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Dpto. Bioquímica y Biología Molecular de Productos Vegetales INSTITUTO DE LA GRASA Agencia Estatal Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)

Misión

Desarrollo de la investigación para la caracterización y obtención de alimentos de buena calidad, saludables y

seguros, e la implantación de nuevas tecnologías respetuosas con el medio ambiente en el sector agroalimentario.

Caracterización y Calidad de Aceites, Grasas y Lípidos de Alimentos

Dpto. Caracterización y Calidad de Lípidos

Alimentos, Ingredientes Funcionales y Salud

Nutrición Molecular y Metabolismo Lipídico

Dpto. Alimentación y Salud

Compuestos Bioactivos en Alimentos y Productos de Plantas

Dpto. Fitoquímica de los Alimentos

Metabolismo de Lípidos de Plantas

Dpto. Bioquímica y Biología Molecular de Productos Vegetales

Biotecnología y Procesos-Agroalimentarios

Dpto. Biotecnología de Alimentos

Líneas de investigación y sub-líneas Plan Estratégico 2010-2013

• Estudiar los aspectos científicos y tecnológicos relacionados con la caracterización y

análisis de grasas y aceites, especialmente los aspectos relacionados con la seguridad

alimentaria y el fraude, y con las modificaciones e interacciones de los lípidos durante el

procesado de los alimentos.

• Desarrollar investigación básica y tecnológica relacionada con las aceitunas de

mesa y el aceite de oliva para obtener productos más competitivos y saludables,

desarrollando al mismo tiempo nuevas tecnologías para reducir el impacto ambiental

de estos procesos.

• Estudiar los aspectos científicos relacionados con las plantas oleaginosas y

productos hortofrutícolas en general, especialmente aquellos relacionados con el

metabolismo lipídico y con el metabolismo secundario de las plantas, con el fin de

mejorar cuantitativa y cualitativamente la producción de alimentos vegetales.

• Proporcionar evidencias sobre la mejora de la salud, la prevención y el tratamiento de

enfermedades mediante el uso de ingredientes bioactivos y componentes de plantas y

alimentos, por medio de una investigación innovadora que integre un amplio rango de

disciplinas relacionadas con los alimentos y la nutrición.

Objetivos del Plan de actuación del IG

To study of the fatty

acids and glycerolipids

biosynthetic pathway

in oilseeds and its

regulation.

Development of new sunflower lines for the use in the food industry with defined triacylglycerol composition

and winter cultivars.

Development of new castor bean lines for other uses in the industry.

To advance in the biochemical and molecular

characterization of the genes/enzymes involved in the

biogenesis of volatile compounds responsible for the

aroma, and of phenolic compounds, present in the

virgin olive oil.

Research Line: Plant Lipids Metabolism

Identification of new candidate genes related to the virgin olive oil quality through the use of

microarrays and transcriptomic analysis.

Objectives To study of the genes/enzymes responsible for

the biosynthesis of polyunsaturated fatty acids in

olive fruit.

