Caracterización metabólica de la tolerancia de levaduras al estrés por compuestos fenólicos y azufrados

Abstract

RESUMEN: Existen más de 700 especies de levaduras, algunas de ellas muy conocidas debido a sus aplicaciones industriales. Estas corresponden al género Saccharomyces, que es de amplia utilidad en la producción de pan y bebidas alcohólicas, el alcohol industrial y bioetanol. La composición de los diversos tipos de mosto a utilizar para la producción de estos alcoholes, depende básicamente de la materia prima, la cual puede variar, a su vez, por las condiciones agronómicas de su producción. Algunos de los parámetros que pueden variar e influenciar la fermentación alcohólica son el pH, la temperatura, tipo y concentración de azúcares, nutrición, compuestos tóxicos, estrés osmótico, etc. En este trabajo se utilizaron dos metodologías para cuantificar la tolerancia de las levaduras al estrés por diversos compuestos como SO2, H2O2, vainillina y furfural en 24 cepas de la colección del Laboratorio de Biotecnología Industrial. La primera metodología consistió en utilizar la técnica de microgota la cual fue realizada en un medio sólido. La segunda técnica midió el desempeño metabólico a través de la cuantificación de la producción de CO2 durante la fermentación en presencia de vainillina y furfural. Las cepas mostraron altas tolerancias al estrés, más de 600 ppm con SO2, hasta 25 mM con Peróxido de hidrógeno y la capacidad de tolerar concentraciones de hasta 1.5 g/L con vainillina y furfural. Finalmente, se logró explicar uno de los mecanismos de detoxificación a través de la evaluación de las actividades enzimáticas de Superóxido dismutasa y Catalasa, en donde se observaron cambios de sus niveles de actividad enzimática con respecto al control sin estrés. Se analizó además la secuencia de aminoácidos de la enzima SOD1, en la cual no se encontraron cambios relevantes en la activación y/o función antioxidante de esta enzima.

ABSTRACT: There are more than 700 yeast species, some of them very well-known due to their industrial applications, mainly correspond to the genus Saccharomyces, of great utility in production of bread and alcoholic beverages, as well as industrial alcohol and bio-ethanol. The composition of the various types of must basically depends on the raw material, which varies, in turn, with the agronomic conditions. The pH, temperature, sugar type and concentration, nutrition, toxic compounds, osmotic stress, etc., are some of the parameters that can vary and influence the alcoholic fermentation. In this work were used two methodologies to quantify the tolerance of yeasts to stress by various compounds such as SO2, H2O2, vanillin and furfural in 24 strains from the collection of Laboratorio de Biotecnología Industrial. The first methodology consisted in using the technique of microdrop which was performed in a solid medium. The second technique measured metabolic performance through quantification of CO2 production during fermentation in presence of vanillin and furfural. The strains showed high tolerances to stress, more than 600 ppm with SO2, up to 25 mM with hydrogen peroxide and the ability to tolerate concentrations of up to 1.5 g/L with vanillin and furfural. Finally, it was possible to explain one of the mechanisms of detoxification through the evaluation of the enzymatic activities of superoxide dismutase and catalase, where changes in their levels of activity were clearly observed with respect to control (unstressed) cultures. We also analyzed the amino acid sequence of the enzyme SOD1, in which no relevant changes in the activation and / or antioxidant function were found.