8 research outputs found

    尾-Glucosidasas de cepas nativas y su potencial en la liberaci贸n de aromas en vinos. Desarrollo de nuevas estrategias para su uso en la industria enol贸gica

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    Uruguay es un pa铆s vitivin铆cola, productor desde mediados del siglo XVII y ha sido reconocido internacionalmente con premiaciones y distinciones por su excelencia en calidad. Uno de los desaf铆os para el crecimiento del sector es la producci贸n de vinos con caracter铆sticas distintivas, competitivos para el mercado internacional. Actualmente, existe una tendencia a explorar y utilizar el potencial de la microbiota silvestre nativa en el proceso de elaboraci贸n de vinos, para aportar atributos que contribuyan a la calidad del producto. Algunos de estos atributos est谩n asociados a productos generados por reacciones enzim谩ticas, por lo que la b煤squeda y estudio de nuevas enzimas con propiedades espec铆ficas es muy interesante.Las 尾-glucosidasas (BGLs) son enzimas capaces de hidrolizar precursores glicos铆dicos de aromas que permanecen despu茅s de finalizada la fermentaci贸n y que constituyen una reserva potencial de aroma. Es extremadamente dif铆cil encontrar variantes de estas enzimas que sean activas y estables en las condiciones de estr茅s enol贸gico, como son las elevadas concentraciones de glucosa del mosto (~100 g/L), etanol en vinos (~12 % v/v), valores de pH 谩cidos (3.0-4.0), entre otras. En este trabajo, el primer abordaje fue seleccionar cepas nativas no-Saccharomyces de ambientes v铆nicos (Colecci贸n del Laboratorio de Enolog铆a de la Facultad de Qu铆mica) capaces de producir actividad BGL a pH 4.0. Adem谩s de la cepa de referencia Issatchenkia terricola 0621, se destacaron en la producci贸n de actividad BGL a este pH, las cepas I. terricola PV10-69F e Issatchenkia orientalis TE11-19F. Considerando que no se hab铆an reportado estudios de caracterizaci贸n de BGLs de I. orientalis, en esta tesis se purific贸 y caracteriz贸 dicha enzima. Para su aplicaci贸n en vinos, la enzima fue estabilizada mediante inmovilizaci贸n en nanopart铆culas de s铆lica y posterior entrecruzamiento con glutaraldeh铆do. La actividad y especificidad de la enzima sobre precursores glicos铆dicos aislados de vino Moscatel blanco, estudiada en vino sint茅tico, demostr贸 un incremento significativo de terpenos, norisoprenoides y fenoles vol谩tiles. Sin embargo, su aplicaci贸n directa en vinos no mostr贸 actividad sobre los precursores de agliconas arom谩ticas, lo que podr铆a deberse a una baja estabilidad en esta matriz, ya que perdi贸 100% de su actividad al final del proceso. En cambio, la BGL de la cepa de I. terricola 0621 fue activa en todos los vinos estudiados. Esta BGL hidroliz贸 precursores de tipo norisoprenoides (vomifoliol y 3-oxo-伪-ionol) y algunos terpenos tales como cis-8-hidroxilinalool (Tannat y Moscatel) y geraniol (en Tannat). Los estudios sensoriales indicaron que los descriptores encontrados por el panel sensorial se correspond铆an con los resultados obtenidos mediante GC-MS. Es as铆 que las notas destacadas a frutos secos y miel, caracter铆sticos de norisoprenoides, concordaron con el an谩lisis mediante GC-MS. El vino tratado con la enzima BGL I. terricola se distingui贸 incluso frente a los vinos tratados con la preparaci贸n comercial de glicosidasas de A. niger, con notas que los evaluadores calificaron como m谩s agradables. Estos resultados obtenidos con la BGL I. terricola representan un hito en cuanto a la liberaci贸n de aromas en vinos. Sin embargo, la baja producci贸n constitutiva de la enzima es una limitante para la aplicaci贸n enol贸gica. Por lo tanto, se optimizaron las condiciones para la producci贸n de la enzima, modificando los medios de cultivo nutrientes. En cultivos batch en Erlenmeyer, se logr贸 el incremento de la producci贸n de la enzima al doble en comparaci贸n a las condiciones utilizadas de rutina, y el proceso fue escalado a biorreactores en cultivos de tipo batch y batch alimentado. Si bien se logr贸 mejorar la producci贸n de actividad BGL, los resultados fueron insuficientes como para permitir una aplicaci贸n industrial. Por lo tanto, a continuaci贸n se abordaron estrategias de clonado y expresi贸n de la enzima para viabilizar su uso. Visto que el genoma de I. terricola no se encontraba secuenciado, el primer abordaje fue el dise帽o de cebadores degenerados a partir de fragmentos pept铆dicos obtenidos del an谩lisis de espectrometr铆a de masas de la prote铆na pura. Mediante esa estrategia no fue posible hallar fragmentos coincidentes con BGLs reportadas en base de datos. A continuaci贸n, en el marco del proyecto FMV_1_2017_1_136574 se identific贸 la secuencia codificante, lo que permiti贸 el clonado y su expresi贸n en la cepa T73-4 de Saccharomyces cerevisiae. Esta cepa epresenta una alternativa muy promisoria para la producci贸n de BGL I. terricola