Malonyl - ACP

4:0 - ACP

16:0 - ACP

18:0 - ACP

18:1 - ACP 18:1

16:0

18:0

18:0 - CoA 18:1 - CoA

16:0 - CoA LPA

PA

DAG

TAG

PI

PC PE

Glycerol - 3 - P

ER

KAS - III

KAS - I

KAS - II

SAD

FAT A/B

FAT B

FAT A

GPAT

LPAT

PAP

DAGAT

PDAT

Cytoplasm

Acetyl - CoA

Sacarose

Glucose - 6 - P

PEP

G6P

PEP

Pyruvate Pyr

Malonyl - ACP

4:0 - ACP

16:0 - ACP

18:0 - ACP

18:1 - ACP 18:1

16:0

18:0

18:0 - CoA 18:1 - CoA

16:0 - CoA LPA

PA

DAG

TAG

PI

PC PE

Glycerol - 3 - P

Plastid ER

KAS - III

KAS - I

KAS - II

SAD

FAT A/B

FAT B

FAT A

GPAT

LPAT

PAP

DAGAT

PDAT

Acetyl - CoA

Glucose - 6 - P

PEP

G6P

PEP

Pyruvate Pyr

LIPIDS

LINOLEIC ACID LINOLENIC ACID

9 - L - OOH 13 - LA - OOH 13 - LNA - OOH 9 - LN - OOH

Z,3 - NONENAL

E,2 - NONENAL

E,2 - NONENOL

HEXANAL

HEXANOL Z,3 - NONENOL

E,2 - HEXENAL

Z,3HEXENAL

Z,3 - HEXENOL

Z3,Z6 - NONADIENAL

Z3,Z9 - NONADIENOL

E,2 - HEXENOL

E2,Z6 - NONADIENAL

E2,Z6 - NONADIENOL

HEXYL ACETATE 3 - HEXENYL ACETATE

2 - HEXENYL ACETATE

-10

0

10

20

30

40

50

60

70BIOPHYSICS

TOXICOLOGY

ENERGY FUELS

ENDOCRINOLOGY METABOLISM

PHARMACOLOGY PHARMACY

AGRICULTURE

NUTRITION DIETETICS

CHEMISTRY

CARDIOVASCULAR SYSTEM CARDIOLOGY

ENVIRONMENTAL SCIENCES ECOLOGY

MICROBIOLOGY

PLANT SCIENCES

ENGINEERING

BIOCHEMISTRY MOLECULAR BIOLOGY

FOOD SCIENCE TECHNOLOGY IG

DBBMPV

BIOTECHNOLOGY APPLIED MICROBIOLOGY

DBBMPV Publicaciones –Áreas científicas-

Departamento de Bioquímica y Biología Molecular de Productos Vegetales

GRUPOS

Bioquímica y tecnología de alimentos vegetales (GBTAV) Carlos Sanz Martínez ([email protected]) Ana Gracia Pérez Rubio

Genética y bioquímica de lípidos de semillas (GGBLS) Rafael Garcés Mancheño Enrique Martínez Force ([email protected]) Joaquín J. Salas Liñán Monica Venegas Calerón

Genómica, biología molecular y bioquímica de lípidos de plantas (GGBMBLP) José Manuel Martínez Rivas ([email protected])

Tecnología pre y poscosecha de productos vegetales (GTPPPV) José María García Martos

Bioquímica de aceitunas (GBA) Juan Sánchez García

Servicio de Biología Molecular Servicio de invernadero, cámaras y cultivos

mailto:[email protected]




-10

0

10

20

30

40

50

60

70

80BIOPHYSICS

TOXICOLOGY

ENERGY FUELS



AGRICULTURE

NUTRITION DIETETICS

CHEMISTRY



MICROBIOLOGY

PLANT SCIENCES

ENGINEERING



GBTAV


-10

0

10

20

30

40

50

60

70BIOPHYSICS

TOXICOLOGY

ENERGY FUELS



AGRICULTURE

NUTRITION DIETETICS

CHEMISTRY



MICROBIOLOGY

PLANT SCIENCES

ENGINEERING



GGBMBLP


-10

0

10

20

30

40

50

60

70BIOPHYSICS

TOXICOLOGY

ENERGY FUELS



AGRICULTURE

NUTRITION DIETETICS

CHEMISTRY



MICROBIOLOGY

PLANT SCIENCES

ENGINEERING


FOOD SCIENCE TECHNOLOGY

IG

GGBLS


DBBMPV

Genómica, biología molecular y bioquímica de lípidos de plantas

DBBMPV Bioquímica y tecnología de alimentos vegetales

Líneas de investigación

Línea 1.- Biosíntesis de compuestos que determinan el aroma y sabor de productos vegetales. Análisis de precursores y caracterización bioquímica/molecular de enzimas/genes implicados. - Proyecto Genoma España, OLEAGEN. 2008-2011.

- Proyecto Excelencia Junta Andalucía, AGR-P09-04516. 2010-2014. - Proyectos Plan Nacional : AGL2008-00258, AGL2011-024442 y AGL 2015-67652-R. 2016-2019.

Línea 2.- Metodologías analíticas para determinar metabolitos claves para la calidad organoléptica y nutricional de alimentos vegetales. - Proyecto Genoma España, OLEAGEN. 2008-2011 - Proyecto RECUPERA 2020. 2014-2015. - Contrato Investigación con Fresas Nuevos Materiales S.L. (Ref VAT 110101160182). 2016-2018.

Línea 3.- Evaluación de modificaciones de calidad durante la conservación y procesado de frutos. Análisis y optimización de procesos. - Proyecto RECUPERA 2020. 2014-2015.

