Dpto. Bioquímica y Biología Molecular de Productos Vegetales INSTITUTO DE LA GRASA Agencia Estatal Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)
Misión
Desarrollo de la investigación para la caracterización y obtención de alimentos de buena calidad, saludables y
seguros, e la implantación de nuevas tecnologías respetuosas con el medio ambiente en el sector agroalimentario.
Caracterización y Calidad de Aceites, Grasas y Lípidos de Alimentos
Dpto. Caracterización y Calidad de Lípidos
Alimentos, Ingredientes Funcionales y Salud
Nutrición Molecular y Metabolismo Lipídico
Dpto. Alimentación y Salud
Compuestos Bioactivos en Alimentos y Productos de Plantas
Dpto. Fitoquímica de los Alimentos
Metabolismo de Lípidos de Plantas
Dpto. Bioquímica y Biología Molecular de Productos Vegetales
Biotecnología y Procesos-Agroalimentarios
Dpto. Biotecnología de Alimentos
Líneas de investigación y sub-líneas Plan Estratégico 2010-2013
• Estudiar los aspectos científicos y tecnológicos relacionados con la caracterización y
análisis de grasas y aceites, especialmente los aspectos relacionados con la seguridad
alimentaria y el fraude, y con las modificaciones e interacciones de los lípidos durante el
procesado de los alimentos.
• Desarrollar investigación básica y tecnológica relacionada con las aceitunas de
mesa y el aceite de oliva para obtener productos más competitivos y saludables,
desarrollando al mismo tiempo nuevas tecnologías para reducir el impacto ambiental
de estos procesos.
• Estudiar los aspectos científicos relacionados con las plantas oleaginosas y
productos hortofrutícolas en general, especialmente aquellos relacionados con el
metabolismo lipídico y con el metabolismo secundario de las plantas, con el fin de
mejorar cuantitativa y cualitativamente la producción de alimentos vegetales.
• Proporcionar evidencias sobre la mejora de la salud, la prevención y el tratamiento de
enfermedades mediante el uso de ingredientes bioactivos y componentes de plantas y
alimentos, por medio de una investigación innovadora que integre un amplio rango de
disciplinas relacionadas con los alimentos y la nutrición.
Objetivos del Plan de actuación del IG
To study of the fatty
acids and glycerolipids
biosynthetic pathway
in oilseeds and its
regulation.
Development of new sunflower lines for the use in the food industry with defined triacylglycerol composition
and winter cultivars.
Development of new castor bean lines for other uses in the industry.
To advance in the biochemical and molecular
characterization of the genes/enzymes involved in the
biogenesis of volatile compounds responsible for the
aroma, and of phenolic compounds, present in the
virgin olive oil.
Research Line: Plant Lipids Metabolism
Identification of new candidate genes related to the virgin olive oil quality through the use of
microarrays and transcriptomic analysis.
Objectives To study of the genes/enzymes responsible for
the biosynthesis of polyunsaturated fatty acids in
olive fruit.
