Application of in-depth taxonomy, metagenomics, and cell viability assessment of bacterial communities of the dairy chain

In dairy microbiology, research has moved from the study of the behavior of single microorganisms in milk in controlled situations to the study of complex bacterial communities and their interrelationship with the surrounding system. Three key concepts were studied in this thesis: the study of microbial micro-diversity by analyzing a specific Microbacterium genus in microfiltered milk, the complex microbiota of raw milk, and cell viability in natural whey starter. The three aims addressed were complementary to understand the process dynamics in milk and related productions. The genus Microbacterium was found predominantly in fresh microfiltered milk with an ability to grow at low temperatures. In addition, a new species was discovered more present and classified as Microbacterium paulum. The chemical and microbiological profile measured by omics techniques of raw milk revealed a feeding system influence mainly affecting secondary metabolites and some significant taxonomic units, including Pseudomonas and Staphylococcus. Finally, the study of the health status of the lactic community present in a natural whey starter has allowed the discovery of a rapid method to evaluate the technological performance of the whey by replacing the culture-dependent techniques.

Nella microbiologia lattiero-casearia, la ricerca è passata dallo studio del comportamento di singoli microrganismi in situazioni controllate allo studio di comunità batteriche complesse e alla loro interrelazione con il sistema circostante. In questa tesi sono stati studiati tre concetti chiave: lo studio della micro-diversità microbica, analizzando un genere specifico “Microbacterium” nel latte microfiltrato, il microbiota complesso del latte crudo e la vitalità cellulare nel siero-innesto naturale. I tre approcci utilizzati sono complementari per comprendere le dinamiche di processo e i fenomeni nelle produzioni lattiero casearie. Il genere Microbacterium è stato trovato prevalentemente nel latte fresco microfiltrato con una capacità di crescita a basse temperature. Inoltre, una nuova specie è stata scoperta e classificata con il nome Microbacterium paulum. Il profilo chimico e microbiologico misurato con tecniche omiche del latte crudo ha rivelato un'influenza del sistema di alimentazione che riguarda principalmente i metaboliti secondari e alcune unità tassonomiche significative, tra cui Pseudomonas e Staphylococcus. Infine, lo studio dello stato di salute della comunità lattica presente nel siero-innesto ha permesso la scoperta di un metodo rapido per valutare le prestazioni tecnologiche del siero-innesto sostituendosi alle tecniche basate su metodi di coltura in piastra.