GRUPO DE MICROBIOLOGÍA Y BIOCATÁLISIS DE ALIMENTOS (MICROBIO)

Miembros del grupo

Personal Investigador

• Dr. Adolfo J. Martínez Rodríguez (Científico Titular, CT)
• Dr. Benevides C. Pessela Joao (Científico Titular, CT)
• Dra. Gloria Fernández Lorente (Investigador Distinguido, ID)
• Dr. José Manuel Silván Jiménez (Investigador Contratado, IC)

Personal Predoctoral:

• Ernestina García Quinto
• Giselle Franca Oliveira
• Raquel Aranda Cañada

Personal Técnico:

• Soledad Díaz Palero (Técnico de Laboratorio, TL)

Resumen de investigación

El grupo MICROBIO desarrolla sus investigaciones en el campo de la Microbiología de Alimentos y de la Biotecnología Enzimática siguiendo un enfoque multidisciplinar que explora diferentes formas de abordar la mejora en la calidad y seguridad de los alimentos como elemento esencial en la salud humana. El grupo de Microbiología y Biocatálisis de Alimentos lleva a cabo su investigación en dos líneas de trabajo principales:

• Seguridad Alimentaria y Salud

En esta línea estudiamos microorganismos patógenos y sus atributos de virulencia, así como nuevas herramientas para su control basadas en compuestos bioactivos que están presentes en los alimentos, ingredientes, y subproductos alimentarios.

• Preparación y caracterización de enzimas para la mejora de la calidad alimentaria.

En esta línea se trabaja en el diseño de nuevos catalizadores enzimáticos para su uso en Tecnología de Alimentos.