Malonyl - ACP
4:0 - ACP
16:0 - ACP
18:0 - ACP
18:1 - ACP 18:1
16:0
18:0
18:0 - CoA 18:1 - CoA
16:0 - CoA LPA
PA
DAG
TAG
PI
PC PE
Glycerol - 3 - P
ER
KAS - III
KAS - I
KAS - II
SAD
FAT A/B
FAT B
FAT A
GPAT
LPAT
PAP
DAGAT
PDAT
Cytoplasm
Acetyl - CoA
Sacarose
Glucose - 6 - P
PEP
G6P
PEP
Pyruvate Pyr
Malonyl - ACP
4:0 - ACP
16:0 - ACP
18:0 - ACP
18:1 - ACP 18:1
16:0
18:0
18:0 - CoA 18:1 - CoA
16:0 - CoA LPA
PA
DAG
TAG
PI
PC PE
Glycerol - 3 - P
Plastid ER
KAS - III
KAS - I
KAS - II
SAD
FAT A/B
FAT B
FAT A
GPAT
LPAT
PAP
DAGAT
PDAT
Acetyl - CoA
Glucose - 6 - P
PEP
G6P
PEP
Pyruvate Pyr
LIPIDS
LINOLEIC ACID LINOLENIC ACID
9 - L - OOH 13 - LA - OOH 13 - LNA - OOH 9 - LN - OOH
Z,3 - NONENAL
E,2 - NONENAL
E,2 - NONENOL
HEXANAL
HEXANOL Z,3 - NONENOL
E,2 - HEXENAL
Z,3HEXENAL
Z,3 - HEXENOL
Z3,Z6 - NONADIENAL
Z3,Z9 - NONADIENOL
E,2 - HEXENOL
E2,Z6 - NONADIENAL
E2,Z6 - NONADIENOL
HEXYL ACETATE 3 - HEXENYL ACETATE
2 - HEXENYL ACETATE
-10
0
10
20
30
40
50
60
70BIOPHYSICS
TOXICOLOGY
ENERGY FUELS
ENDOCRINOLOGY METABOLISM
PHARMACOLOGY PHARMACY
AGRICULTURE
NUTRITION DIETETICS
CHEMISTRY
CARDIOVASCULAR SYSTEM CARDIOLOGY
ENVIRONMENTAL SCIENCES ECOLOGY
MICROBIOLOGY
PLANT SCIENCES
ENGINEERING
BIOCHEMISTRY MOLECULAR BIOLOGY
FOOD SCIENCE TECHNOLOGY IG
DBBMPV
BIOTECHNOLOGY APPLIED MICROBIOLOGY
DBBMPV Publicaciones –Áreas científicas-
Departamento de Bioquímica y Biología Molecular de Productos Vegetales
GRUPOS
Bioquímica y tecnología de alimentos vegetales (GBTAV) Carlos Sanz Martínez ([email protected]) Ana Gracia Pérez Rubio
Genética y bioquímica de lípidos de semillas (GGBLS) Rafael Garcés Mancheño Enrique Martínez Force ([email protected]) Joaquín J. Salas Liñán Monica Venegas Calerón
Genómica, biología molecular y bioquímica de lípidos de plantas (GGBMBLP) José Manuel Martínez Rivas ([email protected])
Tecnología pre y poscosecha de productos vegetales (GTPPPV) José María García Martos
Bioquímica de aceitunas (GBA) Juan Sánchez García
Servicio de Biología Molecular Servicio de invernadero, cámaras y cultivos
DBBMPV Publicaciones –Áreas científicas-
-10
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TOXICOLOGY
ENERGY FUELS
ENDOCRINOLOGY METABOLISM
PHARMACOLOGY PHARMACY
AGRICULTURE
NUTRITION DIETETICS
CHEMISTRY
CARDIOVASCULAR SYSTEM CARDIOLOGY
ENVIRONMENTAL SCIENCES ECOLOGY
MICROBIOLOGY
PLANT SCIENCES
ENGINEERING
BIOCHEMISTRY MOLECULAR BIOLOGY
FOOD SCIENCE TECHNOLOGY IG
GBTAV
BIOTECHNOLOGY APPLIED MICROBIOLOGY
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TOXICOLOGY
ENERGY FUELS
ENDOCRINOLOGY METABOLISM
PHARMACOLOGY PHARMACY
AGRICULTURE
NUTRITION DIETETICS
CHEMISTRY
CARDIOVASCULAR SYSTEM CARDIOLOGY
ENVIRONMENTAL SCIENCES ECOLOGY
MICROBIOLOGY
PLANT SCIENCES
ENGINEERING
BIOCHEMISTRY MOLECULAR BIOLOGY
FOOD SCIENCE TECHNOLOGY IG
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BIOTECHNOLOGY APPLIED MICROBIOLOGY
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TOXICOLOGY
ENERGY FUELS
ENDOCRINOLOGY METABOLISM
PHARMACOLOGY PHARMACY
AGRICULTURE
NUTRITION DIETETICS
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CARDIOVASCULAR SYSTEM CARDIOLOGY
ENVIRONMENTAL SCIENCES ECOLOGY
MICROBIOLOGY
PLANT SCIENCES
ENGINEERING
BIOCHEMISTRY MOLECULAR BIOLOGY
FOOD SCIENCE TECHNOLOGY
IG
GGBLS
BIOTECHNOLOGY APPLIED MICROBIOLOGY
DBBMPV
Genómica, biología molecular y bioquímica de lípidos de plantas
DBBMPV Bioquímica y tecnología de alimentos vegetales
Líneas de investigación
Línea 1.- Biosíntesis de compuestos que determinan el aroma y sabor de productos vegetales. Análisis de precursores y caracterización bioquímica/molecular de enzimas/genes implicados. - Proyecto Genoma España, OLEAGEN. 2008-2011.
