Diapositiva 1

Il latte è VIVO ... e pure i suoi
derivati!
Aspetti microbiologici
Prof. Luigi Grazia
Dipartimento di scienze e tecnologie agroalimentari (DISTAL)
26 marzo 2013
Composizione del latte
Costituente
acqua
glucidi
lattosio
lipidi
grasso propriamente detto
lecitina (fosfolipidi)
insaponificabile (steroli,
carotene, tocoferoli)
proteine
sali
costituenti diversi
vitamine, enzimi, gas disciolti
estratto secco (totale)
%
87,5
4,9
3,50
3,40
0,05
0,05
3,20
caseine
proteine solubili
sostanze azotate
non proteiche
α s1
α s2
78% β
17% k
5% γ1 , γ2, γ3
36%
10%
34%
13%
7%
0,9
tracce
12,5
(da Alais, 1984)
Fonti di inquinamento
Attrezzature
Aria
Acqua
• Impianto di
mungitura
• Lattodotto
• Tank
Uomo
Latte
Foraggi
Animali
•Bovini
•Insetti
•Roditori
Lettiera
Microrganismi contaminanti il latte
Gruppo
Generi
Specie o gruppo
Enterobatteri
Escherichia,
numerose specie in grado di fermentare il
lattosio ed ev. salmonelle
coli
Batteri lattici
Enterococcus, Lactococcus, Pediococcus,
Streptococcus
Tutte le specie
Lactobacillus
Omo-, Etero fermentanti, Omo- eterofacoltativi
Sporigeni anaerobi
Clostridium
butyricum, tyrobutyricum, sporogenes,
altre
Sporigeni aerobi
Bacillus
cereus, sporothermodurans, altre
Propionici
Propionibacterium
freudenreichii ed altre
Putrefacenti
Pseudomonas, Bacillus, Enterobatteri
Varie specie
Micrococcacee
Micrococcus, Kocuria
Staphylococcus
Varie specie
aureus
Lieviti
Kluyveromyces, Saccharomyces, altri
Muffe
Penicillium, Aspergillus
Varie specie
Patogeni
Brucella,
Listeria,
Mycobacterium
abortus
monocytogenes
tubercolosis
Fattori che influenzano l’inquinamento
Stagione
Umidità
Eventi atmosferici
Temperatura
Carica batterica totale (CBT)
Per carica batterica totale si intende fare
riferimento a quei microrganismi presenti nel latte
che possono dare colonia in 2-3 giorni di
incubazione a 30°C in ambiente aerobico in un
terreno generico addizionato di latte, noto con il
nome di Milk Plate Count Agar, (MPCA, DM 26-031992).
Questo metodo consente di evidenziare i
microrganismi appartenenti alla maggior parte dei
gruppi microbici, normali inquinanti del latte
Carica batterica totale
• Batteri «filocaseari»
– Batteri lattici mesofili
– Batteri lattici termofili
• Batteri «anticaseari»
– Bacillus, Enterobatteri, Pseudomonas, ecc..
Variazione della Conta Batterica Totale durante
la conservazione
Enterobatteri
• Chi sono:
– Batteri aerobi facoltativi -Topt: 37°C.
– Escherichia coli e numerose specie capaci di fermentare il
lattosio – Possono essere presenti salmonelle, Yersinia
enterocolitica
• Origine:
– Tratto intestinale
• Fonti di inquinamento:
– Feci
– Acqua stagnante nelle tubazioni
– A volte, acqua di pozzo inquinata
• Effetti sulla caseificazione:
– Batteri responsabili (soprattutto il genere Escherichia) di
fermentazione acido mista con produzione di acido lattico, acido
acetico, idrogeno e CO2
Batteri lattici
• Chi sono:
– Mesofili o termofili, anaerobi facoltativi
– Generi Enterococcus, Lactococcus, Pediococcus,
Streptococcus
– Genere Lactobacillus (Omofermentativi, Omofacoltativamente eterofermentativi, Eterofermentativi
• Origine:
– Tratto intestinale, foraggi.
