Bacterias lácticas: su uso en biocontrol y en la producción de metabolitos de importancia industrial.

Raúl R. Raya25-Oct-2012CEBAU-Mincyt-MEC Bs Aires

Cocos o Bacilos Gram (+)

Aerotolerantes

Metabolismo fermentativo

Exigentes nutricionalmente

Gran adaptación fisiológica

Capacidad de colonizar diversos

ecosistemas

GRAS (Generally Recognised as Safe)

Microorganismos de Grado Alimenticio

(MGA)

BACTERIAS LACTICASBACTERIAS LACTICASBACTERIAS LACTICASBACTERIAS LACTICAS

Salud Humana y

animal

Probióticos

Prebióticos

Simbióticos

Vectores de vacunas

Alimentos

Cultivos Iniciadores

Cultivos protectores

BAL

Leche de vaca, cabra, búfala

y de pequeños rumiantes

Leche de soja

Masa panaria

NovedososFuncionales

Tradicionales

Quesos

Yogurt

Vinos y jugos de frutas

Embutidos

Bebidas fermentadas

Huésped Huésped humanohumanoTracto digestivo

Sistema inmune

Tracto urogenitalCavidad oral

Tracto respiratorioMetabolismo intermedio

Huésped Huésped animalanimalBovinos,

Caprinos,

Aves,

Porcinos

Pequeños rumiantes

Acuicultura

Bacterias lácticasBacterias lácticas

CENTRO DE REFERENCIA PARA CENTRO DE REFERENCIA PARA LACTOBACILOSLACTOBACILOS

(CERELA- CONICET)(CERELA- CONICET)

Chacabuco 145Chacabuco 145

San Miguel de Tucumán- TucumánSan Miguel de Tucumán- TucumánWeb: www.cerela.org.arWeb: www.cerela.org.ar

1976

DESARROLLOS y TRANSFERENCIA DE TECNOLOGIA

CREACION DE UNA COLECCIÓN DE CULTIVOS DE BAL

FORMACION DE RECURSOS HUMANOS doctorados- UNT - regional

CENTRO DE REFERENCIA PARA LACTOBACILOS (CERELA)

1976 – 2012

Investigadores: 33

Profesionales y Técnicos: 18

Estudiantes de Doctorado y Post-

Doc: 33

Estudiantes de Graduación: 23

COLECCIÓN DE CULTIVOS DE BACTERIAS LACTICAS COLECCIÓN DE CULTIVOS DE BACTERIAS LACTICAS

1200 CEPAS1200 CEPAS

COLECCION DE CULTIVOS: COLECCION DE CULTIVOS: “CRL”“CRL”

Tecnología y Tecnología y DesarrolloDesarrollo

Biología MolecularBiología MolecularEcofisiología Ecofisiología MicrobianaMicrobiana

InmunomicrobiologíaInmunomicrobiología

Microbiología Microbiología PreventivaPreventiva

MetabolismMetabolismoo

Bioquímica Bioquímica ClínicaClínica

Desarrollos tecnológicos en el mercado

Leche fermentada bioterapéutica - SANCOR-BIO (1995) y SANCOR-BIO fructanos

Lactobacillus casei

L. acidophilus

Restaurador de la microflora intestinal – BIOFLORA (2001)

Lactobacillus casei Lactobacillus plantarum

Enterococcus faecalis

Bifidobacterium breve

HOY...

Min. Desarrollo Social, Min. Educación, Min. Salud Pública, SIDETEC

•90.000 niños

• 60 escuelas

Seguridad

+

Calidad

BiocontrolBiocontrol

BACTERIAS LACTICASBACTERIAS LACTICAS

Metabolitos antimicrobianosMetabolitos antimicrobianos

(Bacteriocinas)(Bacteriocinas)

Cultivos bioprotectoresCultivos bioprotectores

Metabolitos antimicrobianos producidos por Bacterias LácticasMetabolitos antimicrobianos producidos por Bacterias Lácticas

MetabolitoMetabolito ObjetivoObjetivo

-Acidos orgánicos

ac láctico/ac acético Gram (-); Clostridium; hongos/lev

-H2O2 patógenos/contamin Gram (+)

-Bajo Peso Molecular

Reuterina; fenilacético bacterias/hongos y levaduras

diacetilo; acidos grasos

-Bacteriocinas

Sustancias bacterianas de síntesis ribosomal (naturaleza proteica) y capaces de inhibir el

crecimiento de organismos relacionados

Bacteriocinas Bacteriocinas Lactocina 705Lactocina 705

Antilisteria 705Antilisteria 705

Mundticina 35 Mundticina 35

oSobre-expresión de genes de bacteriocinas (L. curvatus, Enterococcus mundtii)

oRegulación de los promotores divergentes que controlan la expresión del sistema lactocina Lac705

o Caracterización de la estructura del plásmido pRC18 L. curvatus Sac7

o Caracterización de nuevos péptidos antimicrobianos

o Estrategias de aplicación de bacteriocinas en modelos experimentales

Efecto de Lactocin 705

sobre L. plantarun

1

Plásmido RC

18107bp

pRC18

18.101 bp

LACTOCIN 705LACTOCIN 705

ENTEROCIN CRL35ENTEROCIN CRL35

Activas frente a Activas frente a patógenos patógenos

alimentarios alimentarios

Modelos Modelos experimentalesexperimentales

Alimento fermentado tipo salame

Listeriosis en ratón

Péptidos con potencialidad tecnológica para industrias alimenticias y farmaceúticas

