Desarrollo de Instrumentos para el Aseguramiento de la Calidad de los Productos Agroalimentarios Sergio Hugo Alarcón Universidad Nacional de Rosario - CONICET BSA Biotecnología y Seguridad de los Alimentos - CEBAU - Workshop de Agroalimentos (2012)

BSA Biotecnología y Seguridad de los Alimentos Microbiología Química Analítica Biotecnología y seguridad de los alimentos Biotecnología de los alimentos

- CEBAU - Workshop de Agroalimentos (2012) BSA Biotecnología y Seguridad de los Alimentos Determinación de bioactivos y xenobióticos en alimentos Desarrollo de cultivos microbiológicos destinados a la producción de quesos Desarrollo de Instrumentos para el Aseguramiento de la Calidad de los Productos Agroalimentarios

Determinación de bioactivos y xenobióticos en alimentos Identificación de cepas autóctonas y desarrollo racional de cultivos iniciadores (“starter”) destinados a mejorar la calidad final de quesos regionales BALs: Vías metabólicas de interés tecnológico Diseño de cultivos Quesos Producción de aromas Metabolismo citrato Metabolismo amino ácidos El trabajo se focaliza en dos áreas importantes: Ingeniería de bio-reconocimiento selectivo (enzimas, anticuerpos y MIPs). Modelado por algoritmos quimiométricos. Diseño y desarrollo de nuevas metodologías analíticas

Identificación de cepas autóctonas y desarrollo racional de cultivos iniciadores (“starter”) destinados a mejorar la calidad final de quesos regionales Datos predictivos Vías metabólicas Modelos regulatorios Análisis bioinformáticoAislamiento de quesos Tipificación Diseño racional de cultivos Evaluación en quesos experimentales Lactoteca Verificación experimental Caracterización genética Caracterización bioquímica INFORMATICA FERMENTACIONES METABOLISMO GENETICA

Lactobacillus casei Cultivos iniciadores Cultivos adyuvantes Microflora adventicia Enterococcus faecalis Enterococcus faecium Lactococcus lactis Bacterias lácticas en estudio de importancia industrial

Metabolismo de ácidos orgánicos y amino ácidos AMINO ACIDOS AlcoholesthiolesAcidosCarboxílicos aldehídos decarboxilasa AminoTranferasa  -cetoglutarato Glutamato AspartatoAlanina dehidrogenasas GDH CITRATO Oxalacetato Piruvato Piruvato AcetoínaDiacetilo 2,3 butanodiol  -cetoácidos AMINO ACIDOS CITRATO GLUTAMATO E. faecalis Lb. casei L. lactis Citrato liasa Azucares: Lactosa – glucosa – galactosa Acidos orgánicos: citrato – lactato - piruvato Cationes: H + - Ca 2+ - Mg 2+ Regulación de la expresión génica

Estudio de Sistemas de decarboxilación de Bacterias Lácticas. Perfiles bioquímicos asociados al metabolismo de ácidos orgánicos y aminoácidos. AMINO ACIDOS AlcoholesthiolesAcidosCarboxílicos aldehídos decarboxilasa AminoTranferasa  -cetoglutarato Glutamato AspartatoAlanina dehidrogenasas GDH Oxalacetato Piruvato  -cetoácidos AMINO ACIDOS GLUTAMATO Metabolismo de ácidos orgánicos y amino ácidos

Identificación de cepas autóctonas y desarrollo racional de cultivos iniciadores (“starter”) destinados a mejorar la calidad final de quesos regionales Datos predictivos Vías metabólicas Modelos regulatorios Análisis bioinformáticoAislamiento de quesos Tipificación Diseño racional de cultivos Evaluación en quesos experimentales Lactoteca Verificación experimental Caracterización genética Caracterización bioquímica INFORMATICA FERMENTACIONES METABOLISMO GENETICA

…había una vez… BSA Sergio Alarcón Pablo Mortera Federico Zuljan Christian Magni Victor Blancato Martín Espariz Guillermo Repiso Erica Hynes Cristina Perotti Carina Bergamini Guillermo Peralta Santiago Bortolato Sesma S. – Raya R. CERELA-CONICET, Tucuman, Argentina. Lolkema J.S. Top Institute Food and Nutrition, Wageningen, Holanda. Visconti A. ISPA: Istituto di Scienze delle Produzioni Alimentari, CNR, Bari, Italia. Compagnone D. Dipartimento di Scienze degli Alimenti, Università di Teramo, Italia. Palleschi G. Dipartimento di Scienze e Tecnologie Chimiche, Università di Roma Tor Vergata, Italia. Lopez P. Departamento de Ciencia de Proteínas, Centro de Investigaciones biológicas, Madrid, España. Deutscher J. Microbiologie et Génétique Moléculair, INRA-CNRS-INA PG UMR 2585, Thiverval-Grignon, Francia.

