Bacterias lácticas: su uso en biocontrol y en la producción de metabolitos de importancia industrial. Raúl R. Raya 25-Oct-2012 CEBAU-Mincyt-MEC Bs Aires

BACTERIAS LACTICAS 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)

BAL Bacterias lácticas Tradicionales Alimentos Novedosos Funcionales Quesos Yogurt Vinos y jugos de frutas Embutidos Bebidas fermentadas Alimentos Cultivos Iniciadores Cultivos protectores Leche de vaca, cabra, búfala y de pequeños rumiantes Leche de soja Masa panaria Novedosos Funcionales BAL Salud Humana y animal Probióticos Prebióticos Simbióticos Vectores de vacunas Huésped humano Tracto digestivo Sistema inmune Tracto urogenital Cavidad oral Tracto respiratorio Metabolismo intermedio Huésped animal Bovinos, Caprinos, Aves, Porcinos Pequeños rumiantes Acuicultura

CENTRO DE REFERENCIA PARA LACTOBACILOS San Miguel de Tucumán- Tucumán 1976 CENTRO DE REFERENCIA PARA LACTOBACILOS (CERELA- CONICET) Chacabuco 145 San Miguel de Tucumán- Tucumán Web: www.cerela.org.ar

CENTRO DE REFERENCIA PARA LACTOBACILOS (CERELA) 1976 – 2012 DESARROLLOS y TRANSFERENCIA DE TECNOLOGIA CREACION DE UNA COLECCIÓN DE CULTIVOS DE BAL FORMACION DE RECURSOS HUMANOS doctorados- UNT - regional Investigadores: 33 Profesionales y Técnicos: 18 Estudiantes de Doctorado y Post-Doc: 33 Estudiantes de Graduación: 23

COLECCIÓN DE CULTIVOS DE BACTERIAS LACTICAS 1200 CEPAS COLECCION DE CULTIVOS: “CRL” Tecnología y Desarrollo Biología Molecular Ecofisiología Microbiana Inmunomicrobiología Microbiología Preventiva Metabolismo Bioquímica Clínica

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... 90.000 niños 60 escuelas Min. Desarrollo Social, Min. Educación, Min. Salud Pública, SIDETEC

+ Biocontrol BACTERIAS LACTICAS Metabolitos antimicrobianos Seguridad + Calidad BACTERIAS LACTICAS Metabolitos antimicrobianos (Bacteriocinas) Cultivos bioprotectores

Metabolitos antimicrobianos producidos por Bacterias Lácticas Metabolito Objetivo -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

Bacteriocinas Lactocina 705 Antilisteria 705 Mundticina 35 Sustancias bacterianas de síntesis ribosomal (naturaleza proteica) y capaces de inhibir el crecimiento de organismos relacionados

Efecto de Lactocin 705 sobre L. plantarun Investigación y Desarrollo Péptidos con potencialidad tecnológica para industrias alimenticias y farmaceúticas pRC18 18.101 bp Sobre-expresión de genes de bacteriocinas (L. curvatus, Enterococcus mundtii) Regulación de los promotores divergentes que controlan la expresión del sistema lactocina Lac705 Caracterización de la estructura del plásmido pRC18 L. curvatus Sac7 Caracterización de nuevos péptidos antimicrobianos Estrategias de aplicación de bacteriocinas en modelos experimentales Efecto de Lactocin 705 sobre L. plantarun LACTOCIN 705 ENTEROCIN CRL35 Modelos experimentales Listeriosis en ratón Activas frente a patógenos alimentarios Alimento fermentado tipo salame 12

Estrategias de aplicación ..... Producción in situ Producción ex situ CULTIVOS BIOPROTECTORES BACTERIOCINAS Sustancia antimicrobiana Organismo bacteriocinogénico Bacteriocina concentrada/ Semipurificada/ Purificada/ Sintética Producción en el alimento

BAL PRODUCTORAS DE BACTERIOCINAS. CULTIVOS BIOPROTECTORES Vida de estante de carne envasada al vacío Films bioactivos con bacteriocinas L. curvatus CRL 705 BAL PRODUCTORAS DE BACTERIOCINAS. CULTIVOS BIOPROTECTORES Dra. Graciela Vignolo vignolo@cerela.org.ar