- Proyecto Excelencia Junta Andalucía, AGR-P09-04516. 2010-2014. - Proyectos Plan Nacional : AGL2008-00258, AGL2011-024442 y AGL 2015-67652-R. 2016-2019.
Línea 2.- Metodologías analíticas para determinar metabolitos claves para la calidad organoléptica y nutricional de alimentos vegetales. - Proyecto Genoma España, OLEAGEN. 2008-2011 - Proyecto RECUPERA 2020. 2014-2015. - Contrato Investigación con Fresas Nuevos Materiales S.L. (Ref VAT 110101160182). 2016-2018.
Línea 3.- Evaluación de modificaciones de calidad durante la conservación y procesado de frutos. Análisis y optimización de procesos. - Proyecto RECUPERA 2020. 2014-2015.
Carlos Sanz Martínez ([email protected])
MÉTODOLOGIAS DESARROLLADAS POR EL GRUPO
▪Purificación y caracterización de proteínas
▪Medida de actividades enzimáticas: Lipoxigenasa, hidroperóxido-liasa, alcohol deshidrogenasa, alcohol aciltransferasa, β-glucosidasa, polifenol oxidasa y peroxidasa entre otras.
▪ Análisis de azúcares y ácidos orgánicos en: Fresa, frambuesa y otros frutos tanto frescos como procesados.
▪ Análisis de compuestos fenólicos en: Fresa, frambuesa y otros frutos. Aceite de oliva y tejidos del olivo (aceituna, hoja).
▪ Análisis de compuestos volátiles en: Aceite de oliva virgen. Fresa, frambuesa y otros frutos tanto frescos como procesados.
▪ Análisis del contenido de vitamina C en: Fresa, frambuesa y otros frutos tanto frescos como procesados
▪ Análisis del contenido de vitamina E en: Aceite de oliva y otros aceites. Tejidos vegetales.
▪ Análisis del contenido de hidroperóxidos de ácidos grasos en: Tejidos vegetales y aceites vegetales
DBBMPV Bioquímica y tecnología de alimentos vegetales
Carlos Sanz Martínez ([email protected])
DBBMPV Bioquímica y tecnología de alimentos vegetales
Línea 1: Aproximación ómica al estudio de la biosíntesis de compuestos fenólicos relacionados con la calidad del aceite de oliva virgen (AGL 2015-67652-R. 2016-2019)”
Línea 2.- Evaluación de la calidad de nuevas variedades de frutos rojos cultivadas en Huelva (Contrato de investigación con Fresas Nuevos Materiales S.L., Ref. 110101160182).
PROYECTOS Y ACTIVIDADES MAS RELEVANTES A CORTO PLAZO.
-Evaluación del contenido de vitamina E, glucósidos fenólicos y metabolitos intermediarios de sus rutas de síntesis en aceituna. Análisis UPLC/ESI-qTOF-HRMS en colaboración Unidad de espectrometría de masas IG-CSIC.
