Tipificación con secuencias multilocus en Lactobacillus casei procedentes de ensilados de cáscara de piña

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.15517/am.v32i2.42182

Palabras clave:

bacterias ácido-lácticas, proceso fermentativo, calidad nutricional, tipificación de secuencias multilocus, urea

Resumen

Introducción. Lactobacillus casei se caracteriza por adaptarse al medio durante el proceso fermentativo. Objetivo. Caracterizar con tipificación de secuencias multilocus (MTLS), aislamientos de L. casei presentes en ensilados de cáscara de piña con niveles crecientes de urea. Materiales y métodos.  Durante 2017 y con un diseño irrestricto al azar se prepararon veinte silos (2 kg). Cada cinco bolsas, se adicionaron 0, 0,5, 1 y 1,5 % de urea (p/p en base fresca). Después de treinta días, se tomó una muestra de cada repetición para realizar análisis bromatológicos. Se analizó materia seca (MS), proteína cruda (PC), carbohidratos no fibrosos, fibra en detergente ácido (FDA), fibra en detergente neutro (FDN), digestibilidad in vitro de la materia seca (DIVMS), hemicelulosa, extracto etéreo (EE), cenizas, nitrógeno amoniacal y pH. Se determinó el recuento de bacterias ácido-lácticas (BAL) para cada uno de los tratamientos. La identificación de las BAL se realizó con la secuencia del ARNr 16S. Los aislamientos de L. casei fueron analizados con MTLS. Resultados. Los cuatro tratamientos evaluados no presentaron diferencias significativas en la MS (12,10 a 12,86%), FDA (31,44 a 32,18 %), FDN (58,46 a 58,56 %), hemicelulosa (26,36 a 27,02 %), EE (2,45 a 2,96 %), cenizas (4,96 a 5,12%), nitrógeno amoniacal (0,45 a 0,49 %) y pH (3,36 a 3,48). No así, en PC (6,94 a 9,12 %) y DIVMS (82,84 a 84,72 %). La adición de urea se asoció a cambios en las poblaciones de BAL (6,56 a 6,90 UFC). Siete aislamientos de L. casei se identificaron y tipificaron con cinco genes distintos. Se encontraron entre dos (polA) y cinco (nrdD, pgm, mutL) alelos; esto permitió identificar un total de seis secuencias tipo (ST) distintas en los aislados de Costa Rica. Conclusión. Los aislamientos de L. casei se encontraron emparentados a bacterias del tracto gastrointestinal en humanos.

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Biografía del autor/a

Natalia Barboza, Universidad de Costa Rica

Docente e Investigadora

Citas

Altschul, S. F., Gish, W., Miller, W., Myersand, E. W., & Lipman, D. J. (1990). Basic local alignment search tool. Journal of Molecular Biology, 215(3), 403-410. https://doi.org/10.1016/S0022-2836(05)80360-2

Association of Official Analytical Chemist. (1998). Official methods of analysis of AOAC International (16th Ed.). Association of Official Analytical Chemist.

Arshad, F. A., Mehmood, R., Hussain, S., Annus-Khan, M., & Khan, M. S. (2018). Lactobacilli as probiotics and their isolation from different sources. British Journal of Research, 5(3), Article 43. https://doi.org/10.21767/2394-3718.100043

Birnboim, H. C., & Doly, J. (1979). A rapid alkaline extraction procedure for screening recombinant plasmid DNA. Nucleic Acids Research, 7(6), 1513-1523. https://doi.org/10.1093/nar/7.6.1513

Bonfield, J. K., Smith, K. F., & Staden, R. (1995). A new DNA sequence assembly program. Nucleic Acids Research, 23(24), 4992-4999. https://doi.org/10.1093/nar/23.24.4992

Cai, H., Rodríguez, B. T., Zhang, W., Broadbent, J. R. & Steele, J. L. (2007). Genotypic and phenotypic characterization of Lactobacillus casei strains isolated from different ecological niches suggests frequent recombination and niche specificity. Microbiology, 153(8), 2655–2665. https://doi.org/10.1099/mic.0.2007/006452-0

