Identification of microorganisms in wet coffee fermentation Coffea arabica Var Catimor and Castillo in Jardín, Antioquia-Colombia, using culture-dependent methods / Identificación de microorganismos en fermentación húmeda de café Coffea arabica Var Catimor y Castillo en Jardín, Antioquia-Colombia, usando métodos cultivo-dependientes

Background: Mild Colombian coffees are recognized worldwide for their high-quality coffee cup. However, there have been some failures in post-harvest practices, such as coffee grain fermentation. These failures could occasionally lead to defects and inconsistencies in quality products and economic losses for coffee farmers. In Colombia, one of the fermentation methods most used by coffee growers is wet fermentation, conducted by submerging the de-pulped coffee beans for enough time in water tanks to remove the mucilage. Objectives: We evaluated the effect of the water (g)/de-pulped coffee (g) ratio (I: 0/25, II: 10/25, III: 20/25) and final fermentation time (24, 48, and 72 hours) on the total number of microbial groups. We also identified microorganisms of interest as starter cultures. Methods: We used a completely randomized experimental design with two factors; the effect of the water (g)/de-pulped coffee (g) ratio (I: 0/25, II: 10/25, III: 20/25) and final fermentation time (24, 48, and 72 hours), for 9 treatments with two replicates. During the coffee fermentation (1,950 g), the pH and °Brix were monitored. Total counts of different microbial groups (mesophiles, coliforms, lactic-acid bacteria, acetic-acid bacteria, and yeasts) were performed. Various isolates of microorganisms of interest as starter cultures (lactic-acid bacteria and yeasts) were identified using molecular sequencing techniques. Results: 21 lactic-acid bacteria (LAB) isolates and 22 yeasts were obtained from the different mini-batch fermentation systems. The most abundant lactic-acid bacteria species found were Lactiplantibacillus plantarum (46%) and Levilactobacillus brevis (31%). Pichia kluivery (39%) and Torulaspora delbrueckii (22%) were the most abundant yeast species. Conclusion The studied factors did not have effect over the microorganism's development. The identified bacterial and yeasts species have potential as starter cultures for better-quality coffees and in fermentation-related applications.

Antecedentes: Los cafés suaves lavados colombianos son reconocidos a nivel mundial por su buena puntuación sensorial; sin embargo, se han detectado fallas en las prácticas de postcosecha, como lo es la fermentación de los granos de café. Dichas fallas pueden causar defectos y carecer de consistencia en la calidad del producto, ocasionando pérdidas económicas para los caficultores. En Colombia, uno de los métodos más usados por los caficultores es la fermentación húmeda, la cual consiste en sumergir los granos de café despulpado en tanques con agua por un período de tiempo que permita la remoción del mucílago. Objetivos: La presente investigación evaluó la incidencia que tienen la proporción agua/granos despulpados de café (I: 0/25, II: 10/25, III: 20/25) y el tiempo final de fermentación (24, 48 y 72 horas) en el recuento final de grupos microbianos. Por otra parte, se identificaron taxonómicamente microorganismos de interés para su uso como cultivos iniciadores. Métodos: Mini-lotes consistieron en café despulpado (1950 g) puesto en recipientes de plástico abiertos y sumergidos en agua. Se aplicó un diseño experimental completamente aleatorizado de dos factores (proporción agua/ granos de café despulpado y tiempo) a tres niveles, para un total de nueve tratamientos con dos replicas. Durante las fermentaciones de café (1,950 g), el pH y los grados ºBrix, fueron monitoreados. Se realizaron los recuentos totales de los diferentes grupos microbianos: mesófilos, coliformes, bacterias ácido-lácticas, bacterias ácido-acéticas y levaduras. Se identificaron molecularmente diferentes aislados con potencial para ser usados como cultivos iniciadores (bacterias ácido-lácticas y levaduras). Resultados: Los resultados obtenidos mostraron que no hubo diferencia estádisticamente significativa entre los tratamientos aplicados y el recuento final de microorganismos. Un total de 21 aislados de bacterias ácido-lácticas (BAL) y 22 levaduras lograron obtenerse a partir de los diferentes sistemas de fermentación en mini-lote. Las especies de bacterias ácido-lácticas con mayor porcentaje acorde a su identificación taxonómica, corresponden a Lactiplantibacillus plantarum (46%), Levilactobacillus brevis (31%). Las especies de levaduras con mayor porcentaje acorde a su identificación taxonómica corresponden a Pichia kluivery (39%) y Torulaspora delbrueckii (22%). Conclusión Los factores estudiados no afectaron el crecimiento de ninguno de los grupos microbianos presentes en la fermentacion del café. Las especies de microorganismos identificados tienen potencial para se usados como cultivos starter o en aplicaciones dentro de las ciencias de fermentación.