-Identificación de genes claves en rutas de síntesis de vitamina E y glucósidos fenólicos mediante estudio de expresión diferencia del transcriptoma. Análisis de expresión diferencial en colaboración con CNAG y anotación funcional de secuencias y estudios funcionales “in sílico” en colaboración con Dr. Pérez Pulido (CABD-CSIC).
-Caracterización bioquímica de enzimas claves en la biosíntesis de ambos compuestos. Medida del nivel de actividad de las enzimas: β-glucosidasa, fenilalanina amonio-liasa, tirosina amonio-liasa, dihidroxifenil alanina amonio-liasa y otras identificadas como claves en los estudios de transcriptómica.
-Determinación de metabolitos marcadores de calidad nutricional y organoléptica en fresa como nuevas herramientas de selección dentro de un Programa de Mejora de Fresa y Frambuesa.
-Evaluación del perfil fenólico. -Evaluación del contenido de Vit C. -Evaluación del perfil aromático. -Evaluación del perfil de azúcares y ácidos orgánicos del nuevo material vegetal.
Carlos Sanz Martínez ([email protected])
DBBMPV Genética y bioquímica de lípidos de semillas - LINEAS
L1. Análisis de lípidos y desarrollo de técnicas específicas, disminuyendo el tiempo de análisis y la muestra utilizada, aumentado el número de muestras/día, implementando nuevos análisis, etc…
DBBMPV Genética y bioquímica de lípidos de semillas
RH
A-2
74
CA
S-4
CA
S-3
CA
S-1
4
CA
S-7
CA
S-5
CA
S-3
7
CA
S-1
8
HA
-OL9
CA
S-1
5
CA
S-1
2
CA
S-2
5
16:0 8.0 5.9 5.4 8.4 14.7 31.5 29.5 33.9 5.6 5.0 32.1 29.0 16:1 0.2 0.6 4.4 12.3 1.0 0.1 4.5 1.5 16:2 0.7 4.6 0.3 18:0 7.1 11.9 26.1 37.3 2.1 2.8 1.4 13.0 6.4 26.0 3.8 8.1 18:1 51.9 27.8 14.2 12.4 6.5 12.7 5.4 5.5 80.1 58.0 42.3 40.5
18:1A 0.3 0.6 3.6 5.8 0.9 3.3 18:2 30.5 53.0 51.3 38.0 72.0 40.4 38.7 44.5 5.3 7.0 11.4 15.6 18:3 0.6 1.4 1.6 0.7 0.1 0.5 20:0 0.3 0.6 1.4 2.2 1.2 1.5 0.3 1.0 0.3 1.0 0.6 2.3 22:0 1.1 0.7 1.3 1.8 1.1 08 1.2 1.1 1.2 2.0 1.2 2.9
ΣSat 16.5 19.1 34.2 49.7 19.1 36.6 32.4 49.0 13.5 34.0 37.7 42.3
L2. Desarrollo de nuevas líneas de girasol. Incremento del contenido en ácidos grasos saturados, fundamentalmente el esteárico, para el reemplazo de grasas animales, aceites vegetales parcialmente hidrogenados y/o grasas de palma y sus derivados, obtenidos por transesterificación química, en la industria alimentaria.
DBBMPV Genética y bioquímica de lípidos de semillas
L3. Bioquímica y biología molecular de lípidos de plantas. Identificación de los genes relacionados con la síntesis de ácidos grasos y lípidos en semillas oleaginosas para la obtención de aceites a la carta.
DBBMPV Genética y bioquímica de lípidos de semillas
L4. Desarrollo de oleaginosas no utilizadas en la alimentación como plantas-biofactoría para su uso en la obtención de productos químicos de interés industrial y biolubricantes.
