Las plantas sintetizan y emiten grandes cantidades de "compuestos orgánicos volátiles, que se liberan de muchos tejidos como hojas, frutos, flores y raíces.
Estas moléculas se sintetizan a partir de metabolitos primarios como carbohidratos, aminoácidos y, en particular, ácidos grasos insaturadosAdemás, se caracterizan, a temperatura ambiente, por tener puntos de ebullición bajos y presiones de vapor elevadas (por lo tanto, muy volátiles).
Entre estas sustancias, algunas se derivan de ácidos grasos, en particular, deácido linoleico e linolénico; los que provienen de hojas verdes (acrónimo GLV, volátiles de hoja verde), están formados por compuestos, en cadena lineal, con seis átomos de carbono (C6) y con grupos funcionales aldehído, alcohol y éster.
Las plantas, cuando no están estresadas, liberan sólo cantidades infinitesimales de GLV, mientras que las sintetizan rápidamente, de hecho, en unos pocos segundos, después del estrés. daños mecanicos, De infección bacteriana o hongos o desde estrés abiótico como el calor, la luz intensa, la sequía o el contacto con metales pesados [1].
Estas moléculas volátiles se producen por la oxidación de ácidos grasos, a través de la vía enzimática. lipooxigenasa (acrónimo SALMÓN AHUMADO, el acrónimo de cascada enzimática: Camino Lox) y la rama de la enzima 13-hidroperóxido-liasa (13-HPL), que con posteriores intervenciones de otras enzimas, conducen a la formación de aldehídos (saturados e insaturados), de alcoholes y finalmente de esterificación.
Este mecanismo de formación de aromas es común a lo que ocurre, en unos instantes, durante la fase prensado de aceitunas, aromas que luego determinan la fragancia del aceite [2].
La fracción volátil de aceite de oliva virgen extra (AOVE) está formado por una mezcla compleja de más de 200 compuestos, que en conjunto contribuyen a definir su perfil olfativo [3, 4], entre estos los GLV son los más importantes tanto desde el punto de vista cuantitativo como cualitativo. Particularmente importante es el contenido de aldehído (E)-2-hexenal (almendra amarga, manzana verde, hierba cortada), que representa más del 50% de la fracción volátil del AOVE.
La enzima LOX se libera de las células de la pulpa del fruto para producir, a partir del ácido linolénico, elácido traumático, como hormona vegetal que induce la curación del daño tisular [4]. Por tanto el aroma del aceite es consecuencia de la respuesta al daño celular producido por la trituración.
La enzima lipoxigenasa cataliza laoxidación de ácidos grasos en una posición precisa de la cadena de carbono (la llamada regioespecificidad), es decir, tanto en carbono C9 (9-LOX) o sobre carbono C13 (13-LOX) del esqueleto carbonado del ácido graso poliinsaturado.
Esta acción oxidativa conduce a la formación de 13-hidroperóxidos, posteriormente escindido heterolíticamente por 13-HPL en aldehídos C6 (frutado, herbáceo, verde, hierba cortada, almendro, manzana verde, tomate, hoja…).
Después el aldehídos C6 son reducidos por enzimas alcohol deshidrogenasa (ADH) para formar el alcoholes C6 (herbáceo-frutal, manzana madura, aromática, hoja...), que finalmente pueden esterasarse con derivados de acil-CoA en una reacción catalizada por enzimas alcohol aciltransferasa (AAT) en esterificación (afrutado, floral, fresa, manzana, plátano, hoja verde…) [2].
El olivo tiene cuatro genes LOX: dos genes que codifican isoformas que muestran estrictamente actividad 13-LOX (Oe1LOX2 y Oe2LOX2), con localización en cloroplastosy dos genes LOX que codifican isoformas citosólico que exhiben principalmente actividad 9-LOX (Oe1LOX1 y Oe2LOX1).
Los cuatro genes LOX están presentes en el mesocarpio de la drupa y en los tejidos de las hojas, con una mayor implicación del gen Oe2LOX2 (actividad 13-LOX) en la síntesis de compuestos volátiles del AOVE [5].
Hasta ahora se ha caracterizado, en el olivo, un solo gen HPL (OeHPL) que codifica para una proteína con actividad enzimática (cuya actividad óptima es a 15°C) con una supuesta localización en los cloroplastos y una especificidad para 13-hidroperóxidos (13-HPL), esto explica la ausencia de compuestos volátiles C9 en el aroma del aceite de oliva [6].
Il gen HPL se expresa en las hojas y mesocarpio de la drupa del olivo, mostrando un ligero y significativo pico al inicio de la maduración del fruto. Además, este gen del olivo parece estar implicado en la respuesta a varios estrés abiótico e infestaciones de Bactrocera oleae.
