El ácido lactobacílico (), ácido fitomónico o ácido 10-(2-hexilciclopropil) decanoico, es un compuesto químico natural del grupo de los ácidos grasos. Otros sinónimos son ácido lactobacilo y ácido fitomónico. Las sales se llaman lactobacilatos. Una característica especial es el anillo de ciclopropano en la cadena de carbono. Además, el ácido lactobacílico con 19 átomos de carbono pertenece a los ácidos grasos con un número impar de átomos de carbono.

Este ácido graso se detectó en la década de 1950 en bacterias del género Lactobacillus, pero también se encuentra en otras numerosas especies bacterianas. La biosíntesis bacteriana del ácido lactobacilo se produce a partir del ácido cis-vaccénico (ácido cis-11-octadecenoico), un ácido graso insaturado que tiene un átomo de carbono menos. Las bacterias en un cultivo por lotes forman el ácido graso al final de la fase exponencial de crecimiento o al principio de la fase estacionaria de crecimiento. Estudios previos muestran que la biosíntesis y el almacenamiento del ácido lactobacílico en la membrana celular están asociados a un efecto protector de las células bacterianas, sin que se haya aclarado de forma concluyente el mecanismo exacto. En bacteriología, el ácido graso sirve principalmente para fines analíticos, por ejemplo en la identificación de bacterias.

Historia

Descubrimiento En la década de 1950, un grupo de trabajo de la Universidad de Pittsburgh llevó a cabo una investigación sobre las bacterias del género Lactobacillus, que requieren biotina como factor de crecimiento. Ya se había demostrado anteriormente que ésta no es necesaria para el crecimiento de las bacterias si, en su lugar, hay ciertos ácidos grasos en el medio nutritivo. En el estudio de la influencia de la biotina en el metabolismo de los ácidos grasos, los investigadores se concentraron primero en la especie Lactobacillus arabinosus, que está catalogada como Lactobacillus plantarum según la sistemática actual. Cultivaron las bacterias en un medio nutritivo semisintético, cosecharon las células y extrajeron los lípidos «libres» con acetona y éter dietílico. Esta fracción constituye aproximadamente el 20 % de los lípidos totales. Para obtener los lípidos «ligados», se llevó a cabo una hidrólisis ácida, en la que se liberaron los ácidos grasos ligados en forma de ésteres y se extrajeron también con éter dietílico.K. Hofmann, R. A. Lucas, S. M. Sax: The chemical nature of the fatty acids of Lactobacillus arabinosus. In: The Journal of Biological Chemistry. Band 195, Nr. 2, April 1952, S. 473–485, PMID 14946156.

Los ácidos grasos fueron metilados con diazometano hasta obtener los ésteres metílicos y separados según sus puntos de ebullición mediante destilación fraccionada. Basándose en la curva de destilación, se esperaba la presencia de ésteres de los ácidos grasos C16, C18 y C19. El ácido graso obtenido de la fracción C19 tenía un punto de fusión de 28-29 °C tras la purificación por recristalización. El compuesto se investigó mediante numerosos métodos físicos y químicos y su fórmula molecular se determinó como C19H36O2. En 1950, este fue el segundo ácido graso con 19 átomos de carbono que se aisló de microorganismos. Ya en 1929 se descubrió el ácido tuberculoesteárico (fórmula molecular C19H38O2), aislado del patógeno de la tuberculosis Mycobacterium tuberculosis. Por analogía con su nombre, los bioquímicos sugirieron el nombre inglés lactobacillic acid, ya que el ácido graso procedía de una especie de Lactobacillus. El ácido lactobacilo también puede aislarse de Lactobacillus casei.K. Hofmann, S. M. Sax: The chemical nature of the fatty acids of Lactobacillus casei. In: The Journal of Biological Chemistry. Band 205, Nr. 1, November 1953, S. 55–63, PMID 13117883. En la publicación, los científicos destacaron el impacto de su descubrimiento, que contradecía la opinión de entonces de que en la naturaleza sólo se encontraban ácidos grasos con un número par de átomos de carbono.K. Hofmann, R. A. Lucas, S. M. Sax (1952): The chemical nature of the fatty acids of Lactobacillus arabinosus. S. 473–485, hier S. 484.

