A metatranscriptômica revela a temperatura

Scientific Reports volume 6, Número do artigo: 21871 (2016) Citar este artigo

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Queijos tradicionais abrigam consórcios microbianos complexos que desempenham um papel importante na formação de propriedades sensoriais típicas. No entanto, o metabolismo microbiano é considerado de difícil controle. A sucessão da comunidade microbiana e a expressão gênica relacionada foram analisadas durante o amadurecimento de um queijo italiano tradicional, identificando parâmetros que poderiam ser modificados para acelerar o amadurecimento. Depois, modulamos as condições de amadurecimento e observamos mudanças consistentes na estrutura e função da comunidade microbiana. Fornecemos evidências concretas da contribuição essencial das bactérias do ácido lático não iniciadoras nas atividades relacionadas ao amadurecimento. O aumento da temperatura de maturação promoveu a expressão de genes relacionados à proteólise, lipólise e catabolismo de aminoácidos/lipídeos e aumentou significativamente a taxa de maturação do queijo. Além disso, os metabolismos microbianos promovidos pela temperatura foram consistentes com os perfis metabolômicos de proteínas e compostos orgânicos voláteis no queijo. Os resultados indicam claramente como as respostas do microbioma orientadas ao processamento podem ser moduladas para otimizar a eficiência da produção e a qualidade do produto.

O queijo é uma matriz biológica e bioquimicamente dinâmica, onde a estrutura e atividade da microbiota são influenciadas pelas práticas de fabricação e condições ambientais. Os queijos tradicionais empregam culturas starter naturalmente selecionadas com extensa diversidade genética ou não possuem starter1,2. Assim, os queijos tradicionais albergam uma microbiota rica e complexa, resultante da utilização de culturas naturais de soro de leite (NWCs) indefinidas, utilizadas segundo um processo de back-slopping, mas também do leite cru e do ambiente lácteo3, cujo papel durante o fabrico e maturação é reconhecidos, mas muitas vezes pouco explorados. A fabricação de queijos é caracterizada por uma sucessão de diferentes espécies de bactérias láticas (BAL). A acidificação da coalhada é impulsionada principalmente por LAB termofílicas, principalmente Streptococcus thermophilus, Lactobacillus delbrueckii e Lb. helveticus2,4,5, enquanto as LAB mesófilas não iniciadoras (NSLAB) assumem o controle durante a maturação e podem estar envolvidas no desenvolvimento do sabor e textura do queijo6,7,8,9,10,11. A microbiota desempenha um papel importante na formação das propriedades sensoriais típicas do queijo12,13. No entanto, esses consórcios microbianos complexos são frequentemente difíceis de controlar e sua dinâmica e evolução durante a fabricação e maturação do queijo não podem ser facilmente previstas. Compreender o comportamento microbiano durante a maturação do queijo e como os parâmetros tecnológicos aplicados podem influenciar a dinâmica de fabricação do queijo e a qualidade do produto final são etapas fundamentais para garantir a segurança e a qualidade3,14. Além disso, acelerar a cinética de amadurecimento por meio da modulação das atividades microbianas pode ser extremamente importante para laticínios tradicionais, de pequena escala e mais industrializados. Com este controle podem reduzir os custos operacionais, aumentar o giro das câmaras de maturação e otimizar a eficiência do processo tendo como prioridade a qualidade do queijo. Estudar a ecologia microbiana dinâmica e o metabolismo durante a fabricação de queijo usando abordagens multiômicas pode ajudar a melhorar a eficiência14,15. A metatranscriptômica foi recentemente usada para estudar culturas de cepas inoculadas em queijos modelo16,17, mas a dinâmica da transcrição de comunidades complexas permanece inexplorada. Por outro lado, comunidades microbianas de alimentos fermentados não são tão complexas quanto as de outros ambientes naturais e podem ser um sistema replicável e tratável para estudar a dinâmica da montagem microbiana e como eles podem ser manipulados por fatores abióticos18.

A caracterização longitudinal da estrutura da comunidade microbiana e da expressão gênica foi realizada durante a maturação do tradicional queijo italiano Caciocavallo Silano. É um típico queijo de massa filada de meia cura produzido com adição de NWC como starter natural. A investigação inicial, relatada aqui, identificou parâmetros que poderiam ser modificados para acelerar o amadurecimento. Portanto, montamos um segundo experimento, no qual as condições de amadurecimento foram moduladas e mudanças consistentes na estrutura e função da comunidade microbiana foram observadas. Revelamos como o aumento da temperatura de maturação afeta o metabolismo microbiano, o que aumenta significativamente a taxa de maturação do queijo.