Cai, H., Thompson, R., Budinich, M. F., Broadbent, J. R., & Steele, J. L. (2009). Genome sequence and comparative genome analysis of Lactobacillus casei: insights into their niche-associated evolution. Genome Biology and Evolution, 1, 239-257. https://doi.org/ 10.1093/gbe/evp019

Chen, A., Guan, Y. J., Bustamante, M., Uribe, L., Uribe-Lorío, L., Roos, M. M., & Liu, Y. (2020). Production of renewable fuel and value-added bioproducts using pineapple leaves in Costa Rica. Biomass and Bioenergy, 141, 105675.

Cubero, J. F., Rojas, A., & WingChing, R. (2010). Uso del inóculo microbial elaborado en finca en ensilaje de maíz (Zea mays). Valor nutricional y fermentativo. Agronomía Costarricense, 34(2), 237-250. https://doi.org/10.15517/RAC.V34I2.3634

De la Cruz-Hernández, J. C., & Gutiérrez-Fernández, G. A. (2006). Alimentación de bovinos con ensilados de mezcla de banana de rechazo y raquis en diferentes proporciones. Avances en Investigación Agropecuaria, 10(3), 29-39.

Diancourt, L., Passet, V., Chervaux, C., Garault, P., Smokvina, T., & Brisse, S. (2007). Multilocus sequence typing of Lactobacillus casei reveals a clonal population structure with low levels of homologous recombination. Applied Environmental Microbiology, 73(20), 6601–6611. https://doi.org/10.1128/AEM.01095-07

Dicagno, R., Cardinalo, G., Minervini, G., Antonielli, L., Rizzello, C., Ricciuti, P., & Gobbetti, M. (2010). Taxonomic structure of the yeasts and lactic acid bacteria microbiota of pineapple (Ananas comosus L. Merr.) and use of autochthonous starters for minimally processing. Food Microbiology, 27(3), 381-389. https://doi.org/10.1016/j.fm.2009.11.012

Edwards, U., Rogall, T., Blöcker, H., Emde, M., & Bötter, E. C. (1989). Isolation and direct complete nucleotide determination of entire genes. Characterization of a gene coding for 16S ribosomal RNA. Nucleic Acids Research, 17(19), 7843–7853. https://doi.org/10.1093/nar/17.19.7843.

Elghandour, M. M., Adegbeye, M. J., Vallejo, L. H., Elahi, M. Y., Barbabosa-Pliego, A., Recillas-Morales, S., & Salem, A. Z. M. (2019). Role of dose dependent Lactobacillus farciminis on ruminal microflora biogases and fermentation activities of three silage based rations. Journal of Applied Microbiology, 127, 1627-1634. https://doi.org/10.1111/jam.14422

Endo, A., Irisawa, T., Futagawa-Endo, Y., Sonomoto, K., Itoh, K., Takano, K., Okada, S., & Dicks, L.M. (2011). Fructobacillus tropaeoli sp. nov., a fructophilic lactic acid bacterium isolated from a flower. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 61(4), 898–902. https://doi.org/10.1099/ijs.0.023838-0

Endo, A., Tanizawa, Y., & Arita, M. (2019). Isolation and identification of lactic acid bacteria from environmental samples. In J. M. Walker (Ed.). Lactic acid bacteria. Methods in molecular biology (vol. 1887, pp. 3-13). Humana Press. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-8907-2_1

Endo, A., Tanizawa, Y., Tanaka, N., Maeno, S., Kumar, H., Shiwa, Y., Okada, S., Yoshikawa, H., Dicks, L., Nakagawa, J., & Arita, M. (2015). Comparative genomics of Fructobacillus spp. and Leuconostoc spp. reveals niche-specific evolution of Fructobacillus spp. BMC Genomics, 16, Article 1117. https://doi.org/10.1186/s12864-015-2339-x

European Fruit Juice Association (2012). Liquid fruit market report. https://aijn.eu/en/publications/market-reports-1