Últimas publicaciones

• Silvan, J.M., Martinez-Rodriguez, A.J. (2022). Modulation of inflammation and oxidative stress in Helicobacter pylori infection by bioactive compounds from food components. In: Current Advances for Development of Functional Foods Modulating Inflammation and Oxidative Stress; Blanca Hernández-Ledesma, Cristina Martínez-Villaluenga (Eds.); Elsevier/Academic Press; 2021, pp. 499-516. ISBN: 978-0-12-823482-2
• Villalva, M., Silvan, J.M., Alarcón-Cavero, T., Villanueva-Bermejo, D., Jaime, L., Santoyo, S., Martinez-Rodriguez, A.J. (2022). Antioxidant, anti-inflammatory, and antibacterial properties of an Achillea millefolium L. extract and its fractions obtained by supercritical anti-solvent fractionation against Helicobacter pylori. Antioxidants, 11(10), 1849. https://doi.org/10.3390/antiox11101849
• Remonatto, D., Oliveira, J.V., Guisan, J.M., Oliveira, D., Ninow, J., Fernandez-Lorente, G. (2022). Immobilization of eversa lipases on hydrophobic supports for ethanolysis of sunflower oil solvent-free. Applied Biochemistry and Biotechnology, 194, 2151-2167. https://doi.org/10.1007/s12010-021-03774-8
• Villalva, M., Silvan, J.M., Guerrero-Hurtado, E., Gutierrez-Docio, A., Navarro del Hierro, J., Alarcón-Cavero, T., Prodanov, M., Martin, D., Martinez-Rodriguez, A.J. (2022). Influence of in vitro gastric digestion of olive leaf extracts on their bioactive properties against H. pylori. Foods, 11(13), 1832. https://doi.org/10.3390/foods11131832
• Victor, M.M.T., Ndlovu, T.M., Filho, M., Pessela, B.C., Bull, S., Ward, A.C. (2022).  Production and evaluation of two antibiotics of Streptomyces coelicolor A3(2), prodigiosin and actinorhodin under solid state fermentation, using micro-porous culture. Chemical Engineering and Processing – Process Intensification, 170, 108685. https://doi.org/10.1016/j.cep.2021.108685
• Silvan, J.M., Gutierrez-Docio, A., Guerrero-Hurtado, E., Domingo-Serrano, L., Blanco-Suarez, A., Prodanov, M., Alarcón-Cavero, T., Martinez-Rodriguez, A.J. (2021). Pre-treatment with grape seed extract reduces inflammatory response and oxidative stress induced by Helicobacter pylori infection in human gastric epithelial cells. Antioxidants, 10, 943. https://doi.org/10.3390/antiox10060943 DOI: 10.3390/foods9101370
• Facin, B.R., Quinto, E.G., Valerio, A., de Oliveira, D., Oliveira, J.V., Fernandez-Lorente, G. (2021). Strategies for the immobilization of eversa® transform 2.0 lipase and application for phospholipid synthesis. Catalysts, 11, 1236. https://doi.org/10.3390/catal11101236
• Andrés-Sanz, D., Fresan, C., Fernández-Lorente, G., Rocha-Martín, J., Guisán, J.M. (2021). Stabilization of lecitase ultra® by immobilization and fixation of bimolecular aggregates. Release of omega-3 fatty acids by enzymatic hydrolysis of krill oil. Catalysts, 11, 1067. https://doi.org/10.3390/catal11091067
• García-García, P., Fernandez-Lorente, G., Guisan, J.M. Capture of enzyme aggregates by covalent immobilization on solid supports. (2021). Relevant stabilization of enzymes by aggregation. Journal of Biotechnology, 325, 138-144. https://doi.org/10.1016/j.jbiotec.2020.11.006
• Silvan, J.M., Gutierrez-Docio, A., Moreno-Fernandez, S., Alarcón, T., Prodanov, M., Martinez-Rodriguez, A.J. (2020). Procyanidin-rich extract from grape seeds as a putative tool against Helicobacter pylori. Foods, 9, 1370. https://doi.org/10.3390/foods9101370
• Silvan, J.M., Michalska-Ciechanowska, A., Martinez-Rodriguez, A.J. (2020). Modulation of antibacterial, antioxidant, and anti-inflammatory properties by drying of plum extracts. Microorganisms, 8, 119. https://doi.org/10.3390/microorganisms8010119
• Gutierrez-Docio, A., Almodóvar, P., Moreno-Fernandez, S., Silvan, J.M., Martinez-Rodriguez, A.J., Alonso, G.L., Prodanov, M. (2020). Evaluation of an integrated ultrafiltration/solid phase extraction process for purification of oligomeric grape seed procyanidins. Membranes, 10, 147. https://doi.org/10.3390/membranes10070147

Proyectos de investigación recientes

• Conversión de ocratoxina A mediante enzimas bacterianas: una estrategia para reducir micotoxinas en vinos y alimentos derivados de uva ante el cambio climático. (OTADETOX).
  • Las micotoxinas, como la ocratoxina A (OTA), son metabolitos secundarios producidos por los hongos que pueden causar graves problemas de salud cuando se ingieren tanto en humanos como en animales. Pueden encontrarse en una amplia gama de cultivos, materias primas, subproductos y piensos. La OTA se producen tanto durante el propio proceso de cultivo como durante el procesamiento y el almacenamiento, por lo que puede encontrarse en toda la cadena alimentaria. El contexto actual de cambio climático constituye un factor agravante en relación con la contaminación por OTA. Por ello, es imprescindible contar con estrategias adecuadas para el control de la contaminación por OTA. Se sabe que existen cepas bacterianas capaces de transformar la OTA en compuestos menos tóxicos. El objetivo general del presente proyecto es la identificación de bacterias y enzimas bacterianas capaces de transformar la OTA en compuestos menos tóxicos y su aplicación en alimentos, utilizando como modelo el vino y los alimentos derivados de la uva.
  • Investigador Principal: Dr. Adolfo J. Martínez-Rodríguez
  • Referencia: PID2021-123291OB-I00
  • Duración: 01/09/2022-31/08/2026
  • Nombre Convocatoria: Proyectos de Generación de Conocimiento (2021) – Plan Estatal de Investigación Científica, Técnica y de Innovación 2021-2023
  • Organismo Financiador: Ministerio de Ciencia e Innovación

