Estudio de las comunidades microbianas de embutidos fermentados ligeramente acidificados mediante técnicas moleculares. Estandarización, seguridad y mejora tecnológica Belén MARTÍN JUÁREZ ISBN: 84-689-3758-4 Dipòsit legal: GI-952-2005 ESTUDIO DE LAS COMUNIDADES MICROBIANAS DE EMBUTIDOS FERMENTADOS LIGERAMENTE ACIDIFICADOS MEDIANTE TÉCNICAS MOLECULARES. ESTANDARIZACIÓN, SEGURIDAD Y MEJORA TECNOLÓGICA Memoria presentada por Belén Martín Juárez, inscrito en el programa de doctorado de Ciencias, itinerario de Biotecnología del departamento de Enginyeria Química Agrària i Tecnologia Agroalimentària (EQATA) para optar al grado de Doctor por la Universitat de Girona. El presente trabajo se ha realizado en el Centre de Tecnologia de la Carn (IRTA), bajo la dirección de la Dra. Marta Hugas y la Dra. Teresa Aymerich. Belén Martín Juárez Girona, enero 2005 Centre de Tecnologia de la Carn Departament de Microbiologia i Biotecnologia Alimentàries ESTUDIO DE LAS COMUNIDADES MICROBIANAS DE EMBUTIDOS FERMENTADOS LIGERAMENTE ACIDIFICADOS MEDIANTE TÉCNICAS MOLECULARES. ESTANDARIZACIÓN, SEGURIDAD Y MEJORA TECNOLÓGICA Dra. Marta Hugas Dra. Teresa Aymerich Dr. Josep Mª Monfort Co-Directora de la tesis Co-Directora de la tesis Tutor de la tesis El trabajo expuesto en esta memoria ha sido subvencionado por el Ministerio de Educación y Ciencia a través de la concesión de una beca de investigación de Formación de Personal Investigador (F.P.I.), por el proyecto ALI-99-0308 de la Comisión Interministerial de Ciencia y Tecnología y por los proyectos europeos FOOD-PCR (QLK-CT-1999- 00226) y TRADISAUSAGES (QRLT 2002-02240) financiados por la Comisión Europea. Lo más bello que podemos experimentar es el lado misterioso de la vida. Es el sentimiento profundo que se encuentra en la cuna del arte y de la ciencia verdadera. Albert Einstein. Amb aquestes paraules vull expressar el meu agraïment a totes aquelles persones que, d’una manera o d’altra, m’han recolzat durant aquests quatre anys de treball. Un primer agraïment per les Dres. Marta Hugas i Teresa Aymerich directores d’aquesta tesi. Sense la seva direcció i recolzament, aquest treball no hauria estat posible. Al Dr. Josep Mª Monfort, director del Centre de Tecnologia de la Carn i tutor d’aquesta tesi. A la Dra. Margarita Garriga, cap de la Unitat de Microbiologia i Biotecnologia Alimentàries del Centre de Tecnologia de la Carn, per l’ajuda i bons consells que m’ha proporcionat. A tots els membres del laboratori de “micro”: en David, l’Anna Claret, la Bego i especialment a la Yolanda Beltran, la que més temps m’ha “aguantat”. Tots vosaltres heu contribuït en aquest treball, a tots els nivells. A l’Anna Jofré, companya de despatx i laboratori, per ajudar-me sempre que ho necessito. A la Carmen Sárraga, en Narcís Sais, en Pedro i a tots amb els que comparteixo l’hora de l’esmorzar i del dinar; que fariem sense aquests petits moments! A tot el personal del Centre de Tecnologia de la Carn: becaris, secretaries, investigadors, “matxaques”…, sense oblidar-me de ningú, per totes les bones estones, i les no tan bones, que hem passat A la Conxi i en Xevi, pel seu carinyo i tots els bons dinars i sopars que hem compartit. A en Sergi Arbonès, pel suport informàtic i l’ajuda desinteressada. A la meva familia, que encara que estan lluny, m’ajuden en tot el que poden. I molt especialment, a en Quim, per tot. Índice ÍNDICE INTRODUCCIÓN 1 1. Embutidos fermentados 3 1.1. El sector cárnico 4 1.1.1. Producción de elaborados cárnicos 4 1.2. Clasificación de los embutidos 6 1.2.1. Clasificación española de embutidos 8 1.2.2. Embutidos fermentados ligeramente acidificados 10 1.2.2.1. Principales EFLA 10 1.2.2.1.1. Chorizo 10 1.2.2.1.2. Salchichón de Vic 10 1.2.2.1.3. Fuet 11 1.2.2.1.4. Sobrasada 11 1.3. Elaboración de embutidos fermentados 11 1.3.1. Picado de la carne y la grasa 12 1.3.2. Mezclado con el resto de ingredientes y aditivos 12 1.3.2.1. Sal común 12 1.3.2.2. Nitratos y nitritos 12 1.3.2.3. Glúcidos 13 1.3.2.4. Ascorbato 13 1.3.2.5. Especias 13 1.3.2.6. Cultivos iniciadores 13 1.3.3. Embutido 15 1.3.4. Fermentación 15 1.3.5. Curado 15 1.3.6. Envasado 16 i Índice 1.4. Microbiología de la carne 16 1.5. Ecología bacteriana de los embutidos fermentados 18 1.5.1. Las bacterias del ácido láctico 20 1.5.1.1. Taxonomía 21 1.5.1.2. Importancia de