Estudio de la capacidad antimicrobiana de sustancias naturales in vivo e in vitro

Abstract

[ES] Actualmente, una de las principales preocupaciones de las autoridades sanitarias y de la industria alimentaria sigue siendo garantizar la inocuidad microbiológica en la cadena alimentaria ya que a pesar de los notables esfuerzos realizados, el número de brotes y casos de enfermedades de transmisión alimentaria causadas por microorganismos sigue elevándose. Por otro lado, otro de los problemas que debe afrontar la industria alimentaria es la implementación de nuevas alternativas de producción más sostenibles, manteniendo altos estándares de seguridad y garantizando la disponibilidad de alimentos. En este contexto se enmarca la presente tesis doctoral, cuyo principal objetivo es la evaluación in vivo e in vitro de la capacidad antimicrobiana de distintas sustancias naturales procedentes de fuentes alternativas, más sostenibles (extracto de coliflor, espirulina y soluciones de quitosano), frente a microorganismos patógenos de importancia en la industria de alimentos.

Los estudios demuestran la capacidad antimicrobiana in vitro del quitosano de insecto y crustáceo frente a microorganismos patógenos como E. coli, L. monocytogenes y S. Typhimurium siendo dependiente del pH del medio estudiado. Además, cuando el quitosano se combina con un tratamiento suave de altas presiones hidrostáticas, se pone de manifiesto una relación sinérgica entre ambas tecnologías llegando a inactivar completamente la carga microbiana de S. Typhimurium.

Los estudios in vivo llevados a cabo con Caenorhabditis elegans muestran que el nematodo aumenta su supervivencia en presencia de extractos de coliflor y espirulina. En cuanto a la capacidad antimicrobiana, los extractos de espirulina y de coliflor reducen la colonización intestinal por S. Typhimurium en el nema todo mostrando así su capacidad antimicrobiana in vivo.

En la presente tesis doctoral, se hace un recorrido completo sobre la capacidad antimicrobiana de ciertos extractos vegetales o componentes procedentes de animales, fundamentalmente basados en estudios in vivo. Este es un paso importante en la materialización de estos compuestos como alternativas más naturales y sostenibles a otros compuestos sintéticos usados en conservación de alimentos.

[CA] Actualment, una de les principals preocupacions de les autoritats sanitàries i de la indústria alimentària continua sent garantir la innocuïtat microbiològica en la cadena alimentària ja que malgrat els notables esforços realitzats, el nombre de brots i casos de malalties de transmissió alimentària causades per microorganismes continua elevant-se. D'altra banda, un altre dels problemes que ha d'afrontar la indústria alimentària és la implementació de noves alternatives de producció més sostenibles, mantenint alts estàndards de seguretat i garantint la disponibilitat d'aliments. En aquest context s'emmarca la present tesi doctoral, el principal objectiu de la qual és l'avaluació in vivo i in vitro de la capacitat antimicrobiana de diferents substàncies naturals procedents de fonts alternatives, més sostenibles (extracte de coliflor, espirulina i solucions de quitosano), enfront de microorganismes patògens d'importància en la indústria d'aliments.

Els estudis demostren la capacitat antimicrobiana in vitro del quitosano d'insecte i crustaci enfront de microorganismes patògens com a E. coli, L. monocytogenes i S. Typhimurium sent dependent del pH del mig estudiat. A més, quan el quitosano es combina amb un tractament suau d'altes pressions hidroestàtiques, es posa de manifest una relació sinèrgica entre totes dues tecnologies arribant a inactivar completament la càrrega microbiana de S. Typhimurium.

Els estudis in vivo duts a terme amb Caenorhabditis elegans mostren que el nematode augmenta la seua supervivència en presència d'extractes de coliflor i espirulina. Quant a la capacitat antimicrobiana, els extractes d'espirulina i de coliflor redueixen la colonització intestinal per S. Typhimurium en el nematode mostrant així la seua capacitat antimicrobiana in vivo.

En la present tesi doctoral, es fa un recorregut complet sobre la capacitat antimicrobiana d'uns certs extractes vegetals o components procedents d'animals, fonamentalment basats en estudis in vivo. Aquest és un pas important en la materialització d'aquests compostos com a alternatives més naturals i sostenibles a altres compostos sintètics usats en conservació d'aliments.

[EN] Currently, one of the main concerns of the health authorities and the food industry continues to be ensuring microbiological safety in the food chain, as despite considerable efforts, the number of outbreaks and cases of foodborne diseases caused by microorganisms continues to rise. On the other hand, another chalenge facing the food industry is the implementation of new, more sustainable production alternatives while maintaining high safety standards and ensuring food availability. It is in this context, the main objective of this PhD thesis is the in vivo and in vitro evaluation of the antimicrobial capacity of different natural substances from alternative, more sustainable sources (cauliflower extract, spirulina and chitosan solutions) against pathogenic microorganisms of importance in the food industry.

Studies demonstrate the in vitro antimicrobial capacity of insect and crustacean chitosan against pathogenic microorganisms such as E. coli, L. monocytogenes and S. Typhimurium, being dependent on the pH of the medium studied. Moreover, when chitosan is combined with a mild treatment of high hydrostatic pressures, a synergistic relationship between both technologies is evident, reaching the point of completely inactivating the microbial load of S. Typhimurium.

In vivo studies carried out with Caenorhabditis elegans show that the nematode increases its survival in the presence of cauliflower and spirulina extracts. In terms of antimicrobial capacity, spirulina and cauliflower extracts reduce intestinal colonization by S. Typhimurium in the nematode, thus showing their antimicrobial capacity in vivo.

In this doctoral thesis, a complete overview of the antimicrobial capacity of certain plant extracts or animal-derived compounds is presented, mainly based on in vivo studies. This is an important step in the materialisation of these compounds as more natural and sustainable alternatives to other synthetic compounds used in food preservation.