Trabajo presentado al IX Congreso Nacional de Investigación Enológica (GIENOL) celebrado en Badajoz del 29 de mayo al 1 de junio de 2007.Los compuestos fenólicos influyen en las características sensoriales y nutricionales del vino. La especie Lactobacillus plantarum, modelo de cultivo iniciador en biotecnología de alimentos vegetales, es una de las especies de bacterias lácticas mayoritarias en vino. El estudio pretende analizar la capacidad que presentan varias cepas de L. plantarum para degradar 15 de los compuestos fenólicos mayoritarios presentes en vinos.Este trabajo ha sido realizado gracias a la financiación recibida de los proyectos AGL2005-00470 (CICYT), RM03-002 (INIA) y 07G/0035/2003 (CAM)Peer reviewe

Landete, José María

Muñoz, Rosario

Rivas, Blanca de las

Rodríguez, Héctor

Journal of Food Protection

De Las Rivas, Blanca

Digital.CSIC

Avances en Ciencias y Técnicas EnológicasTransferencia de Tecnología de la Red GIENOL al Sector vitivinícolaM. Ramirez y col. (eds.); Badajoz, 2007ISBN 978-84-690-6060-5Capítulo 1: Microbiología49DEGRADACIÓN DE COMPUESTOS FENÓLICOS PRESENTES EN VINO MEDIANTECEPAS DE Lactobacillus plantarumJosé María Landete, Héctor Rodríguez, Blanca de las Rivas, Rosario MuñozDepartamento de Microbiología, Instituto de Fermentaciones Industriales, CSIC, C/ Juan de la Cierva 3, 28006 Madrid.Tno 91 562 2900. E-mail:jm.landete@ifi.csic.esResumen:Los compuestos fenólicos influyen en las características sensoriales y nutricionales del vino. La especie Lactobacillusplantarum, modelo de cultivo iniciador en biotecnología de alimentos vegetales, es una de las especies de bacterias lácticasmayoritarias en vino. El estudio pretende analizar la capacidad que presentan varias cepas de L. plantarum para degradar 15de los compuestos fenólicos mayoritarios presentes en vinos. Los sobrenadantes de cultivos de L. plantarum crecidos enpresencia de los compuestos fenólicos se analizaron para comprobar su posible degradación, así como para determinar elcompuesto producido. Los resultados obtenidos indican que todas las cepas de L. plantarum presentan un comportamientosimilar y sólo son capaces de metabolizar 7 de los 15 compuestos fenólicos analizados. Tiene especial relevancia ladescarboxilación de algunos ácidos cinámicos (ácido p-cumárico y ácido ferúlico) que originan la formación de vinilfenoles (4-vinilfenol y 4-vinilguayacol, respectivamente), y su posterior reducción, con la formación de etilfenoles. La producción de estosfenoles volátiles tiene una gran influencia en el aroma del vino.Palabras clave: Lactobacillus plantarum; ácidos cinámicos; fenoles volátiles; vinilfenoles; compuestos fenólicos.1. INTRODUCCIÓNLos compuestos fenólicos revisten una gran impor-tancia en enología debido al papel que juegan directamenteo indirectamente sobre la calidad de los vinos. En efecto, sonel origen del color y de la astringencia, además de algunas desus propiedades nutricionales y farmacológicas.La composición fenólica del vino depende de nu-merosos factores entre los que se encuentran la variedad deuva (blanca o tinta), el modo de estrujado, la posible inclu-sión o eliminación antes de la fermentación de los hollejos,semillas y pulpa de la uva (especialmente en las variedadestintas), el tipo de vinificación (temperatura y tiempo de ma-ceración) y el envejecimiento. La composición fenólica tam-bién se modifica durante la fermentación por la actividad delas levaduras las cuales son capaces de metabolizar algunosde los compuestos fenólicos presentes. Y en último término,el contacto del mosto y del vino con la barrica de madera tam-bién contribuye a la presencia de compuestos fenólicos en elvino.El proceso de fermentación produce cambios cuali-tativos y cuantitativos en la composición fenólica del vino. Du-rante la fermentación, los compuestos derivados del ácidohidroxicinámico se hidrolizan a ácido hidroxicinámico libre, elcual se puede después oxidar y convertir en fenoles volátilespor acción de descarboxilasas presentes en las levaduras, oser adsorbidos por las levaduras. Aproximadamente, el27,6% de los ácidos hidroxicinámicos se pierden durante elproceso de vinificación. En la mayoría de los vinos tintos seproduce un segundo proceso fermentativo, la fermentaciónmaloláctica, llevada a cabo por bacterias lácticas. Los com-puestos fenólicos van a influir en el crecimiento de estas bac-terias, y algunos de ellos van a ser degradados por lasbacterias lácticas como consecuencia de su crecimiento en elmosto y vino.La especie de bacteria láctica L. plantarum es elmodelo de bacteria láctica ubicua en sustratos vegetalesricos en compuestos fenólicos. La particularidad metabólicaque presenta L. plantarum para compuestos fenólicos se vetambién reflejada en