    Production and characterization of a 尾-glucosidase from Issatchenkia terricola and its use for hydrolysis of aromatic precursors in Cabernet Sauvignon wine

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    New enzymes isolated from the biodiversity of native wine ecosystems could contribute to increase the varietal character of regional wines. This study reports on the production and characterization of Issatchenkia terricola, beta-glucosidase and its potential to release red-wine aromatic compounds. The enzyme, a monomer of 48 kDa with an isoelectric point of 3.5 is tolerant to glucose and ethanol, properties compatible with enological use. Although fed-batch is usually the most suitable system for enzyme production in submerged culture, in this case the yield was practically the same as in batch culture. Enzyme productivity was increased 2-fold in synthetic medium with glucose with respect to the YPG and 3 to 8-fold with respect to other media assayed. After enzymatic treatment, GC-MS analysis of the released aglycones demonstrated significant increases in the concentration of phenols (83%) and norisoprenoids (65%). According to the judges of the sensory panel, the treatment resulted in a wine with dried fruits and raisins notes, as compared to the control, which was found more sweet and fruity. This, together with the lack of activity on anthocyanin glycosides, highlights the potential of this enzyme in enology, since its high selectivity allowed the development of aroma without compromising wine color.Centro de Investigaci贸n y Desarrollo en Fermentaciones Industriale

    Genome sequencing and oenologically relevant traits of the Uruguayan native yeast Issatchenkia terricola

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    Issatchenkia terricola 0621 is a non-Saccharomyces yeast strain isolated from Tannat grapes from Uruguayan vineyards; it stands out for its ability to produce high levels of 尾-glucosidase activity, which contributes to the aromatic complexity of wines. To delve into the potential oenological applications of this strain, its high-quality genome was obtained and explored, allowing the main central carbon and nitrogen metabolic pathways to be reconstructed. I. terricola is able to utilise glycerol as the sole carbon source in a way that has not previously been described for yeasts. The genes of the fermentome and those involved in stress resistance during winemaking were also identified, and differences were found when compared to S. cerevisiae, which may explain why I. terricola is unable to complete fermentation. The pathways responsible for natural aroma synthesis were also reconstructed, and the production of aromatic acids, alcohols, esters, acetates and lactones was verified experimentally. Finally, sequences encoding for 尾-glucosidases, in addition to the previously characterised one, were identified in the genome. The work presented here lays the groundwork for experimental research focused on the dissection of the metabolism of a native non-Saccharomyces strain and its application for oenological and biotechnological purposes.ANII: FMV_1_2017_1_13657

    Informe final del proyecto: Obtenci贸n de una cepa de Saccharomyces cerevisiae productora de una beta-glucosidasa de Issatchenkia terricola y explotaci贸n del genoma de esta levadura nativa para la identificaci贸n de nuevas enzimas con potencial aplicaci贸n en enolog铆a

