La producción de diacetilo y acetoína / 2,3-butanodiol es común en las bacterias ácido lácticas (Kandler, 1983). Pero solo se da en un grado significativo cuando existe un exceso de piruvato en la célula en relación con las necesidades de regeneración de NAD+. Esto puede ocurrir de dos formas: que exista en el medio una fuente de piruvato adicional al carbohidrato fermentado o que otro compuesto actúe como aceptor de los electrones del NADH (ver apartado II.5.6). En la leche hay una considerable cantidad de citrato (~1.5 mg/mL), las bacterias lácticas pueden transformar el citrato en piruvato, vía oxalacetato, y producir diacetilo y acetoína (Hugenholtz, 1993). Se ha detectado a-acetolactato como intermediario en cultivos que producen diacetilo y se ha identificado el enzima a-acetolactato sintasa en diversas bacterias lácticas (Hugenholtz, 1993). El a-acetolactato puede dar diacetilo por medio de una descomposición química no enzimática (descarboxilación oxidativa favorecida por aireación y pH bajo) o acetoína por una descarboxilación enzimática catalizada por la a-acetolactato descarboxilasa.
El diacetilo tiene importancia desde un punto de vista tecnológico ya que es uno de los principales compuestos responsables del aroma en productos lácteos fermentados (Marshall & Tamine, 1997). El diacetilo es el responsable del aroma típico a mantequilla y también participa en las características organolépticas del yogur junto al acetaldehído y el lactato. Como consecuencia, se han realizado numerosos experimentos encaminados a aumentar la cantidad de diacetilo producido por las bacterias lácticas. Como la estabilización de la capacidad de utilizar citrato, que normalmente es un carácter plasmídico inestable (Smith et al., 1992) y experimentos de ingeniería metabólica, que han producido cepas de Lactococcus lactis deficientes en la enzima lactato deshidrogenasa o que sobreexpresan el gen als que codifica la a-acetolactato sintasa con la intención de aumentar los niveles de piruvato o a-acetolactato que pueden ser desviados hacia la producción de diacetilo (Platteeuw et al., 1995) o mutantes en la a-acetolactato descarboxilasa de manera que todo el a-acetolactato producido se dirija a diacetilo al bloquear se producción de acetoína (Gasson et al., 1996).
Referencias:
Gasson, M.J., K. Benson, S. Swindell & H. Griffin. 1996. Metabolic enginering of the Lactococcus lactis diacetyl pathway. Le Lait 75:33-40.
Hugenholtz, J. 1993. Citrate metabolism in lactic acid bacteria. FEMS Microbiol Rev 12:165-178.
Kandler, O. 1983. Carbohydrate metabolism in lactic acid bacteria. Antonie van Leeuwenhoek 49:209-224.
Marshall, V.M.E. & A.Y. Tamime. 1997. Physiology and biochemistry of fermented milks. pp. 153-192. In Microbiology and biochemistry of cheese and fermented milk. B.A. Law (ed). Blackie Academic & Professional. London.
Platteeuw, C., J. Hugenholtz, M. Starrenburg, I. van Alen-Boerrigter & W.M. de Vos. 1995. Metabolic engineering of Lactococcus lactis: influence of the overproduction of alpha-acetolactate synthase in strains deficient in lactate dehydrogenase as a function of culture conditions. Appl Environ Microbiol 61:3967-71.
Smith, M.R., J. Hugenholtz, P. Mikoczi, E. Ree, A.W. Bunch & J.A.M. Bont. 1992. The stability of lactose and citrate plasmids in Lactococcus lactis biovar diacetylactis. FEMS Microbiol Lett 96:7-12.