Carlos Sanz Martínez ([email protected])

MÉTODOLOGIAS DESARROLLADAS POR EL GRUPO

▪Purificación y caracterización de proteínas

▪Medida de actividades enzimáticas: Lipoxigenasa, hidroperóxido-liasa, alcohol deshidrogenasa, alcohol aciltransferasa, β-glucosidasa, polifenol oxidasa y peroxidasa entre otras.

▪ Análisis de azúcares y ácidos orgánicos en: Fresa, frambuesa y otros frutos tanto frescos como procesados.

▪ Análisis de compuestos fenólicos en: Fresa, frambuesa y otros frutos. Aceite de oliva y tejidos del olivo (aceituna, hoja).

▪ Análisis de compuestos volátiles en: Aceite de oliva virgen. Fresa, frambuesa y otros frutos tanto frescos como procesados.

▪ Análisis del contenido de vitamina C en: Fresa, frambuesa y otros frutos tanto frescos como procesados

▪ Análisis del contenido de vitamina E en: Aceite de oliva y otros aceites. Tejidos vegetales.

▪ Análisis del contenido de hidroperóxidos de ácidos grasos en: Tejidos vegetales y aceites vegetales




Línea 1: Aproximación ómica al estudio de la biosíntesis de compuestos fenólicos relacionados con la calidad del aceite de oliva virgen (AGL 2015-67652-R. 2016-2019)”

Línea 2.- Evaluación de la calidad de nuevas variedades de frutos rojos cultivadas en Huelva (Contrato de investigación con Fresas Nuevos Materiales S.L., Ref. 110101160182).

PROYECTOS Y ACTIVIDADES MAS RELEVANTES A CORTO PLAZO.

-Evaluación del contenido de vitamina E, glucósidos fenólicos y metabolitos intermediarios de sus rutas de síntesis en aceituna. Análisis UPLC/ESI-qTOF-HRMS en colaboración Unidad de espectrometría de masas IG-CSIC.

-Identificación de genes claves en rutas de síntesis de vitamina E y glucósidos fenólicos mediante estudio de expresión diferencia del transcriptoma. Análisis de expresión diferencial en colaboración con CNAG y anotación funcional de secuencias y estudios funcionales “in sílico” en colaboración con Dr. Pérez Pulido (CABD-CSIC).

-Caracterización bioquímica de enzimas claves en la biosíntesis de ambos compuestos. Medida del nivel de actividad de las enzimas: β-glucosidasa, fenilalanina amonio-liasa, tirosina amonio-liasa, dihidroxifenil alanina amonio-liasa y otras identificadas como claves en los estudios de transcriptómica.

-Determinación de metabolitos marcadores de calidad nutricional y organoléptica en fresa como nuevas herramientas de selección dentro de un Programa de Mejora de Fresa y Frambuesa.

-Evaluación del perfil fenólico. -Evaluación del contenido de Vit C. -Evaluación del perfil aromático. -Evaluación del perfil de azúcares y ácidos orgánicos del nuevo material vegetal.


DBBMPV Genética y bioquímica de lípidos de semillas - LINEAS

L1. Análisis de lípidos y desarrollo de técnicas específicas, disminuyendo el tiempo de análisis y la muestra utilizada, aumentado el número de muestras/día, implementando nuevos análisis, etc…

DBBMPV Genética y bioquímica de lípidos de semillas

RH

A-2

74

CA

S-4

CA

S-3

CA

S-1

4

CA

S-7

CA

S-5

CA

S-3

7

CA

S-1

8

HA

-OL9

CA

S-1

5

CA

S-1

2

CA

S-2

5

16:0 8.0 5.9 5.4 8.4 14.7 31.5 29.5 33.9 5.6 5.0 32.1 29.0 16:1 0.2 0.6 4.4 12.3 1.0 0.1 4.5 1.5 16:2 0.7 4.6 0.3 18:0 7.1 11.9 26.1 37.3 2.1 2.8 1.4 13.0 6.4 26.0 3.8 8.1 18:1 51.9 27.8 14.2 12.4 6.5 12.7 5.4 5.5 80.1 58.0 42.3 40.5