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    El desarrollo del aroma del vino depende en gran parte de la existencia durante la elaboraci贸n, de enzimas (glicosidasas) capaces de actuar eficientemente sobre los sustratos glicos铆dicos existentes, generando compuestos vol谩tiles. Estudios previos de nuestro grupo con enzimas aisladas de la microbiota de vi帽edos uruguayos, demostraron que una beta-glucosidasa de la cepa Issatchenkia terr铆cola presenta propiedades muy promisorias en condiciones enol贸gicas y se destaca por impartir caracter铆sticas arom谩ticas propias a los vinos locales. Sin embargo, los bajos niveles producidos por la cepa aut贸ctona constituyen una limitante para la manipulaci贸n y posible aplicaci贸n biotecnol贸gica de dicha glucosidasa. Con el objetivo de clonarla y expresarla en Saccharomyces cerevsiae con mayor rendimiento, nos encontramos actualmente focalizados en obtener la secuencia de dicha glucosidasa mediante el dise帽o de cebadores degenerados, dado que no disponemos a煤n del genoma de I. terr铆cola. La cepa generada ser谩 utilizada en ensayos de microvinificaciones y an谩lisis qu铆mico y sensorial de aromas de los vinos obtenidos. Complementariamente, se propone avanzar en la caracterizaci贸n molecular mediante secuenciaci贸n masiva del genoma de I. terr铆cola. Esto permitir谩 identificar la presencia de otros genes codificantes para beta-glucosidasas as铆 como otras glicosidasas. Asimismo, la interpretaci贸n del genoma permitir谩 identificar otras actividades enzim谩ticas con potencial inter茅s biotecnol贸gico. El proyecto implica el dise帽o y uso racional del potencial existente en la microbiota nativa enol贸gica, integrando conocimientos desde un enfoque multidisciplinario desde las 谩reas de bioqu铆mica, biolog铆a molecular, gen贸mica y qu铆mica de aromas. Los resultados podr铆an generar productos potencialmente transferibles a la industria enol贸gica.Agencia Nacional de Investigaci贸n e Innovaci贸

    Immobilization on biomimetic silica nanoparticles as a highly effective strategy for the stabilization of Issatchenkia orientalis 尾-glucosidase in wine conditions

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    尾-Glucosidases (BGLs) are key enzymes for the hydrolysis of glycosidic aroma precursors of wines. However, BGLs produced by oenological yeasts are often inactive or unstable at typical wine pH values. In this work, different immobilization strategies on biomimetic NPs were tested to enhance the stability of Issatchenkia orientalis BGL and compared with traditional methods on agarose and Eupergit. Immobilization to biomimetic silica NPs by ionic interactions proved to be the most efficient method to achieve enzyme stabilization in model wine at pH 4.0. In particular, the subsequent glutaraldehyde crosslinking, achieved a high immobilization efficiency (71%) with an outstanding stabilization factor of 240-fold with respect to the soluble enzyme. This enzyme derivative preserved practically all the activity (98%) after15 days in model wine supplemented with Muscat glycosides, making possible its application for the release of aroma compounds relevant to the typicity of wine

    Informe final del proyecto: Obtenci贸n de una cepa de Saccharomyces cerevisiae productora de una beta-glucosidasa de Issatchenkia terricola y explotaci贸n del genoma de esta levadura nativa para la identificaci贸n de nuevas enzimas con potencial aplicaci贸n en enolog铆a

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    El desarrollo del aroma del vino depende en gran parte de la existencia durante la elaboraci贸n, de enzimas (glicosidasas) capaces de actuar eficientemente sobre los sustratos glicos铆dicos existentes, generando compuestos vol谩tiles. Estudios previos de nuestro grupo con enzimas aisladas de la microbiota de vi帽edos uruguayos, demostraron que una beta-glucosidasa de la cepa Issatchenkia terr铆cola presenta propiedades muy promisorias en condiciones enol贸gicas y se destaca por impartir caracter铆sticas arom谩ticas propias a los vinos locales. Sin embargo, los bajos niveles producidos por la cepa aut贸ctona constituyen una limitante para la manipulaci贸n y posible aplicaci贸n biotecnol贸gica de dicha glucosidasa. Con el objetivo de clonarla y expresarla en Saccharomyces cerevsiae con mayor rendimiento, nos encontramos actualmente focalizados en obtener la secuencia de dicha glucosidasa mediante el dise帽o de cebadores degenerados, dado que no disponemos a煤n del genoma de I. terr铆cola. La cepa generada ser谩 utilizada en ensayos de microvinificaciones y an谩lisis qu铆mico y sensorial de aromas de los vinos obtenidos. Complementariamente, se propone avanzar en la caracterizaci贸n molecular mediante secuenciaci贸n masiva del genoma de I. terr铆cola. Esto permitir谩 identificar la presencia de otros genes codificantes para beta-glucosidasas as铆 como otras glicosidasas. Asimismo, la interpretaci贸n del genoma permitir谩 identificar otras actividades enzim谩ticas con potencial inter茅s biotecnol贸gico. El proyecto implica el dise帽o y uso racional del potencial existente en la microbiota nativa enol贸gica, integrando conocimientos desde un enfoque multidisciplinario desde las 谩reas de bioqu铆mica, biolog铆a molecular, gen贸mica y qu铆mica de aromas. Los resultados podr铆an generar productos potencialmente transferibles a la industria enol贸gica.Agencia Nacional de Investigaci贸n e Innovaci贸
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