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ProMedFoods
Promotion of local Mediterranean fermented
foods through a better knowledge and
management of microbial resources
(2017 – 2020)
Microbiología Molecular
IPLAMiguel A. Alvarez
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CONSORTIUM
• Partner 1 (Coordinator): Université de Bretagne Occidentale, Laboratoire Universitaire de
Biodiversité et Ecologie Microbienne, France
• Partner 2: Institut National de la Recherche Agronomique, UMR Science et Technologie du Lait
et de l’Œuf, France
• Partner 3: Laboratoire de Biotechnologie et Qualité des Aliments (Bioqual), Institut de Nutrition
Alimentaire et des Technologies Agro-alimentaires, Université Mentouri de Constantine, Algeria
• Partner 4: Hellenic Agricultural Organization “Dimitra”, Dairy Research Department, Institute of
Technology of Agricultural Products, Greece
• Partner 5: Department of Agricultural, Forest & Food Sciences -University of Torino, Italy
• Partner 6: Molecular Microbiology, IPLA / Spanish National Research Council, Spain
• Partner 7: Institut National des Sciences Appliquées et de Technologie, Université de Carthage,
Tunisia
Project starting date: 1st October 2017
Project ending date: 30th September 2020
Overall budget: 967 489 € - ARIMNet2 funding: 486 300 €
Type Name Quality label Country
Cheeses Galotyri PDO Greece
Pélardon PDO France
Varé None Spain
Castelmagno PDO Italy
Fermented butter Smen or D’han None (home-
made)
Algeria
Fermented
sausages
Salame piemonte PGI Italy
Table olives Meski None (home-
made and SME)
Tunisia
Olives noires de
Nyons
PDO France
Fermented products produced by SMEs studied in
ProMedFoods
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Microbiota de los quesos
BENEFICIOSOS
Probióticos
Iniciadores
Secundarios
ALTERANTES
PATÓGENOS
Ecosistema microbiano complejo
El queso es un ecosistema biológico complejo y dinámico
Hr
Proteínas
aa
Lípidos
Monoglicéridos
Diglicéridos
Ác. grasos libres
Lipolisis de triglicéridos
sdfs
Triglicerido
Lipasa
Ácidos grasos
Péptidos
Sistema proteolítico
de Lactococcus lactis
McSweeney et al., 2004
PROCESOS BIOQUÍMICOS
Lactosa
residual
Lactato
Microbiota de los quesos: microorganismos beneficiosos
MADURACIÓN DEL QUESO
Citrato
Butanediol
Diacetilo
Acetoína
AromaSaborTextura
Acetato
Propiónionato
CO2
Ésteres
Tioésteres
Lactonas
Compuestos azufrados
α-Cetoácidos
Aldehídos
Alcoholes
PROTEOLISIS
LIPOLISIS
GLUCOLISIS
¿QUÉ
MICROORGANISMOS?
BAL
¿CÓMO
INTERACCIONAN?
¿CÓMO
EVOLUCIONAN?
¿SEGURIDAD
Y
CALIDAD?
Microbiota del queso
Watson, Krick y Franklin
Estructura tridimensional
de doble hélice del DNA
Métodos
moleculares
DNA/RNA
Métodos
moleculares
DNA
• Identificación precisa de especies (bacterias,
secuenciación del gen 16S rRNA, rpoB, etc.;
hongos, secuenciación del gen 18S rRNA)
• Tipificación: bacterias, MLST, MLSA, PFGE,
etc.; hongos, secuenciación de ITS
INDEPENDIENTES DE CULTIVO
1977
Sanger
Secuenciación
del DNA
19901980
Mullis
Desarrolla la PCR
Giovannoni
Comunidades microbianas
(librerías de 16S rRNA)
1953
• Identificación de especies: DGGE, TTGE, etc.