18:1A 0.3 0.6 3.6 5.8 0.9 3.3 18:2 30.5 53.0 51.3 38.0 72.0 40.4 38.7 44.5 5.3 7.0 11.4 15.6 18:3 0.6 1.4 1.6 0.7 0.1 0.5 20:0 0.3 0.6 1.4 2.2 1.2 1.5 0.3 1.0 0.3 1.0 0.6 2.3 22:0 1.1 0.7 1.3 1.8 1.1 08 1.2 1.1 1.2 2.0 1.2 2.9

ΣSat 16.5 19.1 34.2 49.7 19.1 36.6 32.4 49.0 13.5 34.0 37.7 42.3

L2. Desarrollo de nuevas líneas de girasol. Incremento del contenido en ácidos grasos saturados, fundamentalmente el esteárico, para el reemplazo de grasas animales, aceites vegetales parcialmente hidrogenados y/o grasas de palma y sus derivados, obtenidos por transesterificación química, en la industria alimentaria.


L3. Bioquímica y biología molecular de lípidos de plantas. Identificación de los genes relacionados con la síntesis de ácidos grasos y lípidos en semillas oleaginosas para la obtención de aceites a la carta.


L4. Desarrollo de oleaginosas no utilizadas en la alimentación como plantas-biofactoría para su uso en la obtención de productos químicos de interés industrial y biolubricantes.


L5. Tecnología de grasas y aceites para aplicaciones industriales y alimentarias. Implementación de las soluciones tecnológicas necesarias para la utilización de estos nuevos aceites y grasas en sus distintas aplicaciones.

DRY FRACTIONATION

STEARINS

Plastic fats Pralines Filling fats

Shortenings

Soft Stearins 20 - 40% SUS

SOLVENT FRACTIONATION

STEARINS

Hard Stearins 65 - 95% SUS

CBEs Coating fats

CBIs


Colaboraciones actuales Análisis de lípidos/metabolitos

Franz Martín Bermudo (UPO/CABIMER) J.A. Sánchez Álcazar (UPO/CABD) Marta Artal Sanz/Manuel J. Muñoz (UPO/CABD) Damien Paul Devos (UPO/CABD) Natalia Izquierdo (UNMdP/CONICET-Argentina)

Metabolismo lipídico Juan B. Jordano Fraga (IRNASE) - Stress abiótico Jose L. Crespo González (IBVF) - Autofagia Elena Monte (CRAG) - Desarrollo luz-oscuridad Jean Rivoal (U. Montreal-Canadá)

Nuevas oleaginosas Carmen Martín Cordero (US/Farmacia) Jose mará Ros García (U. Murcia) Ricarda Riina (RJB) Sadok Boukhchina (U. Túnez-Túnez) Mahdi Majidi (Isfahan U. of Technology-Irán)

Líneas

Mejora de la producción y la calidad de los aceites vegetales, tanto de sus características nutricionales, como organolépticas y tecnológicas.

Identificación, caracterización y estudio de los mecanismos de regulación de genes y enzimas implicados en la biosíntesis de compuestos que determinan tanto la producción como la calidad del aceite.

(i) Incremento del contenido de aceite de la aceituna.

(ii) Mejora del perfil de ácidos grasos insaturados en el aceite de oliva.

(iii) Incremento del contenido total de tocoferoles y vitamina E en el aceite de oliva.

(iv) Incremento del contenido total de escualeno en el aceite de oliva.

(v) Estudio del control del contenido en oleico y linoleico del aceite de girasol.

Detección de aceites vegetales utilizados como adulterantes de aceites de oliva mediante marcadores moleculares de DNA.

DBBMPV Genómica, biología molecular y bioquímica de lípidos de plantas

DBBMPV Financiación -PROYECTOS

AGL2011-23187 - Control de la síntesis de aceites alto-esteárico en girasol - 350.900,00 € AGL2011-24442 - Identificación de determinantes bioquímicos y moleculares responsables de las características de calidad del aceite de oliva virgen - 193.600,00 € AGL2011-30371-C02-02 - Evaluación de la liberación de flavor del aceite de oliva virgen - 114.950,00 €

2011HK0008 - Control of lipid synthesis in sunflower seeds: Role of acyl-CoA binding proteins

AGL2012-34544 - Riego deficitario controlado del olivar de alta densidad: programación automática basada en la fisiología de la planta y en la economía de manejo del cultivo - 140.400,00 €

