Investigación
Estudio de las cepas de la colección de microorganismos INIA para su aplicación en productos funcionales:
El grupo de investigación estudia las
propiedades tecnológicas y beneficiosas para la salud de cepas de lactobacilos y bifidobacterias de nuestra colección en modelos
in vitro e
in vivo. Nuestra actividad investigadora actual está centrada en el desarrollo de
productos funcionales, con un especial interés en
mejorar
la salud en la edad avanzada.
Algunas de estas cepas han demostrado un
efecto inmunomodulador y/o protector de la integridad intestinal en modelos animales de colitis experimental, o son capaces además de
producir compuestos antimicrobianos. La aplicación de diferentes combinaciones compatibles de estas cepas puede dar lugar a efectos beneficiosos aditivos y/o sinérgicos y, en algunos casos, conseguir un doble efecto combinado alimento-intestino.
Otra línea de trabajo estudia la
capacidad de las cepas para metabolizar
fitoestrógenos. Estos polifenoles presentes en alimentos vegetales, pueden ser transformados en compuestos más biodisponibles y con mayor actividad antioxidante y estrogénica por algunas bacterias. Estos compuestos estarían relacionados con la
prevención de enfermedades asociadas al envejecimiento. En nuestro grupo de investigación hemos identificado las primeras cepas de interés biotecnológico (bacterias lácticas y bifidobacterias) capaces de producir
isoflavonas bioactivas,
enterolignanos y
urolitinas a partir de isoflavonas, lignanos y elagitaninos, respectivamente. Actualmente, estamos investigando otras propiedades beneficiosas para la salud como la producción de riboflavina, GABA o ácidos grasos de cadena corta.
Hemos estudiado con especial interés las
bifidobacterias aisladas de
leche materna y de heces de bebés lactantes de la colección INIA, seleccionando algunas de sus cepas por sus condiciones tecnológicas y potencial probiótico. Algunas de estas cepas, como es el caso de
Bifidobacterium breve INIA P734, registrada bajo patente en 2012, han demostrado ser cepas muy prometedoras para su empleo como cultivos probióticos adjuntos en la elaboración de productos lácteos como quesos de leche de oveja.
En el caso de cepas con propiedades de interés, estudiamos su
resistencia a condiciones gastrointestinales
in vivo en modelos animales e
in vitro en condiciones gástricas simuladas y en
modelo colónico, ya que es un requisito indispensable para que estas cepas lleguen al intestino del consumidor en suficientes niveles para ejercer su acción beneficiosa para la salud. También estudiamos propiedades tecnológicas en el proceso de producción del alimento funcional como la resistencia a la refrigeración/congelación/liofilización y estudios de escalado.
Hemos estudiado además la
producción de compuestos antimicrobianos. Contamos con cepas de
Lactobacillus reuteri productoras de
reuterina o cepas de bacterias lácticas productoras de bacteriocinas, como
Lactococcus lactis productoras de
nisina. Estas cepas las hemos empleado en la producción de quesos junto al cultivo iniciador y que han sido capaces de producir
in situ reuterina o nisina A, respectivamente, durante el proceso de fabricación y maduración del queso. Además, hemos observado la producción de estas sustancias antimicrobianas en ambientes intestinales.
Desarrollo de bebidas vegetales funcionales enriquecidas:
Se han desarrollado bebidas vegetales enriquecidas en compuestos bioactivos: fitoestrógenos, flavonoides, vitaminas y/o GABA diseñadas para prevenir y aliviar síntomas relacionados con el envejecimiento. Las bebidas enriquecidas seleccionadas han sido administradas a modelos murinos de obesidad, fertilidad y menopausia. Los siguientes pasos incluirán su aplicación en otros modelos relacionados con el envejecimiento como enfermedad cardiovascular, cáncer de mama y síndrome metabólico.
Desarrollo y preparación de derivados de grado alimentario de enzimas recombinantes inmovilizadas
Contamos con la capacidad para hiperproducir, purificar y caracterizar enzimas recombinantes involucradas en la transformación de precursores en compuestos bioactivos.
Además, para permitir su aplicación industrial, disponemos de diversas tecnologías de inmovilización enzimática de grado alimentario que permiten una mejor estabilidad, su retirada en el alimento final y reutilización, así como su aplicabilidad real con el objetivo de elaborar alimentos enriquecidos en compuestos bioactivos. En este sentido, hemos desarrollado derivados con la enzima glucosidasa recombinante GluLm procedente de Limosilactobacillus mucosae INIA P508 inmovilizada en soportes de agarosa cuya aplicación permite la transformación de daidzina, genistina y secoisolariciresinol diglucósido en los compuestos bioactivos y bioaccesibles daidzeína, genisteína y secoisolariciresinol, respectivamente, en bebidas de soja suplementadas con extracto de lino rico en lignanos.
Desarrollo de vectores dirigidos a bacterias lácticas y bifidobacterias:
Contamos con una estensa batería de vectores propios diseñados para la expresión recombinante en bacterias lácticas, con vectores construidos con promotores inducibles por diferentes moléculas (no antibióticos) o constitutivos de expresión fuerte/débil que permiten modular la expresión heteróloga.
Para la diferenciación y monitorización de nuestras cepas hemos construido
vectores de marcaje con genes de proteínas fluorescentes. Esto nos ha permitido el seguimiento de las cepas con interés biotecnológico en alimentos, en un modelo
in vitro de colon y durante su paso por el tracto gastrointestinal de animales. También hemos desarrollado
biosensores con el plásmido pNZNis, que contiene el promotor inducible de la nisina, y que son capaces de
producir fluorescencia en presencia de nisina, lo que nos permite su detección en ambientes complejos como alimentos e intestino.
Se han utilizado otros vectores para la producción heteróloga en cepas de bacterias lácticas de genes involucrados en el metabolismo de compuestos bioactivos o de bacteriocinas, como la colicina V. La expresión heteróloga de genes de Slackia isoflavoniconvertenes en bacterias lácticas, nos ha permitido producir equol y 5-hidroxi-equol en bebidas de soja fermentadas y de riboflavina y/o GABA en bebidas de soja y avena..
También hemos desarrollado
vectores de grado alimentario para la producción de enzimas de interés en biotecnología.
Secuenciación de cepas de interés biotecnológico
Otro aspecto importante de nuestra investigación es la secuenciación del genoma y posterior análisis
in silico de las cepas que han resultado ser más interesantes en nuestras investigaciones. Se llevan a cabo
análisis funcionales del genoma. Esto es esencial para la posterior comercialización de las cepas seleccionadas en productos funcionales y así poder desarrollar nuevos productos diferenciados en el mercado.En la actualidad contamos con seis cepas secuenciadas.
