Ese sabor a cereza que disfrutas en los dulces y las gaseosas es probablemente una combinación de compuestos aromáticos y de sabor descubiertos a través del estudio de plantas en laboratorios lejos de los cerezos. Es posible que, junto con el dulce aroma de tu extracto de almendras, sea cortesía de una flor de petunia.
Algunos sabores y aromas son más escurridizos que otros, y un equipo de investigadores de la Universidad de Purdue descubrió recientemente la receta molecular de uno de los compuestos más codiciados por la industria de los sabores:el benzaldehído. Puede que no suene sabroso, pero es clave para algunos de los sabores más populares, como cereza, almendra y frambuesa. Solo es superada por la vainillina en términos de valor económico para la industria alimentaria.
Natalia Dudareva, Profesora Distinguida de Bioquímica en la Facultad de Agricultura de Purdue, y el investigador postdoctoral Xing-Qi Huang usan petunias para descubrir la receta molecular del valioso compuesto de sabor benzaldehído. El compuesto se encuentra en el aroma de muchas frutas, así como en la petunia. Crédito:foto de la Universidad de Purdue/Xing-Qi Huang
"El benzaldehído es lo que da ese agradable aroma a almendras y es parte del aroma de muchas frutas", dijo Natalia Dudareva, profesora distinguida de bioquímica en la Facultad de Agricultura de Purdue, quien dirigió el equipo. “Ese aroma atrae a los polinizadores y, además de esas frutas, se encuentra en otras plantas, incluidas las petunias”.
Los bioquímicos rastrean las recetas moleculares, llamadas vías biosintéticas, que producen estos compuestos y permiten embotellarlos en diferentes sabores para los productos que disfrutamos. Cuando faltan pasos en la receta molecular, se utilizan productos químicos fuera de los procesos naturales en la producción comercial, explicó.
“Cuando se agregan reacciones químicas para llenar los vacíos, puede ser un problema”, dijo Dudareva, quien también es directora del Centro de Biología Vegetal de Purdue. “Es mucho mejor y más seguro usar un camino completamente natural para obtener un compuesto de sabor, pero es difícil descubrir todos los pasos. El benzaldehído tiene una ruta biosintética especialmente desconcertante y no se reveló por completo hasta ahora”.
Natalia Dudareva, distinguida profesora de bioquímica en la Facultad de Agricultura de Purdue, de pie en su laboratorio. Dudareva dirigió un equipo de investigadores que cartografió la vía biosintética del benzaldehído, uno de los compuestos de sabor más valiosos para la industria alimentaria. Crédito:foto de Comunicaciones Agrícolas de Purdue/Tom Campbell
Dudareva y su equipo estudiaron el aroma de las flores de petunia para descubrir la receta molecular del benzaldehído. El trabajo se detalla en un artículo publicado en la revista Nature Communications y una patente sobre el proceso está pendiente.
“El objetivo es encontrar el proceso natural en las plantas, y este descubrimiento lo hace posible para un compuesto de sabor muy importante”, dijo Dudareva. “La alternativa a la síntesis es realmente extraer un compuesto de las plantas, pero de esta manera solo se obtiene el 1,5 % del benzaldehído que se produce en todo el mundo”.
Es probable que la ruta biosintética se transfiera genéticamente a la levadura u otros microbios para incorporarla al proceso de fermentación ampliamente utilizado en la producción de alimentos y bebidas, dijo.
El equipo descubrió que la síntesis de benzaldehído en los pétalos de petunia involucra una enzima que consta de dos subunidades que deben combinarse en cantidades iguales para activarse, dijo Xing-Qi Huang, autor del artículo e investigador postdoctoral en el laboratorio de Dudareva.
Xing-Qi Huang, investigación postdoctoral en el Departamento de Bioquímica de Purdue en la Facultad de Agricultura. Huang se encuentra entre las flores de petunia que usó en su trabajo sobre las vías biosintéticas de los compuestos de sabor y aroma. Crédito:foto de la Universidad de Purdue/Ya Wei
“El gen directamente responsable y la enzima necesaria para la síntesis de benzaldehído eran un misterio”, dijo. "Probamos técnicas más nuevas, pero fue necesario un enfoque clásico para revelarlo".
Esto se debió a la necesidad poco común de la enzima de dos subunidades para funcionar, o estructura heterodimérica, dijo.
Debido a esto, los métodos de análisis anteriores que buscaban un solo componente parecían fallar.
“Estimamos el tamaño de la proteína que estamos buscando además de otras cosas que hemos aprendido sobre la vía”, dijo. “No estábamos encontrando una buena indicación de una sola proteína dentro de esa estimación. Sin embargo, notamos la presencia de dos componentes de la mitad del tamaño de nuestra estimación, y pensamos que tal vez hay dos subunidades”.
Más pruebas proteómicas y genéticas confirmaron su idea y revelaron los genes involucrados. Su trabajo encontró que las subunidades de proteína también tienen una estructura interesante. Forman lo que se llama el pliegue de Rossmann, llamado así por el difunto profesor de Purdue y renombrado biólogo estructural Michael Rossmann.
“Purdue está por toda la petunia”, dijo Dudareva. “Este descubrimiento es el más reciente. Ahora hemos mapeado casi todos los genes y vías responsables de los compuestos del olor de la petunia. Ver también dentro de él proteínas que encarnan una estructura descubierta y nombrada en honor a un miembro de la facultad agrega una conexión especial. Es hermoso.”
Referencia:"Una enzima heterodimérica peroxisomal está involucrada en la síntesis de benzaldehído en plantas" por Xing-Qi Huang, Renqiuguo Li, Jianxin Fu y Natalia Dudareva, 15 de marzo de 2022, Nature Communications .
DOI:10.1038/s41467-022-28978-2
Además de Dudareva y Huang, Renqiuguo Li y Jianxin Fu participaron en la investigación y son coautores del artículo.
La Fundación Nacional de Ciencias (IOS-1655438) y el Instituto Nacional de Alimentos y Agricultura del USDA (Proyecto Hatch número 17784) financiaron esta investigación.
