Identificación y caracterización de las bacterias responsables de la acumulación de histamina en queso

Abstract

Las aminas biógenas (AB) son bases nitrogenadas orgánicas de bajo peso molecular, producidas por descarboxilación enzimática de algunos aminoácidos y que desempeñan funciones biológicas variadas en seres vivos. Sin embargo, pueden acumularse en alimentos en concentraciones elevadas debido al metabolismo de determinados microorganismos. Su consumo puede provocar problemas en la salud. Las ABs se encuentran en variedad de alimentos y bebidas fermentados, entre los que destaca el queso. Dentro de las ABs la histamina es una de las más importantes, causando reacciones tóxicas cuando se consumen alimentos con altas concentraciones de este compuesto. A pesar de que existen límites recomendados de histamina en alimentos, estos son ampliamente excedidos en algunos quesos. A pesar de ello se desconoce cuáles son las especies responsables de su acumulación. El objetivo general de esta Tesis Doctoral fue la identificación y caracterización de las bacterias responsables de la acumulación de histamina en queso, así como analizar determinados factores que pudiesen afectar a su producción en este alimento. Inicialmente se analizaron 11 muestras de queso con alta concentración de histamina, utilizando técnicas dependientes de cultivo. Se aislaron bacterias productoras de histamina pertenecientes a las especies Lactobacillus vaginalis, Lactobacillus reuteri y Lactobacillus parabuchneri a partir de 1 muestra de queso Cabrales, y de la especie L. parabuchneri a partir de otra muestra de queso Cabrales, 1 de queso Emmental rallado, 1 de queso Zamorano y 1 de queso Mozzarella. En las 6 muestras restantes no se aislaron microorganismos productores de histamina. Dadas las limitaciones de las técnicas dependientes de cultivo, en esta Tesis se desarrolló un método independiente de cultivo basado en la técnica PCR-DGGE que permitió detectar e identificar bacterias productoras de histamina. Este método se aplicó a 33 muestras comerciales de queso y se concluyó que la principal especie responsable de la acumulación de histamina en queso es L. parabuchneri. Otras ii especies productoras de histamina detectadas fueron Lactobacillus sakei o Lactobacillus hilgardii (las cuales no se pudieron diferenciar), Tetragenococcus halophilus y Streptococcus thermophilus. Debido a la importancia de los biofilms como focos de contaminación bacteriana en la industria alimentaria, se analizó la capacidad de las bacterias productoras de histamina aisladas durante esta Tesis, así como de bacterias responsables de la acumulación de otras ABs en queso, de formar biofilms. Todas las especies productoras de ABs, excepto L. vaginalis, fueron capaces de formar biofilms en poliestireno. Además, todas ellas fueron capaces de adherirse al acero inoxidable, un material comúnmente utilizado en la industria alimentaria. A pesar de que una de las medidas más recomendada para evitar la acumulación de ABs en alimentos es el almacenamiento de los mismos a bajas temperaturas, L. parabuchneri, el principal productor de histamina en queso, fue capaz de crecer y producir histamina a temperaturas de refrigeración, incluso a 4ºC, reduciéndose a menos de la mitad el tiempo necesario para alcanzar 200 mg kg-1 de histamina incrementando la temperatura a 8ºC. L. parabuchneri fue capaz de adherirse a acero inoxidable a 4ºC y además, el periodo durante el que permaneció adherido a la superficie de acero y viable fue mucho mayor al incubarse a 4ºC (más de 70 días) que a 37ºC (28 días). Finalmente se secuenció y analizó el genoma de 3 cepas productoras de histamina de la especie L. parabuchneri y se comparó con 2 presentes en las bases de datos. Se identificaron genes relacionados con la producción de biofilms en la cepa L. parabuchneri IPLA1150, la cual formó el biofilm más fuerte. El cluster HDC se encontró en todos estos genomas excepto en uno. El cluster HDC y las regiones adyacentes fueron analizados en las cepas productoras de histamina de las especies L. parabuchneri y L. vaginalis. Estos genes se localizaron en el cromosoma bacteriano en estas cepas y se detectaron elementos móviles que indican una posible transferencia horizontal de los genes que les confieren la capacidad de producir histamina.