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Alo largo del siglo XX se ha documentado cientficamente larelacin existente entre nutricin y salud y en los ltimosaos han cobrado relevancia los alimentos que promueven elestado de bienestar y/o reducen el riesgo de padecer enfermedades. Surge de este modo el concepto de Alimentos Funcionales, campo de investigacin de gran inters cientfico que tambin supone una oportunidad para el desarrollo de la industriaalimentaria. Los alimentos que contienen microorganismos probiticos han sido pioneros en este sector, siendo los productoslcteos el vehculo de administracin ms ampliamente aceptadopor los consumidores. Los probiticos se han definido comomicroorganismos vivos que cuando se administran en cantidadesadecuadas confieren un beneficio a la salud del hospedador(FAO/WHO, 2006). Nuestro grupo centra su actividad investigadora actual en el estudio de diferentes aspectos relacionadoscon los probiticos y su influencia en la salud humana. sta constituye una de las Lneas Estratgicas de Investigacin actual delIPLA, como se recoge en el Plan Estratgico de Actuacin 20102013 de la Agencia Estatal CSIC.

Nuestro grupo de investigacin se inici como tal hace algunos aos con el estudio de microorganismos patgenos (principalmente Listeria) y psicrotrofos alterantes presentes en productos lcteos. La actividad cientfica relacionada con losalimentos funcionales comenz en el ao 1997 con la caracterizacin de la diversidad y viabilidad de probiticos en lechesfermentadas comerciales y actualmente nuestro principal inters cientfico en este campo se centra en cuatro objetivos:

ESTUDIO DE LA ECOLOGA, FISIOLOGA Y FUNCIONALIDAD DE PROBITICOS

Segn la definicin recogida anteriormente, para que un probitico pueda ejercer su accin beneficiosa ha de mantenersu viabilidad durante la elaboracin y la vida til del alimentofuncional y, tras su ingesta, tambin debe tolerar el estrs gastrointestinal, principalmente el pH cido del estmago y las salesbiliares del intestino. En este campo, nuestro grupo ha sido pionero y ha contribuido activamente en el estudio de repuesta yadaptacin a factores de estrs ambientales y tecnolgicos enel gnero Bifidobacterium. Una vez en el coln, los probiticosse encuentran en el ecosistema ms densamente poblado de latierra en el que habita la microbiota intestinal y donde la faltade nutrientes es uno de los agentes que ejerce mayor presinselectiva. En este ambiente, los probiticos obtienen su energade la fermentacin de compuestos de la dieta, generalmentecarbohidratos, que no son digeridos ni adsorbidos por el hospedador en el intestino delgado y que se denominan prebiticos.Un grupo de expertos de la FAO (2007) ha definidos los prebiticos como componentes alimentarios no viables que confierenun efecto beneficioso en el hospedador asociado a la modulacinde la microbiota intestinal. En esta rea estamos estudiado el

potencial prebitico de nuevos substratos de origen bacteriano,los exopolisacridos (EPS), que son polmeros extracelulares degran tamao presentes en la superficie de muchas bacterias.Hemos descrito por primera vez cepas de bifidobacterias y lactobacilos del ambiente intestinal capaces de producir EPS yhemos comprobado, empleando diversos modelos in vitro e invivo, que stos son metabolizados por la microbiota intestinaly que ejercen un efecto bifidognico. Actualmente, estamosestudiando la dinmica de distintas poblaciones microbianasintestinales en presencia de estos polmeros bacterianos, ascomo su perfil metablico mediante el anlisis de produccinde cidos grasos de cadena corta. Finalmente, pretendemosevaluar la interaccin entre probiticos y patgenos entricosy asociados con la ingesta de alimentos, con el doble objetivode conocer los mecanismos de capacidad antimicrobiana de losprobiticos as como proponer el uso de probiticos seleccionados capaces de ejercer un efecto antagnico frente a patgenos frecuentemente asociados a poblaciones humanas deriesgo (neonatos pretrmino, ancianos, etc.)