Nisin and ε-poly-L-lysine as natural antimicrobials towards spoilage-associated Lactobacillus plantarum / Combinação de nisina e ε-poly-L-lysina como antimicrobianos naturais contra Lactobacillus plantarum associado à deterioração

ABSTRACT: Sausages are highly susceptible to microbial spoilage. Lactic acid bacteria (LAB) is the main group of spoilage bacteria in vacuum packed cooked sausages. To control microbial growth natural antimicrobials have been used as food preservatives. The aim of this study was to identify strains of lactic acid bacteria isolated from spoiled commercial Calabresa sausages and use them in an in vitro challenge with the natural antimicrobials, nisin (NI) and ε-poly-L-lysine (ε-PL). Mass spectrometry identification of LAB isolated from sausages using MALDI-TOF revealed a predominance of L. plantarum in the LAB population. RAPD-PCR of L. plantarum strains showed four different genetic profiles. Minimal inhibitory concentration (MIC) and minimal bactericidal concentration (MBC) of NI and ε-PL, alone and in combination, against a pool of different profiles L. plantarum were determined. MIC of NI and ε-PL were 0.468 mg/ L and 75 mg/ L; respectively, whereas MBC of NI and ε-PL were 12.48 mg/L and 150 mg/L, respectively. The combined effect of NI and ε-PL was determined using concentrations at 1/4 and 1/8 of individual MICs. Synergistic effect was confirmed at both concentrations showing a fractional inhibitory concentration index of 0.5 and 0.2, respectively. The combination of NI and ε-PL at a small concentration of 0.05 mg/L and 9.375 mg/L, respectively, showed inhibitory effect towards spoilage L. plantarum Results show the potential of the combined use of NI and ε-PL to control sausage spoilage-associated with lactobacilli.

RESUMO: Linguiças são altamente susceptíveis à deterioração microbiana. As bactérias ácido lácticas (BAL) são o principal grupo de bactérias deteriorantes em linguiças cozidas embaladas a vácuo. Para controlar o crescimento microbiano, antimicrobianos naturais têm sido utilizados como conservantes de alimentos. O objetivo deste estudo foi identificar cepas de bactérias ácido lácticas isoladas de linguiças Calabresa em deterioração e utilizá-las como modelo in vitro com os antimicrobianos naturais nisina (NI) e ε-poly-L-lysina (ε-PL). A identificação por espectrometria de massa das BAL isoladas das linguiças usando a técnica de MALDI-TOF revelou predominância de L. plantarum. A PCR-RAPD revelou quatro perfis genéticos diferentes. A concentração inibitória mínima (CIM) e a concentração bactericida mínima (CBM) de NI e ε-PL, individualmente e em combinação, contra o pool de L. plantarum foram determinadas. O valor de CIM de NI e ε-PL foi 0,468 mg/L e 75 mg/L, respectivamente, e de CBM de NI e ε-PL foi 12,48 mg/L e 150 mg/L, respectivamente. O efeito da combinação de NI e ε-PL foi determinada usando concentrações de 1/4 e 1/8 dos CIMs individuais. O efeito sinérgico foi confirmado em ambas concentrações mostrando um índice de concentração inibitório fracionado de 0,5 e 0,2, respectivamente. A combinação de NI e ε-PL em baixa concentração, 0,05 mg/L e 9,375 mg/L, respectivamente, mostrou efeito inibitório contra L. plantarum. Os resultados demonstram o potencial do uso combinado de NI e ε-PL para o controle de lactobacilos associados à deterioração em linguiça.