Investigadores españoles [7] han demostrado que la actividad del gen, y de la enzima 13-HPL, es esencial para crecimiento y desarrollo normales del olivo. La razón podría ser el papel que juega la enzima en la eliminación de hidroperóxidos de ácidos grasos poliinsaturados que son toxico para la planta. De hecho un exceso de derivados de hidroperóxido en los tejidos de la planta afecta su crecimiento.
Cerezoi S. y colaboradores han demostrado que, si el gen HPL está “silenciado”, los aromas 'nota verde' o 'afrutado' o 'atributo verde' del aceite no se forman ni en las hojas del olivo ni siquiera en el aceite elaborado a partir de las aceitunas; además, han documentado que sin la presencia de el gen, la planta se ve afectada negativamente durante su crecimiento y desarrollo.
Además, cuando el gen 13-HPL llega silenciado, también se produce una alteración drástica en la composición de las moléculas volátiles, con una fuerte reducción del contenido de compuestos volátiles con 6 átomos de carbono pero también con un aumento de compuestos volátiles con 5 átomos de carbono.
En ausencia de HPL, los pentendímeros y las moléculas saturadas e insaturadas con 5 átomos de carbono se forman mediante una rama adicional de la vía LOX.
LOX también catalizaría, después de la formación dehidroperóxido, su escisión mediante radicales 13-alquilo y radicales penteno estabilizados. Estos radicales sufrirían una posterior escisión β, n.en enzimático, homolíticamente para formar pentendímeros (hidrocarburos C10) o reaccionar con un radical hidroxilo para producir moléculas volátiles C5, alcoholes tales como 2-penten-1-ol, 1-penten-3-ol, aldehídos tales como 2-pentenal y cetonas tales como 1-penten-3-ona.
La investigación del grupo de Cerezo S. representa un estudio de “genómica funcional”, que confirma el papel fisiológico de los genes vinculados a la calidad del aceite de oliva y tenía como objetivo evaluar el efecto de sobreexpresión (3 veces mayor actividad en las hojas en comparación con el control) y del silenciando del gen 13-HPL, implicado en la generación de compuestos volátiles, sobre el perfil de las hojas de olivos transgénicos. Además, también se evaluó el efecto de la manipulación genética sobre el crecimiento y desarrollo de las plantas.
Estas manipulaciones genéticas podrían generar nuevos cultivaresr de olivos con niveles de expresión/actividad modificados con respecto a genes/enzimas específicos de la vía LOX presentes en el fruto para mejorar algunos compuestos volátiles deseados.
De hecho, la mejora de la enzima 13-HPL, la reducción de las actividades de la alcohol deshidrogenasa (ADH) y la alcohol acil transferasa (AAT) podrían usarse para aumentar el aroma "verde", mientras que un aumento en la actividad de la AAT para aumentar el sabor afrutado. aroma [8].
[1] Ameye M. et al., 2018. Producción de volátiles de hojas verdes por parte de las plantas: un metanálisis. Nuevo Phytol., 220; 666-83.
[2] Vujovic A. 2020. El aceite de oliva entre la historia y la ciencia. pág. 318-328; Editorial Tozzuolo, Perugia.
[3] Angerosa F. et al., 2000. Notas de olor del aceite de oliva virgen: sus relaciones con los compuestos volátiles de la vía de la lipoxigenasa y los compuestos secoiridoides. Química de los Alimentos, 68; 283-87.
[4] Laudadio M., Angerosa F. 2020. Aceite divino regalo. Pág. 107-112; Ediciones Nuevo Mundo. Pescara.
[5] MN Padilla MN et al. 2009. Caracterización funcional de dos genes de 13-lipoxigenasa del fruto del olivo en relación con la biosíntesis de compuestos volátiles del aceite de oliva virgen. J. Agrícola. Química de los Alimentos, 57; 9097-107.
[6] Peres F. et al. 2017. Influencia de las enzimas y la tecnología en la composición del aceite de oliva virgen. Reseñas críticas en ciencia de los alimentos y nutrición. 57,14; 3104-26.
[7] Cerezo S. et al. 2021. La modificación de la expresión de 13-hidroperóxido liasa en el olivo afecta el crecimiento de las plantas y produce un perfil volátil alterado. Ciencia vegetal 313:111083. https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2021.111083.
[8] JJ Salas JJ 2004. Caracterización de la alcohol aciltransferasa del olivo. J. Agrícola. Química de los Alimentos, 52; 3155-58.
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