Investigación y Desarrollo

CULTIVOS CULTIVOS BIOPROTECTORESBIOPROTECTORES BACTERIOCINASBACTERIOCINAS

Organismo Organismo bacteriocinogénicobacteriocinogénico

Sustancia Sustancia antimicrobianaantimicrobiana

Bacteriocina concentrada/

Semipurificada/ Purificada/

Sintética

Producción in situ Producción ex situ

Producción en el alimento

Estrategias de aplicación .....Estrategias de aplicación .....

Dra. Graciela Vignolo vignolo@cerela.org.ar

Vida de estante de carne envasada al vacío

Films bioactivos con bacteriocinas L. curvatus CRL 705

BAL PRODUCTORAS DE BACTERIOCINAS. CULTIVOS BIOPROTECTORES

(algunos) Metabolitos producidos por (algunos) Metabolitos producidos por Bacterias LàcticasBacterias Làcticas

BacteriocinasBacteriocinas

ManitolManitol

Vitamina B12 y Vitamina B12 y riboflavinariboflavina

Pèptidos bioactivos Pèptidos bioactivos

Manitol es un poliol natural con poder edulcorante de bajas Manitol es un poliol natural con poder edulcorante de bajas calorías, aplicable para productos alimenticios para calorías, aplicable para productos alimenticios para pacientes diabéticospacientes diabéticos

Por sus propiedades físico-químicas se lo usa en diversas Por sus propiedades físico-químicas se lo usa en diversas industriasindustrias

Aplicación Aplicación IndustrialIndustrial

- Alimentos: poder edulcorante (E421 en EU) y - Alimentos: poder edulcorante (E421 en EU) y propiedades refrescantes [propiedades refrescantes [HH (+)] (+)]

- Farmacéutica: excipiente, enmascarar sabores - Farmacéutica: excipiente, enmascarar sabores desagradablesdesagradables

- Médica: - Médica: OsmitrolOsmitrol, potente diurético osmótico, , potente diurético osmótico, edemas cerebrales, disminución de presión edemas cerebrales, disminución de presión intraocular, prevenir fallas renales, vasodilatadorintraocular, prevenir fallas renales, vasodilatador

Producción de Manitol por Bacterias LácticasProducción de Manitol por Bacterias Lácticas

Producción industrial actual (química): hidrólisis catalítica de mezcla de glucosa y fructosa (bajo rendimiento, prod.

concomitante de sorbitol)

Biotecnológica a través de fermentaciones: BAL heterofermentativasBiotecnológica a través de fermentaciones: BAL heterofermentativas

Lactobacillus reuteriLactobacillus reuteri CRL 1101 candidata para la producción de CRL 1101 candidata para la producción de manitol como ingrediente o producción in situ en alimento manitol como ingrediente o producción in situ en alimento

fermentado enriquecido en manitolfermentado enriquecido en manitolDra. FERNANDA MOZZI, Dra. FERNANDA MOZZI, fmozzi@cerela.org.arfmozzi@cerela.org.ar

Proteínas de leche

Principal fuente de péptidos bioactivos

Péptidos Bioactivos

ehebert/cerela.org.ar

Péptidos Bioactivos

ehebert/cerela.org.ar

Proteólisis - BAL

AlimentoIntestino

Casein-fosfopéptidos

Péptidos opioides

Sistema digestivo

Péptidos opioides

sistema nervioso

Péptidos antihipertensivos

Péptidos antitrombóticos

Sistema cardiovascular

Antimicrobianos

Inmunomoduladores

defensa del organismo

Actividad Analgésica

Sedación

Inducción del sueño

Modulan velocidad de tránsito

Retardan el vaciado gástrico

Péptidos Bioactivos

Péptidos Bioactivos

Reducción de colesterol y triglicéridos y aumento la relación HDL/LDL

38 y 25 % de reducción colesterol en trat. terapéutico y preventivo, respectivamente

FONARSEC 2011 (Alimentos hipolipemiantes)

Producción de Vitamina B12 (Patente nro p040103130) en matriz alimentaria

Actividad biológica comprobada mediante ensayos in vivo

Propiedades tecnológicas óptimas

Elevada biomasa en medios económicos

Capacidad de adaptación a diferentes sustratos

Altamente resistente a barreras naturales y de procesos

Cultivos lácticos con propiedades probióticas específicas

Regulación de dislipemias

Producción de vitamina B12 Dras. Graciela Font de Valdez y María Pía Taranto

E-mail: gfont@cerela.org.ar; ptaranto@cerela.org.ar

Pseudocereales QUINOA AMARANTO

Granos de origen andino de elevado valor nutricional

Proteínas ricas en lisina, metionina y cisteína50-60% Almidón y 5-8 % de grasas saludablesNo contienen gluten Aptos para celíacosRicas en vitaminas y minerales (calcio, hierro y fósforo)

Objetivos: evaluar las características funcionales de la microbiota láctica presente en quinoa y amaranto provenientes del NOA.La propuesta tiende a rescatar los mencionados cultivos ancestrales andinos, en vías de extinción, a fin de ser utilizados como materias primaspara el diseño de nuevos alimentos diferenciados con elevado contenido de compuestos bioactivos, valor nutricional y /o bioingredientes.