ANLISIS DE LA MICROBIOTA INTESTINAL DE DISTINTAS POBLACIONES HUMANAS

Estos estudios nos permiten, por un lado, identificar posiblesdesviaciones (disbiosis) en la diversidad y dinmica de lacomunidad microbiana intestinal en grupos especficos de individuos (neonatos prematuros, ancianos, alrgicos, enfermedades autoinmunes) con el objetivo de disear estrategias de intervencin encaminadas a paliar y/o corregir estas anomalasmediante el uso de probiticos especficos. Por otro lado, lanecesidad de utilizar individuos sanos para comparar con laspoblaciones anteriormente indicadas, nos ha permitido aislar,identificar y caracterizar cepas con potencial probitico para serempleadas en las poblaciones diana especficas. Por ello en nuestro grupo disponemos de una coleccin de cepas de diversosorgenes (leche materna, microbiota de nios y adultos sanos,cepas adaptadas a sales biliares, etc.) siendo las mejor caracterizadas, hasta el momento, las que pertenecen a los gnerosBifidobacterium y Lactobacillus. En este punto, es necesariosearlar que para que una cepa pueda ser considerada probiticasu funcionalidad, es decir su efecto beneficioso, debe de serdemostrada en la poblacin diana en la que se pretende aplicarmediante estudios de intervencin con un diseo adecuado.Nuestro grupo tambin ha estado implicado en la ejecucin deestudios clnicos con cepas pertenecientes a la industria.

INTERACCIN PROBITICOS HOSPEDADOR Y MECANISMOS DE ACCIN

C uando los probiticos son ingeridos entran en contacto conla mucosa intestinal en la cual, adems de las clulas epite

Clara G. de los ReyesGaviln (greyes_gavilan@ipla.csic.es), Abelardo Margolles (amargolles@ipla.csic.es), Patricia RuasMadiedo (ruasmadiedo@ipla.csic.es), Miguel Gueimonde (mgueimonde@ipla.csic.es)

Departamento de Microbiologa y Bioqumica, Instituto de Productos Lcteos de Asturias Consejo Superior deInvestigaciones Cientficas (IPLACSIC). Carretera de Infiesto s/n, 33300 Villaviciosa, Asturias

Grupo Probiticos, Prebiticos y Exopolisacridos

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liales que mantienen la estructura y realizan funciones de adsorcin y defensa, se localiza el tejido linfoide asociado al intestino(GALT) en el que se encuentran el mayor nmero de clulasinmunes de nuestro cuerpo. La mucosa intestinal es por tantoel primer punto en el que los probiticos interaccionan con elsistema inmune. Estamos pues interesados en conocer la respuesta que los probiticos inducen en el hospedador y cmoste modifica las propiedades de las bacterias. Por ello recientemente hemos puesto en marcha un laboratorio de trabajocon clulas eucariotas humanas, fundamentalmente lneas celulares inmortales y cultivos primarios de clulas inmunes sanasaisladas de sangre o de intestino, y hemos implementado tcnicas que nos permiten estudiar la repuesta inducida por losprobiticos o sus componentes (protenas de superficie, EPS,metabolitos, etc.). De este modo, pretendemos avanzar en elconocimiento de los mecanismos de accin de los probiticosy, adems, podemos caracterizar y seleccionar cepas probiticasen funcin del tipo de respuesta que inducen con el objetivode ser aplicadas en las poblaciones diana adecuadas.

