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Doctoral Thesis
DOI
Document
Author
Full name
Diego Araújo Frazilio
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Ribeirão Preto, 2019
Supervisor
Committee
Martinis, Elaine Cristina Pereira de (President)
Almeida, Ana Marisa Fusco de
Andrade, Leonardo Neves de
Saad, Susana Marta Isay
Saltoratto, Ana Lucia Fachin
Stehling, Eliana Guedes
Title in Portuguese
Análise da diversidade bacteriana em amostras de laticínios brasileiros através de técnica de cultivo e metataxonomia
Keywords in Portuguese
Laticinios
Metataxonômica
Microbiota de queijos
Microbiota do leite
Abstract in Portuguese
A segurança alimentar é uma questão de importância mundial e o conhecimento de microorganismos cultiváveis e não cultiváveis é de aspecto fundamental para compreender a ecologia microbiana, a fim de propor estratégias para a conservação de alimentos e prevenção de surtos de origem alimentar. O leite e os produtos lácteos são altamente perecíveis e suscetíveis à contaminação por bactérias patogênicas. Assim, é importante determinar quais microorganismos estão presentes nas diferentes etapas do processamento de laticínios e nos produtos prontos para consumo. No capítulo 3 desta tese, Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes e a microbiota acompanhante foram investigadas de 97 amostras de cinco fábricas de laticínios (localizadas nos estados de São Paulo e Goiás - Brasil) e os isolados foram identificados por sequenciamento do DNA utilizando o método de Sanger (gene 16S rRNA). Nenhuma amostra foi positiva para Listeria sp, porem a presença de S. aureus foi altamente prevalente. A microbiota acompanhante foi composta principalmente por bactérias produtoras de ácido lático (LAB), mas outras bactérias também estavam presentes. Esta parte da tese indicou a necessidade de um melhor controle de S. aureus nas fabricadas de laticínios avaliadas. No capítulo 4, amostras de fábricas de laticínios brasileiras (localizada no estado de São Paulo) previamente positivas para S. aureus foram analisadas pelo sequenciamento do gene 16S rRNA, dividido em quatro grupos (matéria-prima, produto final, superfícies de contato e sem-contato com o alimento). Os resultados demonstraram altos índices de diversidade alfa (produto final e superfície sem contato com o alimento), mas os índices de diversidade beta foram baixos, as amostras foram separadas em dois grupos principais onde a comunidade bacteriana era dominada por Macrococcus, Alkaliphilus, Vagococcus, Lactobacillus, Marinilactibacillus, Streptococcus, Lisinibacillus, Staphylococcus, Clostridium, Halomonas, Lactococcus, Enterococcus, Bacillus e Psychrobacter. No capítulo 5, foram analisadas 27 amostras de duas fábricas de laticínios do Estado de São Paulo para cultura da microbiota autóctone e os isolados foram identificados por meio de sequenciamento de DNA. Além disso, o DNA metagenômico foi diretamente extraído das amostras e a microbiota não cultivável foi avaliada através do sequenciamento massivo do gene 16S rRNA. Os resultados de obtidos com as culturas bacterianas, indicaram que a maioria dos isolados eram dos grupos das bactérias láticas, mas não somente essas, foram detectadas também da ordem Enterobacterales e das famílias Staphylococcacceae, Bacillaceae, Pseudomonadaceae e Moraxellaceae. A partir da metataxonomia, construiu-se um heatmap onde foram determinadas as 20 unidades taxonômicas operacionais (OTUs) mais abundantes, revelando uma significativa dissimilaridade da microbiota de ambos os laticínios. Foram encontradas 12 taxa bacteriana mais prevalentes na microbiota dos laticínios avaliados, com a maior abundância de OTUs de Tolumonas auensis e Lactococcus fujiensis. No geral, os resultados desta tese revelam a ecologia microbiana altamente complexa de alimentos lácteos e revelaram novas combinações de espécies mistas a partir de abordagens de bactérias cultiváveis e não culturais. A partir desses resultados, é interessante desenvolver novos estudos para avaliar possíveis correlações positivas ou negativas entre os membros microbianos e suas possíveis implicações para a segurança alimentar
Title in English
Analysis of bacterial diversity in dairy environment samples using culture dependent and metataxonomic techniques
Keywords in English
Cheese microbiota
Dairies
Metataxonomics
Milk microbiota
Abstract in English
Food safety is a matter of worldwide importance and the knowledge of cultivable and non-cultivable microorganisms is a key aspect to understand the microbial ecology, in order to propose strategies for food preservation and prevention of foodborne outbreaks. Milk and dairy products are highly perishable and susceptible to contamination by spoilage and pathogenic bacteria. Thus, it is important to determine the microorganisms present in different steps of dairy processing and in the readyu-toeat products. In chapter 3 of this thesis, Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes and accompanying microbiota were screened from 97 samples of five dairies (located in São Paulo and Goiás states (Brazil) and the isolates were identified by Sanger DNA sequencing (16S rRNA gene). No sample was positive for Listeria sp. but S. aureus was highly prevalent. The background microbiota was composed mainly by LAB but other bacteria were also present. This part of the thesis indicated a need for a better the control of S. aureus in the dairies evaluated. In chapter 4, Brazilian dairy samples (from São Paulo state) that were previously known to be positive for S. aureus were analyzed by 16S rRNA gene sequencing, divided in four groups (raw material, final product, food-contact and non-food contact surfaces). The results showed high alpha-diversity indexes (final product and non-food contact surfaces) but, beta-diversity indexes were low. The samples were separated in two main clusters and the bacterial community was dominated by Macrococcus, Alkaliphilus, Vagococcus, Lactobacillus, Marinilactibacillus, Streptococcus, Lysinibacillus, Staphylococcus, Clostridium, Halomonas, Lactococcus, Enterococcus, Bacillus and Psychrobacter. In chapter 5, a total of 27 samples from two dairies of São Paulo state were sampled for culture of autochthonous microbiota and the isolates were identified by DNA sequencing. Moreover, metagenomic DNA was directly extracted from samples and the unculturable microbiota was evaluated with massive 16S rRNA gene sequencing. Culture results indicated most isolates were lactic acid bacteria, but Enterobacterales and families Staphylococcacceae, Bacillaceae, Pseudomonadaceae and Moraxellaceae were also detected. From metataxonomics, a heatmap was constructed and the top20 OTUs (operation taxonomics units) were determined, revealing a significant dissimilarity of the microbiota from both dairies. There were 12 most prevalent bacterial taxa in the core microbiota of the dairies evaluated, with the highest abundance of OTUs from Tolumonas auensis and Lactococcus fujiensis. Overall, the results of this thesis reveal the highly complex microbial ecology of dairy foods and revealed novel mixed species combinations from culture and non-culture based approaches. From these results, it is interesting to develop novel studies to evaluated possible positive or negative correlations among the microbial members and their possible implications for food safety
 
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Release Date
2021-09-03
Publishing Date
2019-11-20
 
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