El Seminario tiene como objetivos: - Identificar capacidades conjuntas de I+D en Agroalimentos. - Promover contactos entre la comunidad de científicos y empresarios uruguayos y argentinos, en vistas del desarrollo de futuros proyectos I+D+i en el marco de convocatorias binacionales. - Indagar sobre las necesidades de innovación de las empresas de agroalimentos en nuestros países. - Formular actividades académicas y/o de formación o capacitación de recursos humanos en el área de agroalimentos. - Facilitar la interacción, la reflexión y el debate de los sectores de las cadenas lácteas, y de frutas y hortalizas. - CEBAU - Workshop de Agroalimentos (2012)

Identificación de los genes involucrados en el metabolismo de citrato (genes cit y la presencia de los diferentes reguladores transcripcionales genes citI y citO). Capacidad proteolítica y de acificación. Identificación de factores de virulencia: - Determinantes de patogenicidad. - Resistencias a antibióticos. - Producción de aminas biogénicas. Aislamiento de BALs de quesos. Búsqueda de genes codificantes de enzimas involucradas en el metabolismo de ciertos aminoácidos (glutamato dehidrogenasa, transaminasas, decarboxilasas y deshidrogenasas). Caracterización fenotípica y genotíca.

Metabolismo de ácidos orgánicos y amino ácidos 00 AMINO ACIDOS AlcoholesthiolesAcidosCarboxílicos aldehídos decarboxilasa AminoTranferasa  -cetoglutarato Glutamato AspartatoAlanina dehidrogenasas GDH CITRATO Oxalacetato Piruvato Piruvato AcetoínaDiacetilo 2,3 butanodiol  -cetoácidos AMINO ACIDOS CITRATOGLUTAMATO GLUTAMATO decarboxilasa

Arboles filogenéticos de las ALS y ALDC involucradas en el metabolismo del citrato. ALS ALDC Estudio bioinformático

Respuestas metabólicas al estrés ácido E. faecalis JH2-2 Lb. casei ATCC334 Lb. casei LB23 L. lactis CRL264 Citrato liasa Estudio de la organización génica Estudio de la homeostasis ácido-base intracelular Regulación de la expresión génica

citH oadB oadH oadDcitG oadA citXcitD citE citFcitCcitO highly conserved in others LAB (Lb. sakei, E. faecalis, S. mutans, S. pyogenes) Different genes organization Decarboxylase: membrane OAD, not CitM (soluble ME) Respuestas metabólicas al estrés ácido cit cluster en Lb. casei Estudio de la organización génica

Construcción de una cepa de L. lactis defectiva en el gen als. A)Esquema de la inserción de pmAls en el cromosoma de L. lactis IL1403. Se indican además los tamaños de fragmentos obtenidos por digestión del ADN con la enzima HindIII, antes y después de la inserción del plásmido en el gen als. B)B) Experimento de Southern blot. El ADN genómico de L. lactis IL1403 e ILGR1 fue digerido con la enzima HindIII. La detección de los fragmentos específicos fue realizada utilizando una sonda correspondiente al fragmento als’. Calle 1: ADN genómico de IL1403; 2: ADN genómico de ILGR1. Respuestas metabólicas al estrés ácido Construcción de cepas mutantes Crecimiento de las cepas salvaje y deficiente en als a pH 5,5 (A) y 4,5 (B). Las cepas IL1403 (símbolos negros) e ILGR1 (símbolos blancos) fueron crecidas en LBG (  ) o LBGP 300 mM (  ).

FLUX C 13 Los flujos metabólicos son el punto final de todas los procesos que cooperaron en la compleja red celular de genes, transcripción, proteínas y metabolitos. Se pueden determinan a partir de algoritmos matemáticos utizados para procesar datos de experimentos de marcaje isotópico.