DBBMPV Genética y bioquímica de lípidos de semillas
L5. Tecnología de grasas y aceites para aplicaciones industriales y alimentarias. Implementación de las soluciones tecnológicas necesarias para la utilización de estos nuevos aceites y grasas en sus distintas aplicaciones.
DRY FRACTIONATION
STEARINS
Plastic fats Pralines Filling fats
Shortenings
Soft Stearins 20 - 40% SUS
SOLVENT FRACTIONATION
STEARINS
Hard Stearins 65 - 95% SUS
CBEs Coating fats
CBIs
DBBMPV Genética y bioquímica de lípidos de semillas
Colaboraciones actuales Análisis de lípidos/metabolitos
Franz Martín Bermudo (UPO/CABIMER) J.A. Sánchez Álcazar (UPO/CABD) Marta Artal Sanz/Manuel J. Muñoz (UPO/CABD) Damien Paul Devos (UPO/CABD) Natalia Izquierdo (UNMdP/CONICET-Argentina)
Metabolismo lipídico Juan B. Jordano Fraga (IRNASE) - Stress abiótico Jose L. Crespo González (IBVF) - Autofagia Elena Monte (CRAG) - Desarrollo luz-oscuridad Jean Rivoal (U. Montreal-Canadá)
Nuevas oleaginosas Carmen Martín Cordero (US/Farmacia) Jose mará Ros García (U. Murcia) Ricarda Riina (RJB) Sadok Boukhchina (U. Túnez-Túnez) Mahdi Majidi (Isfahan U. of Technology-Irán)
DBBMPV Publicaciones –Áreas científicas-
Líneas
Mejora de la producción y la calidad de los aceites vegetales, tanto de sus características nutricionales, como organolépticas y tecnológicas.
Identificación, caracterización y estudio de los mecanismos de regulación de genes y enzimas implicados en la biosíntesis de compuestos que determinan tanto la producción como la calidad del aceite.
(i) Incremento del contenido de aceite de la aceituna.
(ii) Mejora del perfil de ácidos grasos insaturados en el aceite de oliva.
(iii) Incremento del contenido total de tocoferoles y vitamina E en el aceite de oliva.
(iv) Incremento del contenido total de escualeno en el aceite de oliva.
(v) Estudio del control del contenido en oleico y linoleico del aceite de girasol.
Detección de aceites vegetales utilizados como adulterantes de aceites de oliva mediante marcadores moleculares de DNA.
DBBMPV Genómica, biología molecular y bioquímica de lípidos de plantas
DBBMPV Financiación -PROYECTOS
AGL2011-23187 - Control de la síntesis de aceites alto-esteárico en girasol - 350.900,00 € AGL2011-24442 - Identificación de determinantes bioquímicos y moleculares responsables de las características de calidad del aceite de oliva virgen - 193.600,00 € AGL2011-30371-C02-02 - Evaluación de la liberación de flavor del aceite de oliva virgen - 114.950,00 €
2011HK0008 - Control of lipid synthesis in sunflower seeds: Role of acyl-CoA binding proteins
AGL2012-34544 - Riego deficitario controlado del olivar de alta densidad: programación automática basada en la fisiología de la planta y en la economía de manejo del cultivo - 140.400,00 €
RECUPERA2020 - 1.4.3 - Mejora de la producción y la calidad del aceite de oliva virgen mediante aproximaciones moleculares - 286.689,55 € ; - 3.1.5.2 - Nuevas variedades de fresa, frutos y biomasa - 206.689,55 €; - 3.2.7 - Desarrollo y producción de líneas ultra alto oleico de girasol para uso alimentario - 281.689,54 € AGL2014-53537-R - Ruta de síntesis de ácidos grasos y triglicéridos en líneas de girasol alto esteárico. Mejora de la calidad del aceite para la industria alimentaria - 278.300,00 € AGL2014-55300-R - Análisis funcional de proteínas cloroplásticas implicadas en reacciones redox fotosintéticas y en la biosíntesis de ácidos grasos en especies modelo y de interés industrial - 169.400,00 €