la observación de que esta especie tieneuno de los genomas más grandes entre las bacterias lácticasposeyendo, por tanto, un alto potencial metabólico. Este es-tudio se ha planteado con objeto de conocer la capcidad deL. plantarum para metabolizar algunos de los compuestos fe-nólicos presentes en el vino.2. MATERIAL Y MÉTODOS2.1. Cepas bacterianasSe estudiaron 4 cepas de L. plantarum aisladas dediferentes orígenes. L. plantarum CECT 748T, suministradapor la CECT y aislada de col fermentada; L. plantarumWCSF1, suministrada por el Dr. M. Kleerebezem (Wagenin-gen Centre for Food Sciences, NIZO Food Research) y ais-lada de saliva; L. plantarum LPT57/1 suministrada por el Dr.J. L. Ruíz-Barba (Instituto de la Grasa, CSIC) y aislada deaceitunas; y L. plantarum RM-76 aislada en el Instituto deFermentaciones Industriales (CSIC) de una muestra de vino.2.2. Ensayo de degradación de compuestos fenólicosLas cepas de L. plantarum se inocularon en elmedio basal descrito por Rozès y Peres [1]. Estos cultivos seutilizaron como inóculos para medios conteniendo compues-tos fenólicos. Los compuestos fenólicos analizados son:ácido gálico (5 mM), ácido protocatéquico (15 mM), tirosol(15 mM), ácido vainillíco (25 mM), catequina (15 mM), epica-tequina (15 mM), quercitina (25 mM), ácido cafeíco (15 mM),Avances en Ciencias y Técnicas EnológicasTransferencia de Tecnología de la Red GIENOL al Sector vitivinícolaM. Ramirez y col. (eds.); Badajoz, 2007ISBN 978-84-690-6060-550ácido siríngico (15 mM), ácido p-cumárico (5 mM), ácido fe-rúlico (15 mM), metil galato (5 mM), ácido cinámico (5 mM),triptofol (5 mM), y ácido salicílico (25 mM). Los compuestosfenólicos se extrajeron con acetato de etilo y se analizaronmediante HPLC.2.3. Análisis mediante HPLCPara la detección de compuestos fenólicos se uti-lizó un equipo cromatográfico (Thermo Electrón) compuestopor una bomba cuaternaria P400 SpectraSYSTEM y un de-tector de diodos UV6000LP. Se utilizó un gradiente de sol-vente A (agua:ácido acético, 98:2) y solvente B(agua:acetonitrilo:ácido acético, 78:20:2) en un cartuchoNova-pack C18 (25 cm x 4.0 mm d.i.) según el método des-crito por Bartolomé y cols. [2].3. RESULTADOS3.1. Degradación de compuestos fenólicos por L.plantarumTodas las cepas de L. plantarum mostraron un com-portamiento similar respecto a su capacidad para degradarlos distintos compuestos fenólicos ensayados, puesto quefueron capaces de degradar las mismos compuestos fenóli-cos. De todos los compuestos ensayados sólo se degradaronel ácido cumárico, ácido caféico, ácido ferúlico, ácido gálico,metil galato, ácido protocatequíco, ácido sinápico. La Figura1 muestra los cromatogramas obtenidos con algunos deestos compuestos.3.2. Compuestos fenólicos originados por elmetabolismo de L. plantarumLas cepas de L. plantarum degradaron algunos delos compuestos fenólicos ensayados originando compuestoscon gran importancia en el aroma, como los etilfenoles.Tal como muestra la Tabla 1, la mayoría de los com-puestos metabolizados por las cepas de L. plantarum son áci-dos los cuales experimentan una descarboxilación, que enalgunos casos va acompañada de una reducción. La Figura2 muestra algunas de las posibles rutas implicadas en la de-gradación de estos compuestos fenólicos.Fig. 1. HPLC cromatogramas que muestran la degradación de algunos de los ácidos fenólicos ensayadosAvances en Ciencias y Técnicas EnológicasTransferencia de Tecnología de la Red GIENOL al Sector vitivinícolaM. Ramirez y col. (eds.); Badajoz, 2007ISBN 978-84-690-6060-5Capítulo 1: Microbiología514. DISCUSIÓNLactobacillus plantarum es capaz de modificar al-guno de los compuestos fenólicos presentes en vino origi-nando compuestos con repercusión en el aroma. En laactualidad, las enzimas implicadas permanecen sin caracte-rizar, a excepción de una descarboxilasa de ácidos fenólicos(PDC) que ha sido descrita previamente [3].5. BIBLIOGRAFÍA1. ROZÈS, N.; PERES, C. 1998. Effects of phenolic com-pounds on the growth and the fatty acid compositionof Lactobacillus plantarum. Appl Microbiol Biotechnol49, 108-111.2. BARTOLOMÉ, B.; PEÑA-NEIRA, A.; GÓMEZ-CORDO-VÉS, M. C. 2000. Phenolics and related substances inalcohol-free beers. Eur Food Res Technol 210, 419-423.3. CAVIN, J.-F.; BARTHELMEBS, L.; DIVIES, C. 1997. Mo-lecular characterization of an inducible p-coumaricacid decarboxylase from Lactobacillus plantarum.Appl Environ Microbiol 63, 1939-19446. AGRADECIMIENTOSEste trabajo ha sido realizado gracias a la financia-ción recibida de los proyectos AGL2005-00470 (CICYT),RM03-002 (INIA) y 07G/0035/2003 (CAM).Fig. 2. Posibles rutas implicadas en la degradación decompuestos fenólicos por L. plantarumFig. 2. Posibles rutas implicadas en la degradación decompuestos fenólicos por L. plantarum