Propriedades probióticas in vitro de Lactobacillus spp. isolados de queijos minas artesanais da Serra da Canastra - MG / In vitro probiotic properties of Lactobacillus spp. isolated from Minas artisanal cheese from Serra da Canastra - MG

O objetivo deste estudo foi determinar o potencial probiótico in vitro de Lactobacillus spp. isolados de queijos minas artesanais da Serra da Canastra, considerando-se o antagonismo entre amostras isoladas frente a microrganismos indicadores, a susceptibilidade a antimicrobianos, a sensibilidade ao ácido gástrico e a sensibilidade a sais biliares. Todas as bactérias ácido-lácticas testadas apresentaram resistência ao ácido gástrico (pH 2,0) e aos sais biliares (0,3%), bem como atividade antagonista contra Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes, Salmonella enterica var. Typhimurium, Enterococcus faecalis e bactérias ácido-lácticas isoladas dos próprios queijos - Lactobacillus plantarum (D27) e Lactobacillus rhamnosus (B25). Todas as amostras foram sensíveis à eritromicina e tetraciclina e resistentes à ciprofloxacina, gentamicina, oxacilina, estreptomicina e vancomicina. L. plantarum (B17) apresentou melhor potencial probiótico, pois obteve resultados satisfatórios em todas as propriedades avaliadas. Mais estudos são necessários para verificar a presença e a capacidade de transmissão de genes de resistência antimicrobiana a outros microrganismos e para avaliar o potencial dos microrganismos in vivo. As bactérias selecionadas poderão ser utilizadas na elaboração de queijos em que sejam mantidos o sabor e a tradição do queijo minas artesanal do estado de Minas Gerais...

The aim of this study was to determine some in vitro probiotic features of Lactobacillus spp. isolated from Minas artisanal cheese from Serra da Canastra in order to select some bacteria for future production of safer cheeses keeping their natural flavor and tradition. The evaluated properties were antagonism against indicator microorganisms, antimicrobial susceptibility and also sensitivity to gastric acid and to bile salts. All lactic acid bacteria tested were resistant to gastric acid (pH 2.0) and bile salts (0.3%). Antagonistic activities were detected against Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes, Salmonella entericavar. Typhimurium, Enterococcus faecalis and other lactic bacteria isolated from the same cheese - Lactobacillus plantarum (D27) and Lactobacillus rhamnosus (B25). All samples were sensitive to the antimicrobials erythromycin, tetracycline and resistant to ciprofloxacin, gentamycin, oxacillin, streptomycin and vancomycin. L.plantarum (B17) presented the best probiotic potential. Further studies are needed to verify the presence and the capacity of transmission of antimicrobial resistance genes to other microorganisms and evaluate the in vivo probiotic potential of the selected microorganisms...

Avaliação da microbiota bacteriana do queijo de coalho artesanal produzido na região agreste do estado de Pernambuco / Evaluation of the bacterial microbiota of the artisanal "Coalho" of cheese produced in agreste region of the state of Pernambuco

O objetivo desta pesquisa foi avaliar a qualidade microbiológica e o perfil ácido-láctico do queijo de coalho artesanal. Todas as amostras de queijo apresentaram coliformes totais, termotolerantes e presença de Escherichia coli, porém com os valores dentro dos padrões estabelecidos pela legislação vigente no país. O perfil ácido-láctico estudado mostrou uma microbiota heterogênea, constituída por lactobacilos, lactococos, estreptococos e enterococos, confirmadas as espécies Enterococcus faecalis, Enterococcus faecium, Streptococcus thermophilus e Lactococcus lactis.

The aim of this study was to evaluate the microbiological quality and lactic-acid profile of artisanal coalho cheese. All cheese samples analyzed showed total coliforms, were thermotolerant, and had Escherichia coli, but all the values were within the standards established by current legislation in the country, and could be considered a food fit for human consumption. The cheese showed a heterogeneous microbiota, being constituted of all tested genus, such as lactobacilli, lactococcus, streptococcus and enterococcus, and confirmed the species: Enterococcus faecalis, Enterococcus faecium, Streptococcus thermophilus and Lactococcus lactis.

Queijo de minas artesanal da Serra da Canastra: influência da altitude das queijarias nas populações de bactérias acidolácticas / Influence of altitute on lactic acid bacteria population of minas artisanal cheese from Serra da Canastra

Amostras de queijo de minas artesanal foram coletadas em 18 queijarias localizadas em propriedades rurais da região da Serra da Canastra, Minas Gerais, com o objetivo de avaliar a influência da altitude sobre a população de bactérias acidolácticas. As queijarias estavam distribuídas nas altitudes de 600 a 900m, 900 a 1000m e mais de 1000m. Observaram-se populações mais elevadas de bactérias acidolácticas nas amostras de queijo da altitude de 600 a 900m. Lactobacillus rhamnosus, Lactobacillus casei e Lactobacillus plantarum foram os principais microrganismos isolados e identificados por PCR ARDRA 16S-23S rDNA, além de Enterococcus spp., Lactococcus spp. e outras espécies de Lactobacillus. Sugere-se que estas espécies estejam adaptadas ao ambiente de produção do queijo de minas artesanal produzido na região, o que resultaria em características sensoriais próprias do produto.