DESARROLLO DE ESTRATEGIAS PARA MEJORAR LA FUNCIONALIDAD DE PROBITICOS

Para que un probitico pueda ser empleado en la industria alimentaria debe ser capaz de sobrevivir a los diversos estresestecnolgicos a los que son sometidas las cepas, desde su preparacin como starter funcional para ser aadido en la formulacin del alimento, hasta el procesado y almacenamientodel producto final. En este sentido, el oxgeno, temperatura yactividad de agua son los principales retos a los que las cepasprobiticas, generalmente muy sensibles, deben responder. Porello consideramos que es especialmente interesante, desde unpunto de vista aplicado, la caracterizacin de la aptitud tecnolgica de las nuevas cepas con potencial probitico, as como laobtencin de cepas adaptadas a estos factores de estrs. Tambin estamos interesados, como estrategia futura, en la implementacin de nuevas tecnologas para incrementar la supervivencia y viabilidad de aquellas cepas que hayan mostrado unpotencial probitico elevado, cientficamente demostrado.

Para llevar a cabo este trabajo, aplicamos diversas metodologas que van desde la microbiologa clsica y molecular, alas tcnicas omicas ms recientes, as como diversas tcnicasde qumica analtica, tecnologa de alimentos y ms recientemente, protocolos de biologa celular. Dado el carcter multidisciplinar de nuestra investigacin actual, colaboramos activamente con cientficos nacionales e internacionales de otrasreas de conocimiento, como inmunologa, fisiologa animal,

qumica y medicina. Sin embargo, ninguno de nuestros logrospasados, presentes y, esperemos futuros, se habra conseguidosin el capital humano que ha formado y forma parte de nuestrogrupo de investigacin. A todos ellos, colaboradores y miembros del grupo, queremos expresar nuestro ms profundoagradecimiento.

SELECCIN DE 20 PUBLICACIONES EN LOS LTIMOS 5 AOS

Gueimonde et al. (2007). Competitive exclusion of enteropathogensform human intestinal mucus by Bifidobacterium strains withacquired resistance to bile A preliminary study. Int J Food Microbiol. 113:228232.

RuasMadiedo et al. (2007). Screening of exopolysaccharideproducingLactobacillus and Bifidobacterium strains isolated from the humanintestinal microbiota. Appl Environ Microbiol. 73:43854388.

Ruiz et al. (2007). Cell envelope changes in Bifidobacterium animalisssp. lactis as a response to bile. FEMS Microbiol Lett. 274:316322.

Snchez et al. (2007). LowpH adaptation and the acid tolerance res ponse of Bifidobacteium longum biotype longum. Appl EnvironMicrobiol. 73:64506459.

RuasMadiedo et al. (2008). Mucin degradation by Bifidobacteriumstrains isolated from the human intestinal microbiota. Appl EnvironMicrobiol. 74:19361940.

Salazar et al. (2008). Exopolysaccharides produced by intestinal Bifidobacterium strains act as fermentable substrates for human intestinal bacteria. Appl Environ Microbiol. 74:47374745.

Snchez et al. (2008). Proteomics of stress response in Bifidobacterium.Frontiers Biosci. 13:69056919.

RuasMadiedo et al. (2009). Bile affects the synthesis of exopolysaccharides by Bifidobacterium animalis. Appl. Environ. Microbiol. 75:12041207.

Salazar et al. (2009). Production of exopolysaccharides by Lactobacillusand Bifidobacterium strains of human origin, and metabolic activityof the producing bacteria in milk. J Dairy Sci. 92:41584168.

Turroni et al. (2009). Microbiomic analysis of the bifidobacterial popu lation in the human distal gut. ISME J. 3:745751.

Gueimonde et al. (2010). Genetic basis of tetraclycline resistance in Bifidobacterium animalis subsp. lactis. Appl Environ Microbiol. 76: 36643669.

RuasMadiedo et al. (2010). Exopolysaccharides produced by Lactobacillus and Bifidobacterium strains abrogate in vitro the cytotoxiceffect of bacterial toxins on eukaryotic cells. J Appl Microbiol.109:20792086.

Snchez et al. (2010). Technological and probiotic selection criteria ofa bileadapted Bidfidobacterium animalis subsp. lactis strain. IntDairy J. 20:800805.

Sols et al. (2010). Establishment and development of lactic acid bacteriaand bifidobacteria microbiota in breastmilk and the infant gut.Anaerobe. 16:307310.

