Aislamiento, identificación y caracterización de nuevos probióticos con propiedades funcionales para su aplicación en alimentación

Abstract

La relación entre el hospedador y los microorganismos que colonizan el tracto gastrointestinal (GIT) es importante y fundamental para mantener un buen estado de salud, ya que se ha observado que la baja diversidad microbiana intestinal está asociada con el riesgo de enfermedades. Debido a esto, se han empleado diferentes técnicas para identificar y caracterizar bacterias con propiedades probióticas que puedan usarse como ingredientes en alimentos funcionales y de esta manera permitir el restablecimiento de las comunidades microbianas del GIT (aumento de la diversidad) o simplemente para mantener su buen funcionamiento. El principal objetivo de este trabajo ha sido la creación y caracterización de una colección de cepas probióticas, pertenecientes a los géneros Bifidobacterium y Lactobacillus, propiedad de Laboratorios Ordesa, a partir de muestras biológicas que incluyeron leche materna y heces de madre-bebé lactante. El uso de técnicas dependientes e independientes de cultivo, incluida la amplificación y secuenciación de un fragmento del gen 16S rARN y diferentes test bioquímicos (API 50CH y API ZYM) permitió identificar 288 cepas, donde Bifidobacterium fue el género predominante, representado por un 93.8% de todos los aislados, comparado con el género Lactobacillus (6,3%). Además de la identificación de las cepas aisladas, se realizaron análisis in vitro para evaluar diferentes propiedades funcionales, que incluyeron la capacidad de producción de ácidos conjugados a partir de ácido linoléico (LA) y ácido linolénico (LNA), la actividad antimicrobiana frente a tres patógenos relacionados con la mastitis en la lactancia y la producción de ácido gama-aminobutírico (GABA) a partir del Monoglutamato de Sodio (MGS). De acuerdo a los resultados obtenidos, se encontró que una cepa de Lactobacillus gasseri (ORD0529) fue capaz de inhibir el crecimiento de Staphylococcus aureus CECT4013, microorganismo causante de la mastitis en la lactancia. En cuanto a la producción de CLA y CLNA, se encontraron 10 cepas buenas productoras de estos ácidos grasos conjugados, siendo mayoritariamente bacterias del género Bifidobacterium y diferentes especies como Bifidobacterium longum subsp. longum (ORD0084), Bifidobacterium pseudocatenulatum (ORD0105), Bifidobacterium breve (ORD0123, ORD0124, ORD0128, ORD 0134, ORD0138 y ORD0294) y Bifidobacterium bifidum (ORD0202); y del género Lactobacillus solo se obtuvo una cepa perteneciente a Lactobacillus oris (ORD0255). Todas estas cepas fueron patentadas y depositadas en la Colección Española de Cultivos Tipo (CECT) bajo el número WO 2014/096352 A2, excepto la ORD0084 y ORD0105. Respecto a la producción de GABA, sólo se detectó la presencia de la enzima GAD en 7 cepas del género Bifidobacterium, concretamente en especies de Bifidobacterium adolescentis (ORD00106, ORD0119, ORD208, ORD0410, ORD0459 y ORD0465) y Bifidobacterium angulatum (ORD0026), sin embargo solo 6 de ellas fueron capaces de exportar el GABA. Los resultados obtenidos sugieren que estas cepas podrían ser tenidas en cuenta, para emplearse como ingredientes en productos alimentarios y/o complementos.

The relationship between the human host and microorganisms that colonize the gut is important and fundamental to maintain a healthy balance and several research suggest that a gut microbiota with low diversity may have negative consequences for health. Because of that, different techniques have been employed to identify and characterize bacteria with probiotic properties that could be used as food ingredients. The aim of this work has been created an Ordesas´s strain collection, belonging to Bifidobacterium and Lactobacillus genera, from human milk and feces of breast feeding babies and their mothers. A total of 288 lactic acid bacteria from these samples were identified through several molecular biology techniques including partial amplification of 16S rRNA gene and also biochemical tests (API 50CH and API ZYM). Bifidobacterium was the most prevalent genus, representing 93,8% of the isolates followed by Lactobacillus (6,3%). Functional properties were evaluated by in vitro assays, including production of conjugated fatty acid from linoleic acid (LA) and linolenic acid (LNA), antagonistic activity against three different pathogens related with lactational mastitis and production of gamma-aminobutyric acid (GABA) from Monosodium Glutamate (MGS). According to the results, a strain of Lactobacillus oris (ORD0529) was able to inhibit the growth of Staphylococcus aureus CECT4013, microorganism that cause lactational mastitis. Regarding the production of CLA and CLNA, 10 strains were the best producers of these conjugated fatty acids, being mostly of the Bifidobacterium genus and different species such as Bifidobacterium longum subsp. longum (ORD0084), Bifidobacterium pseudocatenulatum (ORD0105), Bifidobacterium breve (ORD0123, ORD0124, ORD0128, ORD 0134, ORD0138 and ORD0294) and Bifidobacterium bifidum (ORD0202); and only a strain belonging to Lactobacillus oris (ORD0255) was obtained from the genus Lactobacillus. All of these strains were patented and deposited in the Spanish Type Culture Collection (ATTC), except the ORD0084 and ORD0105. Regarding the production of GABA, only some bacteria of the Bifidobacterium genus had the GAD enzyme and were able to export GABA, including species of Bifidobacterium adolescentis (ORD0106, ORD0119, ORD0410, ORD0459 and ORD0465) and Bifidobacterium angulatum (ORD0026). The GABA production was strain-dependent. The results obtained in this work provide novel opportunities for the development of functional foods.