• Cuantificación, estudios poblacionales: qPCR,-RT-
qPCR
Secuenciación de 1ª generación
PCR/DGGEPFGE
M 1 2 3 4 5 6 M
B1 B2 B3 B4 B5 B6
48,5
97
145,5
242,5
339,5
582
194
291
16S rRNART-qPCR
Roche
Primer secuenciador NGS
Plataforma 454
Secuenciación
de nueva generación
(NGS o HTS)
20072005
Applied Biosystems
Plataforma SOLID
Secuenciación de 2ª generación
2011
Thermo Fisher
Ion PGM
• Secuenciación masiva
• Resultados sólidos, rápidos y económicos
• Estudio de poblaciones microbianas en
alimentos
Illumina
HiSeq 2000
DEPENDIENTES DE CULTIVO
Métodos
clásicos
• Medidos de cultivo selectivos o diferenciales
• Caracterización fenotípica, tipificación,
fagotipado, etc.
• Identificación no precisa
• Subestiman la diversidad microbiana: no detectan
microorganismos no cultivables o en baja
proporción
1859
Pasteur
Los microorganismos
son responsables de
la fermentación
Leeuwenhoek
Observación de
microorganismos
de la microbiota oral
1676
Tiras API
FagotipadoMedios selectivos
Transcriptómica
Metabolómica
DNA
RNA
Metabolitos
Proteómica
Genómica
Microorganismo
Proteínas
Tecnologías ómicas aplicadas al estudio del queso
.........
Metatranscriptómica
Metaproteómica
Metametabolómica
Metagenómica
Microbiota
.........
Cheesomic o QuesómicaAfsharii et al., 2018
Queso de Varé, Asturias
Queso
Leche de cabra
Leche de vaca
cruda
pasteurizada
cruda
pasteurizada
Tecnologías ómicas aplicadas al estudio del queso
PERFIL TAXONÓMICO
Quesos Microbiota
Análisis metataxononómicos
Extracción
del DNA Secuenciación
rRNA
Tecnologías ómicas aplicadas al estudio de la microbiota del queso
Identificación de microorganismos,
beneficiosos, alterantes y patógenos
PERJUDICIALESBENEFICIOSOS
Bacterias
Mohos
levaduras
Alterantes
Patógenos
Microorganismos en baja proporción
Wolfe et al., 2014Pseudoalteromonas haloplanktis
Comunidades microbianas de corteza de queso
METAGENOMA
Quesos Microbiota
Bacterias
Mohos y levaduras
Virus
Extracción
del DNA Secuenciación
Escobar-Zepeda et al., 2016
Análisis metagenómicos
Tecnologías ómicas aplicadas al estudio de la microbiota del queso
Genes de interés tecnológico
Utilización de lactosa
lacXGEFDCBAR
Locus CRISPR-Cas en BAL
Seguridad alimentaria
Resistencia a antibióticos
van
van
Enterococcus Vanr Staphylococcus Vanr
Transferencia
Genes de virulencia
hyl
Compuestos tóxicos
AB
AB
Tiramina
Putrescina
PrtP
Proteasas
Bacteriocinas
B231
Lactobacillus pentosus
Profagos
Proteínas
aa
Lípidos
Monoglicéridos
Diglicéridos
Ác. grasos libres
Péptidos
Lactosa
residual
Lactato
Citrato
Butanediol
Diacetilo
Acetoína
AromaSaborTextura
Acetato
Propiónionato
CO2
Ésteres
Tioésteres
Lactonas
Compuestos azufrados
α-Cetoácidos
Aldehídos
Alcoholes
PROTEOLISIS
LIPOLISIS
GLUCOLISIS
Tecnologías ómicas aplicadas al estudio de la microbiota del queso
Reconstrucción de redes metabólicas
Rutas metabólicas de interés tecnológico
Dinámica de las sucesiones microbianas
• Proceso de elaboración del queso
• Factores ambientales y tecnológicos
PREDECIR,
CONTROLAR
y OPTIMIZAR