Evivie, S. E., Huo, G. C., Igene, J. O., & Bian, X. (2017). Some current applications, limitations and future perspectives of lactic acid bacteria as probiotics. Food & Nutrition Research, 61, Article 1318034. https://doi.org/10.1080/16546628.2017.1318034

Feng, J., Jiang, Y., Li, M., Zhao, S., Zhang, Y., Li, X., Wang, H., Lin, G., Wang, H., Li, T., & Man, C. (2018). Diversity and evolution of Lactobacillus casei group isolated from fermented dairy products in Tibet. Archives of Microbiology, 200(7),1111-1121. https://doi.org/10.1007/s00203-018-1528-9

Fusco, V., Quero, G. M., Cho, G. S., Kabisch, J., Meske, D., Neve, H., Bockelmann, W., & Franz, C. M. (2015). The genus Weissella: Taxonomy, ecology and biotechnological potential. Frontiers in Microbiology, 6, Article 155. https://doi.org/10.3389/fmicb.2015.00155

Gowda, N. K. S., Vallesha, N. C., Awachat, V. B., Anandan, S., Pal, D. T., & Prasad, C.S. (2015). Study on evaluation of silage from pineapple (Ananas comosus) fruit residue as livestock feed. Tropical Animal Health and Production, 47, 557–561. https://doi.org/10.1007/s11250-015-0762-2

Guerra, P., Rúa, M. L., & Pastrana, L. (2001). Nutritional factors affecting the production of two bacteriocins from lactic acid bacteria on whey. International Journal of Food Microbiology, 70(3), 267-281. https://doi.org/10.1016/S0168-1605(01)00551-7

Gutiérrez, F., Rojas-Bourrillon, A., Dormond, H., Poore, M., & WingChing-Jones, R. (2003). Características nutricionales y fermentativas de mezclas ensiladas de desechos de piña y avícolas. Agronomía Costarricense, 27(1), 79-89.

Hayek, S., & Ibrahim, S. (2013). Current limitations and challenges with lactic acid bacteria: a review. Food and Nutrition Sciences, 4(11A), 73-87. https://doi.org/10.4236/fns.2013.411A010

Hernández-Chaverri, R., & Prado-Barragán, L. (2018). Impacto y oportunidades de biorrefineria de los desechos agrícolas del cultivo de piña (Ananas comosus) en Costa Rica. Cuadernos de Investigación UNED, 10(2), 455-468. https://doi.org/10.22458/urj.v10i2.2059

Jiménez, M. (2015). Desarrollo de una pulpa para uso industrial a partir de los residuos generados durante el procesamiento de jugo de piña en la empresa Florida Products S.A. [Tesis de licenciatura, Universidad de Costa Rica]. Repositorio de la Universidad de Costa Rica. http://repositorio.sibdi.ucr.ac.cr:8080/jspui/bitstream/123456789/2703/1/38136.pdf

Kant, R., J. Blom, A. Palva, R. J. Siezen, & de Vos, W. M. (2011). Comparative genomics of Lactobacillus. Microbial Biotechnology, 4(3), 323–332. https://doi.org/10.1111/j.1751-7915.2010.00215.x

Kung, L. Jr., Shaver, R. D., Grant, R. J., & Schmidt, R. J. (2018). Silage review: Interpretation of chemical, microbial and organoleptic components of silage. International Journal of Dairy Science, 101(5), 4020-4033. https://doi.org/10.3168/jds.2017-13909

Li, Y. Q., Tian, W. L., & Gu, C. T. (2020). Weissella sagaensis sp. Nov., isolated from traditional Chinese yogurt. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 70(4), 2485–2492. https://doi.org/10.1099/ijsem.0.004062

Librado, P., & Rozas, J. (2009). DnaSP v5: a software for comprehensive analysis of DNA polymorphism data. Bioinformatics, 25, 1451–1452. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btp187