Dra Graciela Rollán - rollan@cerela.org.ar

Optimización de alimentos fermentados base soja

Bacterias lácticas

L. plantarum, L. fermentum

Bifidobacterias

B. longum

Reducción de factores anti-nutricionalesReducción de factores anti-nutricionales

Propiedades funcionales ProbióticosPropiedades funcionales Probióticos

Reducción de galactosacáridos (-gal)

(flatulencia)

Bacterias lácticas y Bifidobacterias

L. paracasei, L rhamnosus

B. longum

ProteólisisReducción de fracciones alergénicas Generación de péptidos bioactivos

Bioconversión de isoflavonas

ALIMENTOS FUNCIONALES NOVEDOSOS

Investigación y Desarrollo

Datos de contacto:Dra. Marisa S. Garro. CERELA-CONICET-CCT TucumánE-mail: mgarro@cerela.org.ar , www.cerela.org.ar

Chacabuco 145. (4000) San Miguel de Tucumán. Tucumán. ArgentinaTel +54 0381-4310465/4311720 int 153

BAL benéficas y moléculas bioactivas (bacteriocinas) en BAL benéficas y moléculas bioactivas (bacteriocinas) en productos probióticos urogenitales de aplicación local (óvulos, productos probióticos urogenitales de aplicación local (óvulos,

cápsulas, jaleas)cápsulas, jaleas)

ProbióticoProbióticoss

ECOSISTEMA ECOSISTEMA UROGENITAL EN UROGENITAL EN

EQUILIBRIOEQUILIBRIO

Bacteriocina Bacteriocina (salivaricina)(salivaricina)

Genes Genes EstructuralesEstructurales

InmunidadInmunidad

Genes Genes ReguladoresReguladores

Genes Genes TransportTransportadoresadores

1000pb1000pb

++

BAL y tracto genitourinarioBAL y tracto genitourinario

Investigación y DesarrolloInvestigación y Desarrollo

Reconstitución de Reconstitución de microbiotamicrobiota

Prevención de Prevención de infecciones infecciones

urogenitales urogenitales humanas humanas

Erradicación de Erradicación de biofilms asociados biofilms asociados

con ITGUcon ITGU

PROBIOTICOS PARA USO ANIMAL

Aves de corralbovinos

bubalinos

ovinos

Aplicaciones en animalesAplicaciones en animalesporcinos

caprinos

acuicultura

LABORATORIO DE ECOFISIOLOGÍA TECNOLÓGICA

• Desarrollo de Alimentos Lácteos Funcionales de Origen Lácteo Caprino, Ovino y Bovino Conteniendo Ácido Linoleico Conjugado Contactos: carina@cerela.org.ar; sgonzal@cerela.org.ar

• Diseño de Productos Lácteos de Origen Caprino y Ovino con Propiedades Aromáticas DiferencialesContactos: rmedina@cerela.org.ar; sgonzal@cerela.org.ar

• Esterasas Bacterianas en el Contenido Intestinal. Rol en la Producción de Compuestos con Actividad Antioxidante y Efecto Beneficioso para la SaludContactos: rmedina@cerela.org.ar; sgonzal@cerela.org.ar; apchaia@cerela.org.ar

• Comportamiento de Bacterias Lácticas y Propionibacterias en el Ambiente Intestinal de Aves de Corral. Aplicación a Producción y Sanidad AviarContactos: apchaia@cerela.org.ar; mapella@cerela.org.ar

• Captación de Compuestos Tóxicos provenientes de la Dieta en la Luz Intestinal. Prevención de Alteraciones de la Mucosa Intestinal por Propionibacterias Contactos: gzarate@cerela.org.ar; apchaia@cerela.org.ar

• Influencia de Bacterias Lácticas sobre la Secreción de Adipoquinas y su Implicancia con la Microbiota Intestinal y la Respuesta InmuneContactos: pgauffin@cerela.org.ar; sgonzal@cerela.org.ar

Escherichia coli Escherichia coli O157:H7O157:H7

Estrategias de prevenciònEstrategias de prevenciòn

o Vacuna

o Cambio dieta

o Uso de probiòticos

o Uso de cloratos

o Biocontrol: use of bacteriofagos

BacteriófagosBacteriófagos

1031 phage on earth

Phage CEV2 Phage CEV1

Control of O157:H7 by Phage

In Vivo Animal Trials

All phage treated sheep have lower levels of O157:H7 than control

In rectum; CEV1 99%, CEV1+2 99.9%, Natural >99.9% in 3 days.

Muchas Gracias