• Ingeniería de la síntesis enzimática del 1,2-DHA-PC y mejora de su biodisponibilidad para la prevención de enfermedades para tratamiento de enfermedades neurodegenerativas.
  • La ingesta oral de ingredientes funcionales capaces de prevenir enfermedades neurodegenerativas se trata de una línea de investigación de alto impacto científico y social. Los fosfolípidos encapsulados de DHA podrían ser una forma muy interesante para aumentar su biodisponibilidad y hacerlos llegar al cerebro: Los fosfolípidos encapsulados podrían ser resistentes a las fosfolipasas intestinales, podrían ser más resistentes a la oxidación que el DHA libre. En dicho proyecto nos plateamos sintetizar un fosfolípido di sustituido de DHA por condensación directa de DHA libre y GPC catalizada por lipasas y fosfolipasas inmovilizadas. La ingeniería de dicha reacción es muy interesante y compleja para su implementación industrial sobre todo para obtener derivados de GPC di sustituidos. El DHA se oxida con gran facilidad y el GPC es muy poco soluble en medios anhidros. Por ello, proponemos una Ingeniería de un proceso intensivo de química Verde. La reacción se tiene que realizar en medios anhídridos y para hacerla intensiva y tenemos que utilizar disolventes capaces de disolver altas concentraciones de substratos polares (GPC) y apolares (DHA). Para ello, planeamos como principal objetivo, una Ingeniería Integral del Proceso que comprende: a.- Ingeniería de biocatalizadores inmovilizados. Estudiaremos 3 lipasas de Thermomyces lanuginosus, de Rhizomucor miehei y de Candida antárctica y 2 fosfolipasas comerciales de la casa Novozymes: Lecitasa ULTRA y Quara Low P. Las enzimas serán inmovilizadas y estabilizadas por unión covalente multipuntual sobre soporte glioxil-metacrilato y por adsorción interfacial sobre soportes de metacrilato hidrofóbicos. Posteriormente, los catalizadores inmovilizados se recubrirán de una capa muy hidrofilca y viscosa para aumentar su estabilidad: se recubrirán con polietilenimina y los grupos amino primarios del polímero se modificarán con succinnimidil-polietilengicol b.- Ingeniera de la reacción: Se utilizarán disolventes polares, líquidos iónicos y disolvente eutécticos profundos para intentar solubilizar simultáneamente altas concentraciones de un substrato apolar (DHA) y un substrato muy polar (GPC). Se hará especial hincapié en el uso de líquidos iónicos. Estudiaremos la síntesis de fosfolípidos di sustituidos (velocidad y rendimientos). Se estudiará la estabilidad de los biocatalizadores inmovilizados y modificados en los distintos disolventes y diferentes mezclas de reacción c.- Diseño del reactor. Utilizaremos reactores de flujo continuo (lecho fijo o basket) para prevenir la descomposición térmica del substrato muy lábil, el DHA. La mezcla de reacción se mantendrá a temperaturas bajas y solamente se calentará a su paso por el reactor. Cuando la mezcla de reacción sea muy viscosa se utilizarán reactores tipo cesta para evitar sobre-empaquetamientos Por otro lado, al proponerse el producto de reacción como un ingrediente funcional, se pretende estudiar la prevención de su degradación, después de su ingesta oral, por fosfolipasas humanas presentes en el tracto gastrointestinal. Para ello sintetizaremos liposomas del fosfolípido de diferente tamaño para prevenir esta degradación. Finalmente, utilizando un Simulador GastroIntestinal (Simgi del CIAL-CSIC) evaluaremos la disponibilidad del producto al final del tracto gastrointestinal cuando se administra oralmente como producto libre o en forma de liposomas de diferente tamaño.
  • Referencia: PID2022-137671OB-I00
  • Duración: 2023-2026
  • Investigadora Principal (IP): Dra. Gloria Fernández Lorente
  • Organismo Financiador: Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades