Efecto de la temperatura en el estado redox y la capacidad fermentativa de una levadura termotolerante

Abstract

Yeasts have a wide application in biotechnology, mainly by their fermentative capacity; however, in the fermentation process stressful conditions can be generated, such as temperature increases. This has generated an interest in selecting thermotolerant yeasts that present viability and growth at temperatures ≥40°C, with ethanol production. Oxidative stress is one of the main factors responsible for the damage produced by high temperature. This stress is generated by an increase in reactive oxygen species (ROS), being the mitochondrial electron transport chain (mETC) the main production source in yeast. Like the ROS production, the antioxidant response influences cellular redox status, which is critical for the proper development of cellular processes, and thus for the production of ethanol. Therefore, the objective of this work was to analyze the activity of antioxidant systems and mETC of a thermotolerant yeast, as well as its redox state and fermentative capacity. The yeasts Saccharomyces cerevisiae (MC4) and Kluyveromyces marxianus (OFF1 and SLP1), previously isolated from spontaneous fermentations, were grown at temperatures up to 45°C. K. marxianus SLP1 was identified as thermotolerant, wich showed a higher activity of its antioxidant systems, and lower production of ROS and lipoperoxidation.

Las levaduras tienen una amplia aplicación en la biotecnología, principalmente por su capacidad fermentativa; sin embargo, en el proceso de fermentación pueden generarse condiciones estresantes, como aumentos de temperatura. Lo anterior ha generado un interés por seleccionar levaduras termotolerantes que presenten viabilidad y crecimiento a temperaturas ≥40°C, así como capacidad para producir etanol. El estrés oxidativo es uno de los principales factores responsables del daño producido por la exposición a altas temperaturas. Este estrés es generado por un aumento de las especies reactivas de oxígeno (ERO), siendo la cadena transportadora de electrones mitocondrial (CTEm) la principal fuente productora en levaduras. Al igual que la concentración de ERO, la respuesta antioxidante influye en el estado redox celular, el cual es crítico para el apropiado desarrollo de los procesos celulares y por ende para la producción de etanol. Por lo anterior, el objetivo de este trabajo fue analizar la actividad de los sistemas antioxidantes y la CTEm, así como el estado redox y la capacidad fermentativa de una levadura termotolerante. Las levaduras Saccharomyces cerevisiae (MC4) y Kluyveromyces marxianus (OFF1 y SLP1), previamente aisladas de fermentaciones espontáneas, se crecieron a temperaturas de hasta 45°C. Con los resultados obtenidos se identificó a la levadura K. marxianus SLP1 como termotolerante, con una mayor actividad de sus sistemas antioxidantes y menor producción de ERO y lipoperoxidación.