(algunos) Metabolitos producidos por Bacterias Làcticas Bacteriocinas Manitol Vitamina B12 y riboflavina Pèptidos bioactivos

Producción de Manitol por Bacterias Lácticas Manitol es un poliol natural con poder edulcorante de bajas calorías, aplicable para productos alimenticios para pacientes diabéticos Por sus propiedades físico-químicas se lo usa en diversas industrias Aplicación Industrial - Alimentos: poder edulcorante (E421 en EU) y propiedades refrescantes [H (+)] - Farmacéutica: excipiente, enmascarar sabores desagradables - Médica: Osmitrol, potente diurético osmótico, edemas cerebrales, disminución de presión intraocular, prevenir fallas renales, vasodilatador Producción industrial actual (química): hidrólisis catalítica de mezcla de glucosa y fructosa (bajo rendimiento, prod. concomitante de sorbitol) Biotecnológica a través de fermentaciones: BAL heterofermentativas Lactobacillus reuteri CRL 1101 candidata para la producción de manitol como ingrediente o producción in situ en alimento fermentado enriquecido en manitol Dra. FERNANDA MOZZI, fmozzi@cerela.org.ar

Principal fuente de péptidos bioactivos ehebert/cerela.org.ar Proteínas de leche Principal fuente de péptidos bioactivos Proteólisis - BAL Alimento Intestino

Péptidos Bioactivos Antimicrobianos Inmunomoduladores sistema nervioso Casein-fosfopéptidos Péptidos opioides Sistema digestivo 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

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 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

Dra Graciela Rollán - rollan@cerela.org.ar Pseudocereales Dra Graciela Rollán - rollan@cerela.org.ar QUINOA AMARANTO Granos de origen andino de elevado valor nutricional Proteínas ricas en lisina, metionina y cisteína 50-60% Almidón y 5-8 % de grasas saludables No contienen gluten Aptos para celíacos Ricas 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 primas para el diseño de nuevos alimentos diferenciados con elevado contenido de compuestos bioactivos, valor nutricional y /o bioingredientes.

Optimización de alimentos fermentados base soja Investigación y Desarrollo ALIMENTOS FUNCIONALES NOVEDOSOS Optimización de alimentos fermentados base soja Bacterias lácticas L. plantarum, L. fermentum Bifidobacterias B. longum Reducción de factores anti-nutricionales Propiedades funcionales Probióticos Reducción de galactosacáridos (-gal) (flatulencia) Bacterias lácticas y Bifidobacterias L. paracasei, L rhamnosus Proteólisis Reducción de fracciones alergénicas Generación de péptidos bioactivos Bioconversión de isoflavonas Datos de contacto: Dra. Marisa S. Garro. CERELA-CONICET-CCT Tucumán E-mail: mgarro@cerela.org.ar , www.cerela.org.ar Chacabuco 145. (4000) San Miguel de Tucumán. Tucumán. Argentina Tel +54 0381-4310465/4311720 int 153

Investigación y Desarrollo BAL y tracto genitourinario BAL benéficas y moléculas bioactivas (bacteriocinas) en productos probióticos urogenitales de aplicación local (óvulos, cápsulas, jaleas) Probióticos + Bacteriocina (salivaricina) Reconstitución de microbiota Prevención de infecciones urogenitales humanas ECOSISTEMA UROGENITAL EN EQUILIBRIO Erradicación de biofilms asociados con ITGU

PROBIOTICOS PARA USO ANIMAL ovinos Aves de corral bovinos Aplicaciones en animales porcinos bubalinos 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 Diferenciales Contactos: 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 Salud Contactos: 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 Aviar Contactos: 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 Inmune Contactos: pgauffin@cerela.org.ar; sgonzal@cerela.org.ar

Escherichia coli O157:H7

Estrategias de prevenciòn Vacuna Cambio dieta Uso de probiòticos Uso de cloratos Biocontrol: use of bacteriofagos

1031 phage on earth Bacteriófagos

Control of O157:H7 by Phage Phage CEV1 Phage CEV2

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