Degradación de compuestos fenólicos presentes en vino mediante cepas de Lactobacillus plantarum

Disposal of the waste from wine production has long been a problem for wineries, mainly because of the presence of
phenolic compounds. In this study, we analyzed the antimicrobial activities of 10 wine phenolic compounds against Lactobacillus
plantarum strains. Inhibition increased in this order: catechin   gallic acid   epicatechin   salicylic acid   methyl
gallate   caffeic acid   ferulic acid   tryptophol   p-coumaric acid. The obtained results indicated that L. plantarum is
able to grow in the presence of high concentrations of some wine phenolic compounds. Of the 10 compounds analyzed, only
the hydroxycinnamic acids, gallic acid, and methyl gallate were metabolized by the four L. plantarum strains studied. Results
also revealed that 4-vinylphenol and 4-vinylguaiacol are originated from p-coumaric and ferulic acids. These phenolic compounds
are valuable intermediates in the biotechnological production of new fragrances. In addition, gallic acid and its ester,
methyl gallate, are metabolized to produce the powerful antioxidant pyrogallol. Therefore, it might be possible to use L.
plantarum strains to obtain high-added-value antioxidants from the degradation of phenolic compounds found in wine wastesThis work was supported by grants AGL2005-00470 (Comisión Interministerial
de Ciencia y Tecnologı´a), RM03-002 (Instituto Nacional de
Investigacio´n Agraria y Alimentaria), FUN-C-FOOD Consolider 25506
(Ministerio de Educacio´n y Ciencia), and S-0505/AGR/000153 (Comunidad
Autónoma de Madrid). We thank C. Gómez-Cordovés her help with
the HPLC analysis. The technical assistance of M. V. Santamaría is greatly
appreciated. J. M. Landete and H. Rodríguez are recipients of a postdoctoral
fellowship from the Ministry of Education and Science (Spain) and
a predoctoral fellowship from the I3P-CSIC, respectively.Peer reviewe

High-added value-antioxidants obtained from the degradation of wine phenolics by Lactobacillus plantarum

José María Landete

Héctor Rodríguez

Blanca De Las Rivas

Rosario Muñoz

Crossref

High-Added-Value Antioxidants Obtained from the Degradation of Wine Phenolics by Lactobacillus plantarum

Degradación de compuestos fenólicos presentes en vino mediante cepas de Lactobacillus plantarum

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