las BAL en la elaboración de embutidos 21 1.5.1.2.1. Productos primarios de la fermentación de las BAL 22 1.5.1.3. Impacto de las BAL en la salud humana. Enterococos 24 1.5.2. Cocos gram-positivos catalasa-positivos 26 1.5.2.1. Taxonomía 26 1.5.2.2. Importancia de los CGC+ en la elaboración de embutidos 29 1.5.2.3. Impacto de los CGC+ en la salud humana: ECN 30 1.6. Seguridad biológica de los embutidos fermentados 32 1.6.1. Enterobacterias: Salmonella y Escherichia coli 32 1.6.2. Staphylococcus aureus 33 1.6.3. Listeria monocytogenes 34 1.6.4. Bacterias formadoras de esporas 34 1.6.5. Mohos y micotoxinas 35 1.6.6. Virus y parásitos 35 1.6.7. Aminas biógenas y nitrosaminas 36 1.7. Nuevas técnicas de conservación de productos cárnicos 38 1.7.1. HHP como método de higienización de embutidos fermentados 38 2. Identificación y tipificación de microorganismos mediante técnicas moleculares 41 2.1. Técnicas de ácidos nucleicos para la detección de microorganismos 42 2.1.1. Hibridación de ácidos nucleicos 43 2.1.2. Métodos de amplificación: PCR 43 2.1.2.1. Reacción en cadena de la polimerasa 44 2.1.2.1.1. Concepto y etapas 44 2.1.2.1.2. Diseño de cebadores 47 2.1.2.2. Límites de la PCR 48 2.1.2.2.1. Diferenciación entre microorganismos viables y no viables 48 ii Índice 2.1.2.2.2. Inhibición de la PCR 48 2.1.2.2.3. Contaminación de la PCR. Precauciones para evitarla 50 2.1.2.3. PCR cuantitativa: PCR a tiempo real 51 2.1.2.4. Implementación de la PCR 53 2.2. Tipificación molecular de microorganismos 55 2.2.1. Análisis del perfil plasmídico 57 2.2.2. Análisis de la restricción del ADN cromosómico 58 2.2.3. Ribotipado 58 2.2.4. Electroforesis de campo pulsante 60 2.2.5. Técnicas de tipificación basadas en la PCR 61 2.2.5.1. Amplificación al azar de ADN polimórfico (RAPD) 61 2.2.5.2. PCR-ribotipia 63 2.2.5.3. PCR-RFLP 63 2.2.6.4. Rep-PCR 64 2.2.6.5. AFLP 64 2.2.6.7. Tipificación de secuencias multilocus 66 OBJETIVOS 69 3. OBJETIVOS 71 MATERIAL Y MÉTODOS 73 4. MATERIALES 75 4.1. Muestras de embutidos fermentados ligeramente acidificados 75 4.2. Cepas bacterianas 75 4.2.1. Conservación de las cepas de colección 77 4.3. Medios de cultivo, soluciones y tampones 77 4.3.1. Medios de cultivo 77 4.3.2. Tampones y soluciones 83 4.3.4. Oligonucleótidos 86 5. MÉTODOS 89 5.1. Análisis microbiológico de las muestras 89 iii Índice 5.1.1. Preparación de la muestra 89 5.1.2. Recuento de bacterias del ácido láctico 90 5.1.3. Recuento de cocos gram-positivos catalasa-positivos 90 5.1.4. Recuento de enterococos 90 5.1.5. Recuento de Enterobacteriaceae 90 5.1.6. Recuento de Staphylococcus aureus 90 5.1.7. Investigación de Salmonella spp. 91 5.1.8. Identificación y recuento de Listeria monocytogenes 91 5.1.9. Recuento de clostridios sulfito-reductores 92 5.1.10. Aislamiento y conservación de las cepas 92 5.2. Análisis físico-químico de las muestras 93 5.3. Caracterización fenotípica de las cepas aisladas 93 5.3.1. Determinación de la actividad antagonista contra Listeria monocytogenes 93 5.3.2. Determinación de la actividad proteolítica 93 5.3.3. Determinación de la actividad lipolítica 94 5.3.4. Determinación de la susceptibilidad a antimicrobianos 94 5.3.5. Determinación de la actividad aminoácido-descarboxilasa 95 5.4. Identificación bioquímica de especies bacterianas 95 5.5. Caracterización molecular de las cepas aisladas 95 5.5.1. Tratamiento pre-PCR de las muestras de embutido 96 5.5.1.1. Extracción del ADN bacteriano de las muestras de embutido 96 5.5.1.2. Extracción del ADN con la resina Chelex ® 100. 98 5.5.1.3. Método de filtración para la purificación del ADN 99 5.5.2. Identificación de microorganismos y genes bacterianos de interés mediante PCR 99 5.5.2.1. Selección y diseño de cebadores 100 5.5.2.2. Optimización de las condiciones de PCR 100 5.5.2.2.1. Detección de microorganismos de interés tecnológico mediante PCR 101 5.5.2.2.2. Detección de microorganismos patógenos en embutidos 102 iv Índice 5.5.2.2.3. PCR para la detección de genes relacionados con factores de virulencia y resistencia a vancomicina en enterococos 104 5.5.2.2.4. PCR para la detección de genes de enterotoxinas y resistencia a meticilina en CGC+ 105 5.5.2.2.5. Detección del gen tyrdc en BAL 105 5.5.2.2.6. Detección del gen tyrdc en L. curvatus 106 5.5.2.2.7. Amplificación del gen ARNr 16S 106 5.5.2.2.8.