Estructura izquierda|miniaturadeimagen| Esquema de reacción para la hidrogenación del ácido lactobacílico: La hidrogenación del ácido lactobacílico (1) con hidrógeno (H2) da varios productos de hidrogenación: la ruptura del enlace 1 (rojo) conduce al ácido nonadecanoico (2), la ruptura del enlace 2 (azul) o 3 (verde) conduce a una mezcla de ácidos metiloctadecanoicos (3), (4). Los lípidos «libres» y «ligados» no difieren significativamente en su composición de ácidos grasos. Además del ácido lactobacilo, con una cuota del 31 %, también están presentes el ácido palmítico (C16:0), el ácido esteárico (C18:0) y el ácido cis-vaccénico (C18:1 cis-11), con una cuota del 37 y 2 y 20 %, respectivamente. Los resultados de las pruebas del ácido graso recién descubierto mostraron que se trata de un ácido graso saturado. Es estable a los agentes oxidantes que reaccionarían con un doble enlace en la cadena de carbono. Sin embargo, al reaccionar con bromuro de hidrógeno (HBr), se produce una adición de HBr en la molécula. La hidrogenación también es posible, produciendo varios ácidos grasos isoméricos con la fórmula molecular C19H38O2, uno de los cuales podría identificarse como ácido nonadecanoico.El otro compuesto es un ácido graso de cadena ramificada con un grupo metilo como rama (ácido metiloctadecanoico), aunque en ese momento los científicos no pudieron distinguir si había uno o más isómeros del mismo. A partir de los resultados de los métodos químicos y físicos (espectroscopía infrarroja y difracción de rayos X) para la elucidación de la estructura, se propuso como estructura un ácido graso saturado con un anillo de ciclopropano en la cadena de carbono. El anillo de ciclopropano reacciona con el bromuro de hidrógeno en la apertura del anillo y también con el hidrógeno durante la hidrogenación (comparar la figura del esquema de reacción), sin que exista un doble enlace.

miniaturadeimagen| Fórmula estructural propuesta para el ácido lactobacílico (1953) Tras el descubrimiento del ácido lactobacílico en los lípidos de Lactobacillus arabinosus, el grupo de investigación de Klaus Hofmann continuó sus investigaciones sobre Lactobacillus casei y también pudo aislar el ácido graso de sus lípidos. Por comparación con los ácidos grasos producidos sintéticamente, pudieron determinar la posición del anillo de ciclopropano y propusieron el nombre de ácido 11,12-metilenoctadecanoico (en inglés: 11,12-methyleneoctadecanoic acid), sin comprometerse con el estereoisomerismo de la estructura. La designación metileno se refiere al grupo metileno y también puede utilizarse para los miembros del anillo en los cicloalcanos. Los números sirven como localizadores y describen dónde se encuentra el anillo de ciclopropano. Visto desde el grupo carboxílico, los átomos de carbono en las posiciones 11 y 12 forman parte del anillo de ciclopropano, cuyo tercer átomo de carbono, junto con los átomos de hidrógeno unidos a él, se incluye en el nombre como metileno.

