciones de nitrógeno, fosfato y potasio, lo que ayuda en el crecimiento de cultivos como la yuca, incluso en condiciones desfavorables y falta de nutrientes.

La Amazonia colombiana se caracteriza por sus suelos con alta acidez, y que, por el paso del tiempo y los climas cálidos y húmedos, ha perdido fertilidad, pues la materia orgánica se descompone rápidamente y pierde sus propiedades químicas, con procesos como la lixiviación, que se refiere a las lluvias intensas, o los prolongados riegos en la agricultura, que desplazan los nutrientes hacia capas de la tierra más profundas y difíciles de alcanzar.

A pesar de las condiciones adversas en los suelos de esta región selvática del país, las chagras –cultivos indígenas tradicionales que sirven como estrategia para su soberanía alimentaria–, que se especializan en alimentos como la yuca, el ñame, la batata, el fríjol o la piña, han subsistido a lo largo del tiempo; de hecho, esto también se observa en la gran diversidad de árboles, arbustos y demás especies vegetales de la zona.

La respuesta está en los microorganismos que habitan estos suelos, en especial las bacterias, que son el intermediario perfecto para los nutrientes que necesitan las plantas. Aunque su abundancia en la región es invaluable, hasta el momento se han estudiado muy poco, lo que ha generado un vacío para entender por qué fijan nitrógeno, fósforo o potasio en los cultivos.

El investigador Michael Stiven Granados Álvarez, magíster en Biología de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), con la guía de la profesora Jimena Sánchez Nieves, del Departamento de Biología, realizó una de las primeras caracterizaciones de las comunidades bacterianas amazónicas, en una zona que antes era de difícil acceso por el conflicto armado, y para su sorpresa encontró 22 especies –que podrían ser muchas más, pues algunas no se pueden cultivar en laboratorio–, con un enorme potencial para que los cultivos de todo el país se beneficien de su resistencia a suelos ácidos y de baja fertilidad.

La zona de muestreo fue Araracuara, en la frontera Amazonas-Caquetá, en la que se encuentra el Resguardo Indígena Andoke de Aduche, de la comunidad andoke (gente del hacha), que sufrió las consecuencias del genocidio de la casa Arana en torno al caucho. Allí se tomaron muestras de suelo en las inmediaciones del río Yarí, en una parte del bosque profundo que no ha sido intervenido, y también en las chagras.

El proyecto tuvo dos fases: en la primera se realizó la caracterización de las muestras, que eran de suelo rizosférico, o sea que está alrededor de las raíces de las plantas. Allí, por medio de aislamientos específicos de cada bacteria, del conteo de sus unidades formadoras de colonia, y de  aplicar técnicas de secuenciación genética, se encontró que los géneros más frecuentes en las dos zonas eran Klebsiella, Pseudomonas y Bacillus.

“En la segunda fase el interés fue determinar la capacidad de estas bacterias para fijar en los suelos nutrientes esenciales como nitrógeno, fósforo y potasio, que le brindan el entorno perfecto a las plantas para crecer sin ningún problema; esto se hizo mediante colorimetría, en medios de cultivo específicos que hacían que los microorganismos reaccionaran a las condiciones y dejaran los nutrientes a disposición de las plantas”, explica el experto.

La idea de este método es que en los cultivos de cada cepa haya un cambio de color, entre tonalidades amarillas o grises, lo que indica que solubilizaban (para los científicos, “producir un compuesto de interés”), es decir lo que se esperaba.

En el caso del nitrógeno, entre las que mostraron un mejor desempeño están: Pseudomonas aeruginosa, K. pneumoniae y K. oxytoca; para el fosfato, Pseudomonas putida, K. pneumoniae y K. oxytoca; y para el potasio Bacillus subtilis, Pseudomonas aeruginosa y K. oxytoca.

Además se evaluó si producían una fitohormona llamada ácido indolacético, que ayuda en la fijación de hierro y aporta en la nutrición vegetal, y se encontró que todas las bacterias fueron capaces de producirla.

“Este es un trabajo pionero que aún necesita de mayor investigación, pero que ya muestra resultados importantes en cuanto a las bacterias que ayudan en el crecimiento vegetal de la Amazonia, lo cual ayudaría en los cultivos de otras regiones del país con condiciones similares. Por otro lado, falta estudiar más a fondo las cepas que son de preocupación clínica y que se encontraron tanto en la selva como en las chagras”, indica.