RECUPERA2020 - 1.4.3 - Mejora de la producción y la calidad del aceite de oliva virgen mediante aproximaciones moleculares - 286.689,55 € ; - 3.1.5.2 - Nuevas variedades de fresa, frutos y biomasa - 206.689,55 €; - 3.2.7 - Desarrollo y producción de líneas ultra alto oleico de girasol para uso alimentario - 281.689,54 € AGL2014-53537-R - Ruta de síntesis de ácidos grasos y triglicéridos en líneas de girasol alto esteárico. Mejora de la calidad del aceite para la industria alimentaria - 278.300,00 € AGL2014-55300-R - Análisis funcional de proteínas cloroplásticas implicadas en reacciones redox fotosintéticas y en la biosíntesis de ácidos grasos en especies modelo y de interés industrial - 169.400,00 €

P12-AGR-543 - El Ricino como biofactoría. CASBIO - 234.894,00 €

Grupo de Genómica, Biología Molecular y Bioquímica de Lípidos de Plantas

IP: José Manuel Martínez Rivas ([email protected])

Mejora de la producción y la calidad de los aceites vegetales mediante aproximaciones genómicas, moleculares y bioquímicas

Detección de aceites vegetales usados como adulterantes de aceites de oliva mediante marcadores moleculares de DNA

Proyecto europeo OLEUM (H2020-SFS-14A-2014)

Líneas de investigación

Instituto de la Grasa

Metabolitos

Actividades enzimáticas

Expresión génica

Nuevos metabolitos

Transformación

Recepción, lavado,

almacenamiento

Centrifugación (Separación

en dos fases) Olivo Aceituna Molienda Batido

Aceite de oliva virgen

Componentes

finales

Alperujo

ANÁLISIS Y CARACTERIZACIÓN

BIOLOGÍA MOLECULAR GENÓMICA

BIOQUÍMICA Identificación, caracterización y regulación de genes y enzimas

implicados en la producción y calidad del aceite de oliva

Mejora de la producción y la calidad del aceite de oliva mediante una aproximación genómica, molecular y bioquímica

TECNOLOGÍA AGRONOMÍA


Estrategias para la mejora de la producción y la calidad del aceite de oliva mediante una aproximación

genómica, molecular y bioquímica

Desarrollo de marcadores moleculares asociados a

caracteres de producción y calidad del aceite

Generación de nuevas variedades mediante selección asistida por marcadores que den lugar a aceites con calidad mejorada

Búsqueda de correlaciones entre los perfiles de expresión génica-actividad enzimática-metabolito a lo largo del

desarrollo y maduración de la aceituna

Determinación del momento óptimo de recolección de cada variedad

Estudio de la regulación por estreses medioambientales de genes/enzimas

implicados en la producción y la calidad del aceite de oliva

Determinación de las condiciones de cultivo óptimas

para mejorar la calidad del aceite


Objetivos

- Incremento del contenido de aceite de la aceituna.

- Mejora del perfil de ácidos grasos insaturados en el aceite de oliva.

- Incremento del contenido total de tocoferoles y vitamina E en el aceite de oliva.

- Incremento del contenido total de escualeno en el aceite de oliva.

- Estudio del control del contenido en oleico y linoleico del aceite de girasol.

Genómica funcional Microarray

QTLs

Transcriptoma


Proyecto de genómica de olivo: OLEAGEN

Análisis de expresión

in silico


Técnicas experimentales

Disponibles

- Análisis de ácidos grasos y de clases de lípidos de bacterias, levaduras y tejidos de plantas.

- Análisis de expresión génica mediante PCR cuantitativa en tiempo real.

- Expresión funcional de proteínas en bacterias, levaduras y plantas.

Interesados

- Microscopía laser confocal.

- Proteómica.


Componentes responsables de propiedades relacionadas con la calidad del aceite de oliva

Ácidos grasos (TAG)

Tocoferoles

Polifenoles

Carotenoides

Clorofilas

Ácido linoleico Ácido linolénico

Metabolitos en la aceituna

Metabolitos en el aceite de oliva

Propiedades del aceite de oliva

ORGANOLÉPTICAS

- Sabor (Amargor)

- Color

- Aroma

Ácidos grasos (TAG)

Tocoferoles

Carotenoides

Clorofilas

TECNOLÓGICAS

- Estabilidad oxidativa

NUTRICIONALES

Volátiles Ruta LOX

Nuevos polifenoles b-glucosidasa,

esterasa, POX, PPO

Escualeno Escualeno

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