Diversas especies de microorganismos participan en las fermentaciones de una amplia variedad de matrices biológicas, aportan sustancias funcionales a los distintos alimentos fermentados y les confieren perfiles nutricionales, organolépticos y sensoriales que definen su identidad o tipicidad. A partir de fermentaciones espontáneas de matrices vegetales se pueden aislar cepas de microorganismos aptas para elaborar productos con nuevas texturas, sabores o aromas, o que permitan mejorar el perfil nutricional de los alimentos en “fermentaciones dirigidas”.

El interés actual del grupo es investigar la biodiversidad genética y funcional de los microorganismos asociados a las materias primas y fermentaciones espontáneas de alimentos, con el fin de seleccionar y/o generar nuevas cepas idóneas para la innovación microbiológica en panificación y vinificación. Evaluamos las capacidades tecnológicas de cepas de levaduras y bacterias lácticas de especies beneficiosas, y generamos nuevas levaduras optimizadas e híbridas.

Recientemente aislamos 433 cepas de levadura de 9 especies a partir de una variedad de granos de cereales, tipos de harinas y masas madre españolas (colección PANLEV); investigamos la evolución del microbioma fúngico durante la fermentación en función los tipos de harina y de la densidad de las masas, y seleccionamos distintas cepas de levaduras de especies seguras (GRAS) con propiedades innovadoras para panificación (Chiva et al., 2021); también aislamos e identificamos genéticamente 577 cepas de bacterias lácticas (colección PANBAL) (Celador-Lera et al., en preparación). Hemos obtenido, por primera vez, híbridos no-OMG entre levaduras aisladas de masas madre y levaduras de origen enológico, cuya imposición y cualidades tecnológicas en la elaboración de panes innovados y en la producción experimental de vinos blancos se evaluaron en proyectos previos con empresas. Además, caracterizamos genética y funcionalmente varias cepas de bacterias lácticas aisladas de masas madre de centeno productoras de dextrano, de las que se obtuvieron mutantes sobre-productores de riboflavina (vitamina B2), empleados con éxito para biofortificar panes experimentales (Llamas-Arriba et al., 2021; Hernández-Alcántara et al., 2022; Díaz-Ozaeta et al., 2023).

Nuestro objetivo es formular cultivos iniciadores, simples y/o combinados empleando levaduras y bacterias lácticas de nuestras colecciones, y formular otros nuevos basados en la abundancia relativa de especies presentes en el microbioma de un grupo de masas madre seleccionadas. Los inóculos se utilizarán para fermentar matrices vegetales de cercanía (harinas de cereales ancestrales, pseudocereales y legumbres), y los mejores se utilizarán en fermentaciones dirigidas para elaborar nuevas gamas de productos de panificación, con y sin gluten, sostenibles y reproducibles. Con ese fin, desarrollamos un proyecto en colaboración público-privada (NutriPanSalud, 2022-2025) financiado por MCIN/AEI /10.13039/501100011033 EU Next Generation EU/ PRTR; un proyecto TCUE (CICER4FOOD, 2022-2023) y participamos en la prueba de concepto PANVITDEX (2022-2024). Se han establecido algunas colaboraciones internacionales a través de la Acción europea COST -CA10101 “Sourdomics” y acuerdos MTA de cesión de cepas.

Figura 1. Esquema del flujo de trabajo en proyectos de biotecnología alimentaria.

Figura 2. Fenotipo ropy de 22 cepas de bacterias lácticas productoras de dextranos aisladas de masas madre de centeno (medio MRS con 5% de sacarosa).

Por otra parte, nuestro laboratorio se ha especializado en la identificación de los factores y mecanismos moleculares que regulan el inicio de la traducción en eucariotas, a través de mutaciones que alteran la regulación traduccional del GCN4 en Saccharomyces cerevisiae. Los últimos trabajos en esta temática describen las funciones del factor de iniciación eIF1A y la proteína ribosómica eL33 en el inicio de la traducción y en particular, en el reconocimiento correcto del AUG y la fidelidad de la traducción (Martín-Marcos et al., 2017; 2022).