Εφαρμογή της προσέγγισης των πολλαπλών -ομικών τεχνολογιών και

εργαλείων βιοπληροφορικής για την αύξηση της προστιθέμενης αξίας

και τη βελτίωση της ανταγωνιστικότητας ελληνικών παραδοσιακών τυριών

Improvement of the added value and competitiveness of the Greek artisanal cheeses by exploiting the multi-omics approach and bioinformatics tools

CHEESEART

ΚΩΔΙΚΟΣ ΕΡΓΟΥ: Τ1ΕΔΚ-02087

ΚΩΔΙΚΟΣ ΠΡΑΞΗΣ ΕΝΤΑΞΗΣ (MIS): 5033636

ΠΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΕΡΓΟΥ: 999.751,07 €

ΕΤΑΙΡΟΙ:

ΕΛΓΟ-«ΔΗΜΗΤΡΑ» / ΙΤΑΠ / ΤΜΗΜΑ ΓΑΛΑΚΤΟΣ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ

ΕΚΕΤΑ / ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝ ΒΙΟΕΠΙΣΤΗΜΩΝ

ΓΠΑ / ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΠΟΙΟΤΙΚΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ ΚΑΙ ΥΓΙΕΙΝΗΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ

ΔΩΔΩΝΗ ΑΓΡΟΤΙΚΗ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑ ΓΑΛΑΚΤΟΣ ΗΠΕΙΡΟΥ Α.Ε.

ΣΤΟΧΟΙ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΟΥ ΕΡΓΟΥ

1) Ανάπτυξη μεθόδων και εργαλείων για την απομόνωση και μελέτη βακτηριακών στελεχών προερχόμενα από ελληνικά παραδοσιακά τυριά αυθόρμητης ζύμωσης,

2) Μελέτη των τεχνολογικών χαρακτηριστικών των απομονωθέντων μικροβιακών στελεχών,

3) Αλληλούχιση ολόκληρου του γονιδιώματος των βακτηριακών στελεχών που παρουσιάζουν έντονο τεχνολογικό ενδιαφέρον,

4) Επιλογή μικροοργανισμών με τις επιθυμητές τεχνολογικές ιδιότητες για χρήση ως εναρκτήριες ή συμπληρωματικές καλλιέργειες,

5) Παραγωγή προϊόντων με βελτιωμένα ή/και νέα χαρακτηριστικά αναδεικνύοντας την ελληνική ταυτότητά τους και

6) Εκμετάλλευση των αποτελεσμάτων με σκοπό την εμπορική αξιοποίησή τους.