Licitra, G., Hernández, T. M., & Van Soest, P. J. (1996). Standardization of procedures for nitrogen fractionation of ruminant feeds. Animal Feed Science Technology, 57(4), 347-358. https://doi.org/10.1016/0377-8401(95)00837-3

López-Herrera, M., WingChing-Jones, R., & Rojas-Bourrillon, A. (2014). Metaanálisis de los subproductos de piña (Ananas comosus) para la alimentación animal. Agronomía Mesoamericana, 25(2), 383-392. https://doi.org/10.15517/AM.V25I2.15453

Mardalena, S., & Erina, S. (2016). Molecular characteristics and identification of lactic acid bacteria of pineapple waste as probiotics candidates for ruminants. Pakistan Journal of Nutrition, 15(6), 519–523. https://doi.org/10.3923/pjn.2016.519.523

McDonald, P. (1981). The biochemistry of silage. John Wiley& Sons Ltd.

Montero, G. (2016). Desarrollo de pellets mediante densificación con mezclas de residuos agrícolas de Costa Rica [Tesis de Licenciatura, Universidad de Costa Rica]. Repositorio de la Universidad de Costa Rica. http://repositorio.sibdi.ucr.ac.cr:8080/jspui/handle/123456789/10284

Nascimento, L. C. S., Casarotti, S. N., Todorov, S. D., & Penna, A. L. B. (2019). Probiotic potential and safety of enterococci strains. Annals of Microbiology, 69, 241–252. https://doi.org/10.1007/s13213-018-1412-5

National Research Council (2001). Nutrient requirements of dairy catlle (7th rev. Ed.). National academy press.

Ni, K., Wang, F., Zhu, B., Yang, J., Zhou, G., Pan, Y., Tao, Y., & Zhong, J. (2017). Effects of lactic acid bacteria and molasses additives on the microbial community and fermentation quality of soybean silage. Bioresources Technology, 238, 706–715. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2017.04.055

O’Donnell, M. M., O’Toole, P. W., & Ross, R. P. (2013). Catabolic flexibility of mammalian-associated lactobacilli. Microbology Cell Factories, 12, Article 48. https://doi.org/10.1186/1475-2859-12-48

Papizadeh, M., Rohani, M., Nahrevanian, H., Javadi, A., & Pourshafie, M. R. (2017). Probiotic characters of Bifidobacterium and Lactobacillus are a result of the ongoing gene acquisition and genome minimization evolutionary trends. Microbial Pathogens, 111, 118–131. https://doi.org/10.1016/j.micpath.2017.08.021

Parra, R. (2010). Review: Bacterias acido lácticas: papel funcional de los alimentos. Facultad de Ciencias Agropecuarias, 8(1), 93-105. http://www.scielo.org.co/pdf/bsaa/v8n1/v8n1a12.pdf

Quesada, C. (2013). Determinación de las condiciones óptimas del tratamiento enzimático acoplado a un proceso de microfiltración tangencial para la obtención de jugo clarificado de piña en una empresa procesadora de frutas y vegetales [Tesis de Licenciatura, Universidad de Costa Rica]. Repositorio de la Universidad de Costa Rica. http://repositorio.sibdi.ucr.ac.cr:8080/jspui/handle/123456789/2597

Quesada-Solís, K., Alvarado-Aguilar, P., Sibaja-Ballestero, R., & Vega-Baudrit, J. (2005). Utilización de las fibras del rastrojo de piña (Ananas comusus, variedad champaka) como material de refuerzo en resinas de poliéster. Revista Iberoamericana de Polímeros, 6(2),157-179.

Rodríguez-Chacón, S., López-Herrera, M., WingChing-Jones, R., & Rojas-Bourrillón, A. (2014). Adición de melaza deshidratada y urea en ensilados de rastrojos de piña. Agronomía Mesoamericana, 25(2), 313-321.

Rojas-Bourrillón, A., Ugalde, H., & Aguirre, D. (1998). Efecto de la adición de fruto de pejibaye (Bactris gasipaes) sobre las características nutricionales del ensilaje de pasto gigante (Pennisetum purpureum). Agronomía Costarricense, 22(2), 145-151.