Foto 1. Grupo Probiticos,Prebiticos y Exopolisacri-dos en octubre de 2011: BorjaSnchez, Claudio Hidalgo,David Ros, Silvia Arboleya,Miguel Gueimonde, PatriciaRuas-Madiedo (fila de atrs),Nuria Salazar, Mara Fernn-dez, Clara G. de los Reyes-Gaviln, Abelardo Margolles,Lorena Valds, Irene Ordoez(fila delantera) e Irene Rodr-guez (en recuadro).

Diciembre 2011 52:33Actualidad

Los productos crnicos de larga maduracin se mantienen enrefrigeracin hasta que se logra una reduccin de la humedad que impide el desarrollo de la microbiota alterante y de lasbacterias toxignicas. A medida que disminuye la humedad delproducto va limitndose el desarrollo de las bacterias, mientrasque la poblacin fngica puede desarrollarse a lo largo de todoel procesado durante meses. Los primeros estudios del grupode Higiene y Seguridad Alimentaria demostraron la presencia demohos productores de toxinas en el jamn. Paralelamente seestudi la posible contribucin de los microorganismos a lamaduracin del jamn, concluyndose que tanto las micrococceas como las levaduras y los mohos poseen una alta actividad proteoltica sobre protenas miofibrilares y se demostr la

contribucin de P. chrysogenum y Debaryomyces hansenii tantoa la protelisis como a la formacin de compuestos voltiles enlomos y jamones madurados (Martn y col., 2006; Benito y col.,2005; Andrade y col., 2009a).

Uno de los principales problemas que plantea el control delos microorganismos toxignicos en el jamn curado radicaen la presencia de una gran diversidad de especies que incluyencepas productoras y no productoras de toxinas, junto a la dificultad de demostrar la produccin de las toxinas dado el papeldecisivo que desempean las condiciones ambientales en laproduccin de estos metabolitos secundarios. La actividadreciente del grupo de Higiene y Seguridad Alimentaria se hacentrado en controlar el desarrollo de microorganismos inde

Turroni et al. (2010). Genome analysis of Bifidobacterium bifidum PRL2010reveals metabolic pathways for hostderived glycan foraging. ProcNat Acad Sci USA. 107:1951419519.

Arboleya et al. (2011). Characterization and in vitro properties of potentially probiotic Bifidobacterium strains isolated from breastmilk.Int J Food Microbiol. 149:2836.

De los ReyesGaviln et al. (2011). Adhesion of bileadapted Bifidobcterium strains to the HT29MTX cell line is modified after sequentialgastrointestinal challenge simulated in vitro using human gastricand duodenal juices. Res Microbiol. 162:514519.

Lpez et al. (2011). Immune response to Bifidobacterium bifidum strainssupport Treg/Th17 plasticity. PLoS One 6(9):e24776.

Ruiz et al. (2011). Evaluation of the ability of Bifidobacterium longumto metabolize human intestinal mucus. FEMS Microbiol Lett. 314:125130.

Salazar et al. (2011). Safety and intestinal microbiota modulation by theexopolysaccharideproducing strains Bifidobacterium animalis IPLAR1 and Bifidobacterium longum IPLAE44 orally administered toWistar rats. Int J Food Microbiol. 144:342351.

Foto 3. Dr. Probiota, quien estudia a quien? (Mara Fernndezy Toni Colom).

Foto 2. Bifidobacterium longum sobre cristales de bilis (A, barra20 mm) y Bifidobacterium animalis subsp. lactis (B, barra 5 mm)visualizados mediante cryo-SEM.

Miguel ngel AsensioHigiene y Seguridad Alimentaria. Departamento de Produccin Animal y Ciencia de los Alimentos.

Facultad de Veterinaria. Universidad de Extremadura. Aptdo 643. 10003Cceres

Evaluacin y control de microorganismos toxignicos en productos crnicos madurados