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Uber García, Genoveva
Matallana Redondo, Emilia (dir.); Ramón Vidal, Daniel (dir.) Universitat de València - BIOQUÍMICA I BIOLOGIA MOLECULAR |
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Aquest document és un/a tesi, creat/da en: 2005 | |
RESUMEN
El aroma es una de las propiedades organolépticas más valorada para determinar la
calidad de un vino. Se caracteriza porque está determinado por cientos de compuestos
volátiles de diversa naturaleza química que se encuentra a concentraciones muy bajas .
En términos enológicos el perfil aromático de un vino se clasifica en tres categorías
denominadas, aroma primario, secundario y terciario. El aroma primario se compone
de sustancias que proceden directamente de la variedad de uva utilizada y de los
compuestos que se generan en el transcurso de la manipulación y acondicionamiento
del mosto. El aroma secundario, es el que se atribuye a los compuestos generados
durante el proceso de fermentación por el metabolismo de las levaduras vínicas. El
aroma terciario, está constituido por sustancias que se sintetizan como consecuencia de
las reacciones enzimáticas y/o físico-quími...
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RESUMEN
El aroma es una de las propiedades organolépticas más valorada para determinar la
calidad de un vino. Se caracteriza porque está determinado por cientos de compuestos
volátiles de diversa naturaleza química que se encuentra a concentraciones muy bajas .
En términos enológicos el perfil aromático de un vino se clasifica en tres categorías
denominadas, aroma primario, secundario y terciario. El aroma primario se compone
de sustancias que proceden directamente de la variedad de uva utilizada y de los
compuestos que se generan en el transcurso de la manipulación y acondicionamiento
del mosto. El aroma secundario, es el que se atribuye a los compuestos generados
durante el proceso de fermentación por el metabolismo de las levaduras vínicas. El
aroma terciario, está constituido por sustancias que se sintetizan como consecuencia de
las reacciones enzimáticas y/o físico-químicas en el proceso de envejecimiento del
vino. Pese a esta clasificación, el aroma genérico de fondo, se atribuye
mayoritariamente, a compuestos aromáticos volátiles sintetizados por la levadura
vínica S. cerevisiae a lo largo de la fermentación alcohólica. Los metabolitos secundarios
más relevantes en el aroma genérico de fondo son los ésteres volátiles con fragancias
aromáticas y sus correspondientes precursores alcohólicos cuya producción depende
del balance de actividades alcohol acetiltransferasa y éster hidrolasa. Las alcohol
acetiltransferasas, codificadas por los genes ATF1 y ATF2, catalizan la síntesis de
ésteres volátiles a partir de un alcohol superior y acetil-CoA. La esterasa, codificada
por el gen IAH1, hidroliza los ésteres de acetato rindiendo acetato y el alcohol
constituyente.
Dada la importancia que el metabolismo de la levadura S. cerevisiae ejerce en la
producción de compuestos volátiles responsables del aroma de fermentación,
fundamentalmente ésteres de acetato y alcoholes, en este trabajo se han desarrollado
distintos tipos de estrategias moleculares basadas en técnicas de ingeniería metabólica.
Todas ellas encaminadas a incrementar el aroma secundario originado por la levadura
vínica en forma de ésteres de acetato y alcoholes superiores.
En primer lugar se realizó un estudio de la implicación de las distintas actividades de
síntesis y de degradación que contribuyen en la producción de volátiles. Dicho estudio
se centró en el análisis cuantitativo de la acumulación de ésteres y alcoholes en
distintos tipos de cepas mutantes que carecen de los genes ATF1, ATF2 e IAH1. Los
datos obtenidos muestran que la enzima codificada por el gen ATF1 participa de forma
mayoritaria y por este orden en la síntesis de acetato de isoamilo, acetato de isobutilo,
acetato de 2-feniletilo. Además, indican que la proteína Atf2 también interviene en el
proceso de síntesis, aunque su participación es cuantitativamente menor. Finalmente se
concluye que la proteína Iah1 interviene en la degradación de estos mismos
compuestos.
Posteriormente, las estrategias de ingeniería metabólica desarrolladas fueron las
siguientes:
1.- Sobreproducción de ésteres de acetato por sobreexpresión del gen ATF1
bajo el control del promotor del gen glicolítico TDH3. Con esta estrategia
de consiguió incrementar, del orden de 50 veces, la concentración de ésteres
volátiles en condiciones de vinificación.
2.- Sobreproducción de volátiles por deleción de la éster hidrolasa Iah1. En
este caso se consiguió duplicar la acumulación de dichos compuestos.
3.-Sobreexpresión del gen que codifica la a-cetoisocaproato descarboxilasa
implicada en la conversión del a-cetoisocaproato en alcohol isoamílico. Con
esta estrategia no se consiguió incrementar la cantidad del precursor
alcohólico y/o éster de acetato acumulado.
En conclusión, la estrategia más adecuada para incrementar y/o mejorar el aroma
secundario en el vino es obtener una levadura vínica industrial genéticamente
modificada que contenga una expresión fuerte y constitutiva del gen ATF1.
__________________________________________________________________________________________________Flavour is a wines most important distinguishing characteristic that stem from a
complex, completely non-linear system of interactions among many hundreds of
compounds. Wine flavour is classified according to the sources of the different
compounds contributing to it. This include varietal flavour, flavour compounds
originating from the grapes, fermentative flavour, produced by yeast during alcoholic
fermentation and post-fermentative flavour, compounds that appear during the ageing
process through enzymatic or physicochemical actions. It is well known that during
fermentation processes, yeast cells produce a broad range of aroma-active substances,
which greatly affect the complex flavour of wine. While these secondary metabolites
are often formed only in trace amounts, their concentrations determine the flavour
profile of these beverages. In the main secondary metabolites synthesised for S.
cerevisiae are the volatile esters. Their are the product of an enzyme-catalyzed
condensation reaction between acetyl-CoA and a higher alcohol. Several different
enzymes are involved in formation of esters, which are encoded by genes ATF1 and
ATF2. Furthermore, they can be hydrolyzed by esterase like IAH1 gene product.
Therefore, a balance of these two enzyme activities controls accumulation of volatile
esters.
The aims of this study are to develop several molecular strategies to construct wine
yeast strain that improve accumulation of acetate esters through genetic engineering.
The strategies develops were:
1.- Construct disruptant strain that were lose ATF1, ATF2 and IAH1 gene,
to resolve implication of gene product in volatile production.
2.-Ester overproduction by regulated over expression of ATF1 gene
controlled TDH3 promoter gene and disruption IAH1 gene
3.- Alcohols over production by over expression of THI3 gene.
In conclusion, this study has demonstrated that in the main strategy for improve
fermentative flavour in wine is construct a genetically modified wine yeast which have
heave and constitutive over expression of ATF1 gene
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