Samples of minas artisanal cheese were collected in 18 small-scale producer properties located in the rural region of Serra da Canastra, Minas Gerais state, aiming to evaluate the influence of three altitudes, from 600 to 900m, 900 to 1000m, and higher than 1000m, on the lactic acid bacteria (LAB) population. High populations of LAB were observed in the cheese samples, mainly in the lowest altitude. Lactobacillus rhamnosus, Lactobacillus casei, and Lactobacillus plantarum were the major LAB isolated from the cheese samples and identified according to PCR ARDRA 16S-23S rDNA. Enterococcus spp., Lactococcus spp., and other species of Lactobacillus genus were also found. It is suggested that these microorganisms are adapted to the production environment of the minas artisanal cheese which result in the unique sensorial properties of the product.

Determinación y cuantificación de bacterias acidolácticas por PCR en tiempo real / Identification and quantification of lactic acid bacteria by real-time PCR

Objetivo. Establecer un ensayo de PCR-TR para determinar el tamaño poblacional y la composición de bacterias totales y de ácido lácticas, en particular las pertenecientes a los géneros Lactobacillus y Bifidobacterium. Materiales y métodos. La especificidad de los iniciadores fue verificada utilizando la técnica de PCR convencional. Diluciones de 101 a 10- 4 ng/μl de ADN fueron preparadas a partir de cada cultivo microbiano y utilizadas en las curvas de calibración. La temperatura de disociación y la eficiencia de cada reacción de PCR-TR se determinaron con el software del iQCycler (Bio Rad®), versión 3.1. Resultados. Los juegos de iniciadores utilizados resultaron específicos para cada grupo microbiano, sin detectar reacción cruzada. Las eficiencias de las reacciones de la PCR-TR para bacterias totales, acidolácticas, Lactobacillus y Bifidobacterium fueron 104.4%, 98.1%, 113.3% y 103.3%, respectivamente. Conclusiones. Al obtener reacciones específicas y eficiencias cercanas al 100%, es posible cuantificar las poblaciones bacterianas totales, acidolácticas, Lactobacillus y Bifidobacterium con una alta especificidad. Por lo tanto, la técnica de PCRTR puede utilizarse para monitorear cambios poblacionales bacterianos en ambientes como el tracto gastrointestinal de pollos de engorde, donde las bacterias acidolácticas, Lactobacillus y Bifidobacterium son habitantes comunes.

Estudio microbiológico y calidad nutricional del ensilaje demaíz en dos ecorregiones de Colombia / Estudo microbiológico e qualidade nutricional da silagem de milho nas duas eco-regiõesda Colômbia / Study of microbiological and nutritional quality of corn silage in two Colombian ecosystems

El presente estudio buscó establecer los cambios en la concentración inicial de los géneros de bacteriasacido lácticas (BAL) en dos variedades de maíz utilizado para ensilar en clima cálido y frío respectivamente.Se realizaron microsilos de 1.5 kg para comparar la curva de crecimiento de cada uno de estos géneros alo largo del proceso, con mediciones en los días 0,1,2,3,4,7,14,28 y 56 de cerrado el silo. Se compararon lasvariaciones en el pH, la concentración de ácido acético, ácido láctico y azúcares reductores en los ensilajesde maíz y se evaluó la variación en la calidad nutricional del forraje fresco con respecto al ensilaje alfinal del proceso. Se observaron diferencias significativas (p<0.05) en las concentraciones iniciales deBAL entre los tratamientos, siendo mayor para el maíz proveniente de clima cálido. El pH para el maízde clima cálido disminuyó significativamente (p<0.05) más rápido que el de clima frio, sin embargo nose encontraron diferencias significativas en su concentración final. Se presentó un incremento en laspoblaciones de BAL, desde el inicio el proceso fermentativo y hasta que el pH alcanzó niveles por debajo decuatro, excepto para el género de pediococos los cuales alcanzaron su mayor crecimiento a pH cercano a3.9, siendo significativamente mayor para las BAL de clima cálido. Inicialmente los géneros de lactobacilosy leuconostoc fueron los más abundantes en ambos climas, seguidos por los streptococos y pediococos. Nose observaron diferencias significativas en las concentraciones de ácidos orgánicos, ni azúcares reductoresentre tratamientos. La calidad nutricional de los ensilajes no varió con respecto al forraje fresco, indicandoun óptimo proceso de ensilaje en donde las perdidas de nutrientes fueron mínimas para ambos climas.