P12-AGR-543 - El Ricino como biofactoría. CASBIO - 234.894,00 €
Grupo de Genómica, Biología Molecular y Bioquímica de Lípidos de Plantas
IP: José Manuel Martínez Rivas ([email protected])
Mejora de la producción y la calidad de los aceites vegetales mediante aproximaciones genómicas, moleculares y bioquímicas
Detección de aceites vegetales usados como adulterantes de aceites de oliva mediante marcadores moleculares de DNA
Proyecto europeo OLEUM (H2020-SFS-14A-2014)
Líneas de investigación
Instituto de la Grasa
Metabolitos
Actividades enzimáticas
Expresión génica
Nuevos metabolitos
Transformación
Recepción, lavado,
almacenamiento
Centrifugación (Separación
en dos fases) Olivo Aceituna Molienda Batido
Aceite de oliva virgen
Componentes
finales
Alperujo
ANÁLISIS Y CARACTERIZACIÓN
BIOLOGÍA MOLECULAR GENÓMICA
BIOQUÍMICA Identificación, caracterización y regulación de genes y enzimas
implicados en la producción y calidad del aceite de oliva
Mejora de la producción y la calidad del aceite de oliva mediante una aproximación genómica, molecular y bioquímica
TECNOLOGÍA AGRONOMÍA
Instituto de la Grasa
Estrategias para la mejora de la producción y la calidad del aceite de oliva mediante una aproximación
genómica, molecular y bioquímica
Desarrollo de marcadores moleculares asociados a
caracteres de producción y calidad del aceite
Generación de nuevas variedades mediante selección asistida por marcadores que den lugar a aceites con calidad mejorada
Búsqueda de correlaciones entre los perfiles de expresión génica-actividad enzimática-metabolito a lo largo del
desarrollo y maduración de la aceituna
Determinación del momento óptimo de recolección de cada variedad
Estudio de la regulación por estreses medioambientales de genes/enzimas
implicados en la producción y la calidad del aceite de oliva
Determinación de las condiciones de cultivo óptimas
para mejorar la calidad del aceite
Instituto de la Grasa
Objetivos
- Incremento del contenido de aceite de la aceituna.
- Mejora del perfil de ácidos grasos insaturados en el aceite de oliva.
- Incremento del contenido total de tocoferoles y vitamina E en el aceite de oliva.
- Incremento del contenido total de escualeno en el aceite de oliva.
- Estudio del control del contenido en oleico y linoleico del aceite de girasol.
Genómica funcional Microarray
QTLs
Transcriptoma
Instituto de la Grasa
Proyecto de genómica de olivo: OLEAGEN
Análisis de expresión
in silico
Instituto de la Grasa
Técnicas experimentales
Disponibles
- Análisis de ácidos grasos y de clases de lípidos de bacterias, levaduras y tejidos de plantas.
- Análisis de expresión génica mediante PCR cuantitativa en tiempo real.
- Expresión funcional de proteínas en bacterias, levaduras y plantas.
Interesados
- Microscopía laser confocal.
- Proteómica.
Instituto de la Grasa
Instituto de la Grasa
Componentes responsables de propiedades relacionadas con la calidad del aceite de oliva
Ácidos grasos (TAG)
Tocoferoles
Polifenoles
Carotenoides
Clorofilas
Ácido linoleico Ácido linolénico
Metabolitos en la aceituna
Metabolitos en el aceite de oliva
Propiedades del aceite de oliva
ORGANOLÉPTICAS
- Sabor (Amargor)
- Color
- Aroma
Ácidos grasos (TAG)
Tocoferoles
Carotenoides
Clorofilas
TECNOLÓGICAS
- Estabilidad oxidativa
NUTRICIONALES
Volátiles Ruta LOX
Nuevos polifenoles b-glucosidasa,
esterasa, POX, PPO
Escualeno Escualeno