miniaturadeimagen| Isomería cis-trans del ácido lactobacílico; arriba el isómero cis, debajo el isómero trans Visto desde el anillo de ciclopropano, hay diferentes sustituyentes en cada uno de los dos átomos de carbono, lo que da lugar a un isomerismo cis-trans (comparar la figura). Los sustituyentes pueden estar en el mismo lado (cis) o en lados diferentes (trans) del enlace del anillo. Al principio, Hofmann y col. no pudieron aclarar qué estructura estaba realmente presente cuando la descubrieron. Sin embargo, en 1954 se planteó la hipótesis de la presencia del isómero cis.K. Hofmann, C. Panos: The biotin-like activity of lactobacillic acid and related compounds. In: The Journal of Biological Chemistry. Band 210, Nr. 2, Oktober 1954, S. 687–693, PMID 13211606. Un grupo de investigación canadiense lo confirmó en 2005. Una descripción precisa de la disposición espacial de los sustituyentes es posible con la ayuda de las reglas de Cahn-Ingold-Prelog, según la cual la configuración absoluta de la molécula se da como 11R,12S.L. J. Stuart, J. P. Buck u. a.: Configurational analysis of cyclopropyl fatty acids isolated from Escherichia coli. In: Organic Letters. Band 8, Nr. 1, Januar 2006, S. 79–81, . PMID 16381572. El nombre (11R,12S)-ácido metilenoctadecanoico derivado de éste se utiliza comúnmente, aunque no corresponde a las recomendaciones de la nomenclatura de la IUPAC. Para la denominación sistemática del ácido lactobacílico, la configuración absoluta se da a partir del anillo de ciclopropano, con un sustituyente C6 (grupo hexilo) y un sustituyente C10 que contiene el grupo carboxi (ácido decanoico), dando lugar al ácido 10-[(1R,2S)-2-hexilciclopropil]decanoico.

El nombre derivado (11 R ,12 S)-ácido metilenoctadecanoico es común,A. Brower, N. Lucero u. a.: Newly identified variability in Brucella canis fatty-acid content is associated with geographical origin. In: Epidemiology and Infection. Band 141, Nr. 4, April 2013, S. 852–858, . PMID 23174310. incluso si no corresponde a las recomendaciones de la nomenclatura IUPAC. Para la denominación sistemática del ácido lactobacílico, la configuración absoluta se da a partir del anillo de ciclopropano, con un sustituyente C 6 (grupo hexilo) y un sustituyente C 10 que contiene el grupo carboxi (ácido decanoico), de modo que se tiene ácido 10-[(1R, 2S)-2-hexilo ­ ciclopropilo] ­ decanoico.

Etimología Ácido lactobacilico es una traducción del término inglés lactobacillic acid, que los científicos propusieron cuando se descubrió este ácido graso (1950) en una especie de Lactobacillus. Ya en 1938, otro grupo de investigadores aisló un ácido graso inusual de la bacteria Agrobacterium tumefaciens (entonces llamada Bacterium tumefaciens o Phytomonas tumefaciens)E. Chargaff, M. Levine: The Lipids of Bacterium tumefaciens. In: The Journal of Biological Chemistry. Band 124, 1938, S. 195–205. y lo llamó ácido fitomónico (en inglés: phytomonic acid) por su nombre genérico. Según los conocimientos de los científicos de la época, este ácido graso saturado tenía la fórmula molecular C20H40O2. La estructura propuesta era un ácido graso de cadena ramificada con un grupo metilo como rama, el ácido metilnonadecanoico.S. F. Velick, R. J. Anderson: The chemistry of Phytomonas tumefaciens: II. The composition of the acetone-soluble fat. In: The Journal of Biological Chemistry. Band 152, 1944, S. 523–531, online. Sin embargo, K. Hofmann y col. pudieron demostrar en 1955 que este compuesto aislado de Phytomonas tumefaciens era efectivamente ácido lactobacílico. Según ellos, la sustancia examinada originalmente estaba contaminada.K. Hofmann, F. Tausig: On the identity of phytomonic and lactobacillic acids; a reinvestigation of the fatty acid spectrum of Agrobacterium (Phytomonas) tumefaciens. In: The Journal of Biological Chemistry. Band 213, Nr. 1, März 1955, S. 425–432, PMID 14353943. Las denominaciones ácido lactobacílico y ácido fitomónico se utilizan tanto para el compuesto con y sin especificar la configuración absoluta.

Presencia

Presencia de ácido lactobacílico