Proteomic approach to unveil the ochratoxin A repression by "Debaryomyces hansenii" and rosemary on "Penicillium nordicum" during dry-cured fermented sausages ripening

Abstract

Penicillium nordicum es el principal productor de ocratoxina A (OTA) en productos cárnicos curado-madurados siendo las estrategias de biocontrol empleando microorganismos o plantas las que están en auge. El objetivo de este estudio fue probar la levadura Debaryomyces hansenii aislada de derivados cárnicos curado-madurados frente a Penicillium nordicum sola y en combinación con derivados del romero como agentes de biocontrol (BCA) contra P. nordicum durante la fabricación industrial de embutidos. Se elaboraron en planta piloto dieciocho lotes de embutidos con diferentes combinaciones de BCAs. Se inoculó D. hansenii FHSCC253H en la masa cárnica o en la superficie de las tripas del embutido. El romero se utilizó como ingrediente, para macerar las tripas o aplicando su aceite esencial en la superficie. Finalmente se añadió P. nordicum sobre la superficie de los embutidos mediante inmersión en una solución que contenía 106 esporas/mL. La OTA se cuantificó mediante uHPLC-MS/MS QqQ después del tiempo de maduración y se llevaron a cabo análisis proteómicos comparativos para dilucidar los modos de acción involucrados. La acumulación de OTA disminuyó cuando se agregaron la levadura u hojas de romero a la masa, así como cuando se maceraron las tripas con la hierba, llegando incluso a no ser detectada con el macerado y la levadura. Dentro del estudio proteómico, la presencia de levadura provocó la reducción en la abundancia de proteínas de P. nordicum involucradas en la biosíntesis de OTA, y su combinación con romero interfirió con la vía de integridad de la pared celular que está vinculada a la síntesis de micotoxinas en mohos. La adición de hojas de romero y la maceración de la tripa cambiaron la abundancia de proteínas involucradas en la biosíntesis de ergosterol. Además, la maceración de las tripas con romero afectó a proteínas implicadas en la síntesis de fenilalanina, un precursor de la OTA. En conclusión, se podría aplicar el romero y la levadura como agentes de biocontrol frente a P. nordicum evitando así el uso de antifúngicos sintéticos comerciales durante la elaboración industrial de los embutidos curado-madurados.

Penicillium nordicum is the main ochratoxin A (OTA) producer in dry-cured meat products. The aim of the study was to test Debaryomyces hansenii and rosemary derivatives as biocontrol agents (BCAs) against P. nordicum during the industrial manufacturing of dry-cured fermented sausages. Eighteen batches of sausages with different combinations of the BCAs were made. D. hansenii FHSCC253H was inoculated in the meat dough or on the casings. Rosemary was used either as an ingredient, for macerating the casings or by applying its essential oil. P. nordicum was finally added on the surface of the sausages by immersion in a solution containing 10^6 spores/ mL. OTA was quantified by uHPLC-MS/MS QqQ after ripening time and comparative proteomic analyses were carried out to elucidate the involved modes of action. OTA accumulation decreased when the yeast or rosemary leaves were added in the meat dough as well as when the casings were macerated with the herb. The yeast presence provoked the reduction in the abundance of P. nordicum proteins involved in OTA biosynthesis, and its combination with rosemary interfered with the cell wall integrity pathway linked to mycotoxin synthesis in moulds. The addition of rosemary leaves and the casing maceration changed the abundance of proteins involved in ergosterol biosynthesis. Furthermore, the maceration affected to proteins involved in the synthesis of phenylalanine, essential for OTA synthesis. In conclusion, the yeast D. hansenii and the rosemary leaves, alone or in combination, could be proposed as BCAs to hamper the P. nordicum OTA production during the industrial elaboration of dry-cured fermented sausages.