Formación de etilfenol por Lactobacillus plantarum: identificación de la enzima responsable de la reducción de vinilfenol

Abstract

Los ácidos hidroxicinámicos son compuestos abundantes en alimentos de origen vegetal. Desde un punto de vista sensorial estos compuestos no son relevantes en los alimentos. Sin embargo, algunos de sus derivados (conocidos como “fenoles volátiles”) tienen gran importancia en el aroma, por ejemplo, del vino. Los compuestos principales son el 4-etilfenol originado a partir del ácido pcumárico y el 4-etilguayacol, producido a partir del ácido ferúlico. Estos compuestos tienen un bajo umbral sensorial por lo que concentraciones pequeñas producen cambios muy relevantes en el aroma. Por encima de determinados niveles, estos compuestos afectan negativamente a la calidad de los alimentos, por ejemplo, en el vino confieren olores a “animal”, “cuero”, “sudor de caballo”. El origen de los fenoles volátiles implica la acción secuencial de dos enzimas sobre un ácido hidroxicinámico (p-cumárico, caféico o ferúlico). De manera que inicialmente actúa una enzima con actividad descarboxilasa, que descarboxila estos ácidos para convertirlos en sus correspondientes vinil derivados; posteriormente, estos compuestos se reducen a sus etil derivados por acción de una enzima con actividad reductasa no identificada pero inducible por ácidos hidroxicinámicos. Un estudio anterior de nuestro grupo en el que se describe la respuesta transcriptómica de L. plantarum a la presencia de ácido p-cumárico, reveló la inducción del gen lp_3125 que codifica una proteína con posible actividad reductasa. La implicación de este gen en la reducción de ácidos hidroxicinámicos se ha demostrado mediante su interrupción y la desaparición de actividad reductasa en el correspondiente mutante Δlp_3125 knockout. La proteína Lp_3125 (VphR, vinyl phenol reductase) producida en E. coli se ensayó frente a diferentes vinilfenoles (4-vinilfenol, 4-vinilcatecol y 4-vinilguayacol) y se comprobó que todos ellos se reducían a sus correspondientes etilfenoles (4-etilfenol, 4-etilcatecol y 4-vinilguayacol). Al contrario de la actividad descarboxilasa, presente en bacterias lácticas de numerosas especies, métodos moleculares y analíticos demuestran que la actividad vinilfenol reductasa sólo está presente en las especies del grupo L. plantarum (L. plantarum, L. pentosus, L. paraplantarum y L. fabifermentans), L. rossiae y L. collinoides. En todas las especies analizadas, la actividad vinilfenol reductasa está asociada a la presencia del gen vphR. La identificación, en este estudio, de la proteína VphR de L. plantarum completa la identificación de las enzimas implicadas en la ruta completa de degradación de ácidos hidroxicinámicos en una bacteria láctica.