Ronquist, F., & Huelsenbeck, J. P. (2003). MRBAYES 3: Bayesian phylogenetic inference under mixed models. Bioinformatics, 19(12), 1572-1574. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btg180

Sáez, G. D., Flomenbaum, L., & Zárate, G. (2018). Lactic acid bacteria from argentinean fermented foods: Isolation and characterization for their potential use as starters for fermentation of vegetables. Food Technology and Biotechnology, 56(3), 398–410. https://doi.org/10.17113/ftb.56.03.18.5631

Salvetti, E., Harris, H.M.B., Felis, G., & O´Toole, P.W. (2018). Comparative genomics of the genus Lactobacillus reveals robust phylogroups that provide the bases for reclassification. Applied Environmental Microbiology, 84, Article e00993-18. https://doi.org/10.1128/AEM.00993-18

Statistical Analysis System. (2011). The SAS system for Windows (Versión 9.3) [Software]. SAS Institute.

Secretaria Ejecutiva de Planificación Sectorial Agropecuaria. (2019). Boletín estadístico agropecuario (Serie cronológica 2016-2019, 30 Ed.). Secretaria Ejecutiva de Planificación Sectorial Agropecuaria.

Sharma, A., Lee, S., & Park, Y. (2020). Molecular typing tools for identifying and characterizing lactic acid bacteria: a review. Food Science and Biotechnology, 29, 1301–1318. https://doi.org/10.1007/s10068-020-00802-x

Stefanovic, E., & McAuliffe, O. (2018). Comparative genomic and metabolic analysis of three Lactobacillus paracasei cheese isolates reveals considerable genomic differences in strains from the same niche. BMC Genomics, 19, Article 205. https://doi.org/10.1186/s12864-018-4586-0

Tamura, K, Stecher, G., Peterson, D., Filipski, A., & Kumar, S. (2013). MEGA6: Molecular evolutionary genetics analysis version 6.0. Molecular Biology and Evolution, 30(12), 2725-2729. https://doi.org/10.1093/molbev/mst197

Tobía, C., Rojas, A., Villalobos, E., Soto, H., & Uribe, L. (2004). Sustitución parcial del alimento balanceado por ensilaje de soya y su efecto en la producción y calidad de la leche de vaca, en el trópico húmedo de Costa Rica. Agronomía Costarricense, 28(2), 27-35.

Van Soest, P. J., & Robertson, J. B. (1985). Analysis of forages and fibrous food. As 613. A laboratory manual. Cornell University.

Verma, D., Garg, P. K., & Dubey, A. K. (2018). Insights into the human oral microbiome. Archives of Microbiology, 200, 525–540. https://doi.org/10.1007/s00203-018-1505-3

Weisburg, W. G., Barns, S. M., & Lane, D. J. (1991). 16S ribosomal DNA amplification for phylogenetic study. Journal of Bacteriology, 173(2), 697-703. https://doi.org/10.1128/jb.173.2.697-703.1991

Zheng, J., Wittouck, S., Salvetti, E., Franz, C., Harris, H., Mattarelli, P., O’Toole, P., Pot, B., Vandamme, P., Walter, J., Watanabe, K., Wuyts, S., Felis, G., Gänzle, M., & Lebeer, S. (2020). A taxonomic note on the genus Lactobacillus: Description of 23 novel genera, emended description of the genus Lactobacillus Beijerinck 1901, and union of Lactobacillaceae and Leuconostocaceae. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 70(4), Article 4107. https://doi.org/10.1099/ijsem.0.004107

Publicado

2021-05-01

Cómo citar

WingChing Jones, R., Redondo Solano, M., Usaga, J., Uribe, L., & Barboza, N. (2021). Tipificación con secuencias multilocus en Lactobacillus casei procedentes de ensilados de cáscara de piña. Agronomía Mesoamericana, 32(2), 508–522. https://doi.org/10.15517/am.v32i2.42182