ΠΕΡΙΛΗΨΗ 

Οι μικροοργανισμοί και ειδικότερα τα οξυγαλακτικά βακτήρια (lactic acid bacteria) παίζουν σημαντικό ρόλο στην ωρίμανση των τυροκομικών προϊόντων και ιδιαίτερα των παραδοσιακών (CheeseArt). Αποτελούν το κλειδί για την ανάπτυξη των ιδιαίτερων οργανοληπτικών χαρακτηριστικών των προϊόντων αυτών όπως είναι το άρωμα, η γεύση και η υφή. Επομένως, η εφαρμογή και ο έλεγχος της μικροβιακής χλωρίδας των τυριών κατά την παραγωγή τους μπορεί να αποτελέσει για τον παραγωγό ένα σημαντικό εργαλείο για την ανάπτυξη προϊόντων με μοναδικά ή/και διαφορετικά χαρακτηριστικά. Η παρούσα πρόταση έχει σκοπό να προσδιορίσει την επίδραση που έχουν οι διάφοροι μικροοργανισμοί στο άρωμα, τη γεύση και την υφή των ελληνικών παραδοσιακών τυριών αυθόρμητης ζύμωσης με στόχο την αναγνώριση και ταυτοποίηση μικροβιακών στελεχών με ωφέλιμα τεχνολογικά χαρακτηριστικά, τα οποία στελέχη θα μπορούν να αξιοποιηθούν περαιτέρω από τη βιομηχανία τροφίμων. Είναι γνωστός ο κρίσιμος ρόλος που έχουν τα βακτήρια τα οποία χρησιμοποιούνται στην παραγωγή των τυριών (εναρκτήριες καλλιέργειες) όσον αφορά τη διαμόρφωση των οργανοληπτικών χαρακτηριστικών τους. Η δυνατότητα της κατευθυνόμενης ανάπτυξης του αρώματος και της γεύσης των ελληνικών παραδοσιακών τυριών, μέσω της χρήσης των μικροοργανισμών αυτών, μπορεί να προσφέρει στη βιομηχανία τροφίμων ένα σημαντικό πλεονέκτημα έναντι του ανταγωνισμού ώστε να μπορέσει αυτή να ανταποκριθεί με επιτυχία στις ολοένα αυξανόμενες και μεταβαλλόμενες απαιτήσεις και επιθυμίες των καταναλωτών. Στο παρόν έργο θα αξιοποιηθούν μια σειρά από καινοτόμες βιοτεχνολογικές/μοριακές προσεγγίσεις/τεχνολογίες όπως είναι η μεταγονιδιωματική (metagenomics), μεταμεταγραφομική (metatranscriptomics) και μεταμεταβολομική (metametabolomics), καθώς και μια σειρά εργαλείων πληροφορικής (bioinformatics) για την εις βάθος μελέτη των βακτηριακών στελεχών που θα απομονωθούν αλλά και του ρόλου που έχουν στην ανάπτυξη και διαμόρφωση του αρώματος, της γεύσης και της υφής των τυριών. Από τη μελέτη της μικροβιακής χλωρίδας στα διάφορα στάδια παραγωγής και ωρίμανσης των ελληνικών παραδοσιακών τυριών θα δημιουργηθεί μία τράπεζα μικροβιακών στελεχών με δυνητική εφαρμογή ως εναρκτήριες ή συμπληρωματικές καλλιέργειες. Νέα στελέχη, με αποδεδειγμένη ικανότητα βελτίωσης ή/και ενίσχυσης των οργανοληπτικών χαρακτηριστικών των τελικών προϊόντων, θα αναζητηθούν από αυτή την τράπεζα μέσω της μελέτης και ανάλυσης της αλληλουχίας του γονιδιώματος των σημαντικότερων βακτηριακών στελεχών (Whole Genome Sequencing). Θα αναγνωριστούν γονίδια, μεταβολικά μονοπάτια και μεταβολικά προϊόντα με πιθανή επίδραση στην ανάπτυξη του αρώματος, της γεύσης και της υφής των τυριών. Τέλος από την ανάλυση του γονιδιώματος των μικροοργανισμών θα μελετηθούν τα μεταβολικά δίκτυα (Genome-scale Metabolic Models), τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν αργότερα μέσω γενετικών χειρισμών των μικροβίων, για παράδειγμα αποκλείοντας συγκεκριμένα γονίδια (gene knockout), για την παραγωγή συγκεκριμένων μεταβολικών προϊόντων (metabolic engineering). Η επιτυχημένη ολοκλήρωση του έργου αναμένεται να δημιουργήσει τις κατάλληλες συνθήκες, αλλά και να προσφέρει περισσότερες επιλογές στη βιομηχανία τροφίμων, για την παραγωγή τυριών με βελτιωμένα ή/και μοναδικά οργανοληπτικά χαρακτηριστικά ενισχύοντας με αυτόν τον τρόπο την καινοτομία τους και την ανταγωνιστικότητά τους σε νέες αγορές.

ABSTRACT

Microorganisms and especially lactic acid bacteria play a major role in the maturation of Greek artisanal cheeses (CheeseArt). They comprise the key players to the development of the organoleptic characteristics of those products such as flavor (taste and aroma) and texture. Implementation and control of the cheese microbial flora during production can, therefore, offer the producer a tool to develop products with special and unique features potentially destined for specific markets. This project aims to determine the effect of various microorganisms in the flavor (taste and aroma) and texture of Greek artisanal cheeses intending to isolation and identification of microbial strains with beneficial technological features, which can further be exploited by the food industry. It is well established the critical role of these bacteria, which are frequently used in the production of cheese as starter cultures. The possibility to direct the flavor development in the Greek artisanal cheeses, by the application of these microorganisms, can offer the food industry a significant competitive advantage to respond successfully to the increasing and changing demands and desires of the consumers. This project will make use of innovative biotechnological/molecular approaches/technologies such as metagenomics, metatranscriptomics, and metametabolomics, as well as bioinformatic tools for the in-depth investigation of the strains isolated and identified. A bank of microbial strains will be created within the project with potential application as a starter or starter adjunct. From this bank of strains, new strains will be identified with proven ability to improve performance and enhance the organoleptic characteristics of the final products. This will be achieved through the Whole Genome Sequencing of the most significant strains. Genes, metabolic pathways, and metabolic products with a potential effect on the cheese flavor development will be identified. Finally, Genome-scale Metabolic Models will be developed, which can later be used to investigate the genetic manipulation of these bacteria by blocking, for example, specific genes (gene knockout), to enhance metabolic pathways (metabolic engineering) and subsequently the production of specific metabolic products. The successful completion of the project will create opportunities for the food industry for the manufacture of cheeses with improved and unique features. This will enable the industry to be more innovative, competitive and to explore new markets as well.

Πίνακας 1. Σύντομη περιγραφή Παραδοτέων (Π) και Ορόσημων (Ο) του έργου