29 septiembre, 2010

Estudio proteómico de la cerveza

Viernes por la noche, te encuentras con tus amigos después del trabajo, que es lo primero que se te viene a la mente... “vamos a tomarnos unas cervecitas”. La cerveza es uno de los productos más antiguos hechos por el hombre y, es además, la tercera bebida más consumida en el mundo (después del agua y del té). Es producido mediante la fermentación de almidones, principalmente derivado de ciertos cereales como el maíz y la cebada, usando cepas especiales de Saccharomyces.

La cantidad de cerveza que se consume es enorme. Sólo en el 2008 se bebieron más de 1800 millones de hectolitros (180 mil millones de litros ó 180,000’000,000L) generando más de $295 mil millones de ingresos. Sin embargo, a pesar de su enorme importancia, es sorprendente que existan pocos estudios acerca de las proteínas residuales presentes en ella. Estas proteínas podrían jugar papeles importantes en el cuerpo, la textura, el aroma y el sabor de la cerveza y dicha información también podrían ser usados por los maestros cerveceros y granjeros para mejorar la calidad de su producto.

En un estudio previo, se lograron recuperar dos tipos de proteína: una proteína transportadora de lípidos-1 (LTP-1) y serpinas del tipo Z; las cuales son muy resistentes al calor y a la proteólisis. Pero, ¿que pasa con aquellas que son más lábiles y menos resistentes a la proteólisis? Un estudio posterior logró identificar siete tipos de proteínas diferentes usando la electroforesis en 2D (dos dimensiones).

La técnica de la electroforesis en dos dimensiones consiste en separar todas las proteínas presentes en un determinada muestra en dos direcciones y con dos técnicas diferentes. En la primera técnica se puede usar una gradiente de pH, donde las proteínas migrarán hasta encontrar el pH donde pierden todas sus cargas y se vuelven más estables (punto isoeléctrico). Una vez separada en una dirección, se pone el capilar con las proteínas separadas en un gel de poliacrilamida y se hace una electroforesis común y corriente, donde las proteínas separadas, se volverán a separar, pero esta vez, en función de su peso molecular. Luego el gel es teñido para evidenciar cada una de las proteínas las cuales aparecerán en forma de puntitos negros.


En este segundo estudio, se identificaron tanto proteínas de la cebada como proteínas de la levadura Saccharomyces. Estas proteínas identificadas estaban conformadas por ciertas amilasas (enzima que degrada el almidón de los cereales y los convierte a glucosa), inhibidores de amilasas y proteínas relacionadas con el estrés abiótico de la planta (proteína Z). En un estudio posterior se identificaron a 12 proteínas diferentes: 8 de la cebada y 4 de la levadura. Sin embargo, todas estas proteínas eran ricas en puentes disulfuro (S-S), o sea, eran también resistentes al calor y la proteólisis.

Con todos estos estudios hubo un problema... El volumen de muestra de cerveza usada era muy pequeña ya que los equipos de laboratorio (equipos de cromatografía, cámaras de electroforesis, espectrómetro de masas) no permiten el uso de grandes volúmenes de muestra para hacer los experimentos. Entonces, ¿que pasaría con aquellas proteínas que se encuentran en una concentración demasiado baja? Si queremos identificarlas, deberíamos tener el volumen suficiente de muestra como para poder colectarlas.

Así fue que científicos italianos del Politécnico y la Universidad de Milano, utilizaron una técnica novedosa que ya había sido empleada anteriormente para estudio proteómicos en muestras con poca abundancia de proteínas, la técnica se llama biblioteca combinatoria de péptidos y ligandos (CPLL); que en términos sencillos consiste de pequeñas perlitas, de pocas micras de diámetro, cubiertas por hexapéptidos (pequeñas cadenas de seis aminoácidos) que actúan como ligandos y capturan aquellas proteínas que se encuentran en poca abundancia.

Así que lo investigadores liderados por la Dra. Elisa Fasoli, emplearon esta técnica para capturar aquellas pequeñas proteínas que se encuentren en pequeña cantidad en una botella de cerveza. Primero compraron en la tienda algunas cervezas, le agregaron PVPP que es un compuesto que atrapa los polifenoles, los cuales dificultan la extracción y purificación de proteínas. Después del tratamiento con PVPP lo centrifugaron y el color de la cerveza cambió considerablemente a un tono mucho más claro y palo rosa. Luego agregaron las perlitas de CPLL para capturar todas las proteínas presentes en la cerveza, después de unas horas, recuperaron las perlas mediante con un papel filtro y mediante un lavado liberaron las proteínas capturadas de las perlas CPLL.

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Una vez recuperadas todas las proteínas le hicieron la electroforesis en 2D. Cada uno de los puntos (“spots”) obtenidos fueron cortados del gel, lavados, purificados mediante cromatografía líquida para luego ser identificados mediante un espectrómetro de masas. Fasoli et al. identificaron 20 proteínas diferentes de la cebada (las más abundantes las serpinas tipo Z y las LTP), 40 de Saccharomyces cerevisiae, uno de S. bayanus y uno de S. pastorianus estos dos últimos usados de manera rutinaria en el malteado de la cerveza. Además, se pudieron identificar dos proteínas del maíz, las cuales lograron sobrevivir a todo el proceso de elaboración de la cerveza.

Sin dudas es un gran trabajo, sobre todo para las personas que están envueltas con el desarrollo de nuevos sabores, texturas y olores de las cervezas tradicionales o las cervezas gourmet, las cuales tienen un alto valor en el mercado. Si bien muchas de estas proteínas se encuentran en trazas, podrían tener un papel importante en el cuerpo de la cerveza, así como en su sabor.

Referencia:

ResearchBlogging.orgFasoli, E., Aldini, G., Regazzoni, L., Kravchuk, A., Citterio, A., & Righetti, P. (2010). Les Maîtres de l’Orge: The Proteome Content of Your Beer Mug Journal of Proteome Research DOI: 10.1021/pr100551n

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