Initial concentration of the most important genus of lactic acid bacteria (LAB) in two maize varieties(warm and cold climate respectively) was evaluated. Growth rate for each genus throughout the process wascompared at 0.1.2.3.4.7.14.28 and 56 days from silage sealed. Variation in pH, acetic acid, lactic acid andreducer sugars concentration were compared within silos. Nutritional quality between fresh forage and finalsilage was also evaluated. Significant differences (p<0.05) were found in the initial concentrations of LABbetween treatments, being greater for warm climate. pH value in this treatment diminished significantly(p<0.05) faster than the one of cold climate, although there were not significant differences in their finalconcentration. An increase in the LAB populations was observed from the fermentation beginning untilpH reached levels below four, except for pediococci genus who reached their greater growth at pH near3,9 being significantly greater for warm climate LAB. Initially the Lactobacilli and Leuconostoc genushad more concentration in both climates, followed by the Streptococci and pediococci. There were notdifferences in the organic acid concentrations, nor reducer sugars between treatments. Silage Nutritionalquality was similar to fresh forage, indicating an optimal conservation process.

O presente estudo procurou estabelecer as mudanças na concentração inicial dos gêneros de bactériasacido lácticas (BAL) em duas variedades de milho usado para silagem de clima quente e frio. Realizaramsemicrosilos de 2 kg para comparar a curva de crescimento da cada um destes gêneros ao longo doprocesso, com medições nos dias 0,1,2,3,4,7,14,28 e 56 de fechado o silo. Compararam-se as variações nopH, a concentração de acido acético, acido láctico e açúcares redutores na silagem de milho. Observaramsediferenças significativas (P<0.05) nas concentrações iniciais de BAL entre os tratamentos, sendomaior para o milho de clima quente. O pH para o milho de clima quente diminuiu significativamente(p<0.05) mais rápido do que o clima frio, no entanto não se encontraram diferenças significativas emsua concentração final. Apresentou-se um incremento nas populações de BAL, desde o início o processode fermentação e até que o pH alcançou níveis por embaixo de 4, exceto para o gênero pediococos osquais atingiram seu maior crescimento a pH próximo a 3.9, sendo significativamente maior para as BALde clima quente. Inicialmente os gêneros de lactobacilos e leuconostoc foram os mais abundantes emambos climas, seguidos pelos streptococos e pediococos. Não se observaram diferenças significativas nasconcentrações de ácidos orgânicos, nem açúcares redutores entre tratamentos.

Capacidad probiótica de cepas del género Lactobacillus extraídas del tracto intestinal de animales de granja / Probiotic Properties of Strains of Lactobacillus Genus Extracted from Intestinal Tract of Farm Animals

Se aislaron y caracterizaron 14 cepas bacterianas del tracto intestinal de diferentes animales de granja con el fin de seleccionar las cepas con potencial probiótico. Las cepas seleccionadas fueron sometidas a pruebas bioquímicas y además se evaluó su capacidad probiótica mediante pruebas de resistencia al ácido y a las sales de bilis, crecimiento a temperaturas extremas y perfil de fermentación de carbohidratos. Los resultados permitieron la selección e identificación de cuatro cepas de Lactobacillus con potencial para ser utilizados como aditivos probióticos en la alimentación animal.

In the present work 14 bacterial strains were isolated and characterized from the intestinal tract of different farm animals, in order to select the strains whit probiotic potential. The selected strains were exerted to biochemical trails and also their probiotic properties were evaluated through acid resistance and bile salt trials, extreme temperature growth and the carbohydrate fermentation profile. The results allowed selection and identification of four lactobacillus strains with potential to be used as probiotic additives in animal feeding.