• Fonti di inquinamento:
– feci, uomo, aria ed attrezzature
• Effetti sulla caseificazione:
•Bovini
•Insetti
•Roditori
– Possono essere filocaseari o alteranti
Sporigeni aerobi
• Chi sono:
– Batteri aerobi mesofili, sporigeni
– Genere Bacillus (B. cereus, B. sporothermodurans, B
stearothermophilus e B. subtilis e altre specie)
• Origine:
– suolo
• Fonti di inquinamento:
– Foraggi, terreno presente nei foraggi, lettiere,
tubazioni del vuoto
• Effetti sulla caseificazione:
– Colorazioni anomale, attività proteolitica e lipolitica
nel latte durante la sosta
Pseudomonadacee
• Chi sono:
– Batteri mesofili – psicrofili aerobi stretti
– Genere Pseudomonas
• Origine:
– Prevelentemente acqua
• Fonti di inquinamento:
– Acque di ristagno, attrezzature e lettiere
• Effetti sulla caseificazione:
– Attività proteolitica e lipolitica spinte
Altri batteri Gram – (Acinetobacter)
• Chi sono:
– Acinetobacter: Batteri psicotrofi, aerobi stretti
• Origine:
– Acinetobacter: acqua
• Fonti di inquinamento:
– acqua
• Effetti sulla caseificazione:
– Attività proteolitica
Microstafilococcacee
• Chi sono:
– Batteri mesofili, aerobi stretti o facoltativamente anaerobi
– Generi Micrococcus e Kocuria
– Genere Staphylococcus
• Origine:
– Epidermide e mucose animali
• Fonti di inquinamento
– Pelle degli animali (rappresentano dal 30 al 90% dei
microrganismi nei latti a bassa carica totale)
• Effetti sulla caseificazione
– Possono intervenire sulla maturazione del latte durante la sosta,
tuttavia nel Parmigiano Reggiano non trovano le condizioni per
sopravvivere durante la maturazione
Attinomiceti
• Chi sono:
– Microrganismi mesofili e termofili, aerobi stretti
• Origine:
– Fieno e terreno
• Fonti di inquinamento
– Foraggi e terreno portato dai foraggi
• Effetti sulla caseificazione
– Non hanno nessun riscontro
Batteri Gram +: (Microbacterium,
Arthrobacter, Corynebacterium)
• Chi sono e origine :
– Microbacterium aerobio mesofilo; prov. attrezzature
– Arthrobacter: aerobio mesofilo; prov. terreno
– Corynebacterium: anaerobio facoltativo; prov. animali
• Fonti di inquinamento
– Foraggi e terreno portato dai foraggi; animali
• Effetti sulla caseificazione
– Non hanno nessuna influenza
Lieviti
• Chi sono e origine :
– Candida, Torula, Kluyveromices, Torulopsis,
Saccharomyces – mesofili aerobi
• Origine
– Terreno e attrezzature
• Fonti di inquinamento
– Ambiente ed animali - + abbondanti nei periodi estivi
ed autunnali
• Effetti sulla caseificazione
– Gonfiori precoci e occhiature sottocrosta nei formaggi
Muffe
• Chi sono e origine :
– Generi Penicillium, Aspergillus, Fusarium,
Geotrichum
• Fonti di inquinamento
– Foraggi ammuffiti e ambiente
• Effetti sulla caseificazione
– Ammuffimento della crosta, presenza di
aflatossine,
– formaggi erborinati (Gorgonzola)
Sporigeni anaerobi
• Chi sono:
– Battere anaerobi mesofili
– Genere Clostridium (C. butyricum, C. tyrobutyricum, C.
sporogenes e altre specie)
• Origine:
– Foraggi ed insilati in particolare, lettiere, polvere e suolo
• Fonti di inquinamento
– Somministrazione di foraggi ed insilati, fieno con residui di
terreno, somministrazione dei foraggi e rifacimento lettiere
durante la mungitura.
• Effetti sul formaggio
– Gonfiori precoci  forme vegetative
– Gonfiori tardivi  spore
Batteri propionici
• Chi sono:
– Propionibacterium freudenreichii e altre specie
• Origine:
– Foraggi e tratto intestinale
• Fonti di inquinamento
– Feci prevalentemente
• Effetti sul formaggio
– Gonfiori propionici ed occhiature desiderata in altri formaggi
Microrganismi volutamente
apportati:
COLTURE NATURALI
Colture starter o innesti
Sono colture microbiche impiegate
per guidare le fermentazioni di
vari alimenti (lievito madre del
pane, lattoinnesto, sieroinnesto,
scottainnesto, ecc…)
Ruolo dei microrganismi nel
miglioramento dei prodotti
• Le colture starter naturali sono state messe a
punto per condurre in maniera corretta le
fermentazioni;
• Le prime colture selezionate avevano il compito
di ottimizzare il ruolo dei microrganismi,
eliminando quei margini di insicurezza legati alle
colture starter naturali
• Individuazione dei criteri di selezione:
– Propri della specie
– Altri legati al ceppo (caratteri tecnologici e di
qualità)
Colture starter
Le colture starter si possono suddividere in
due categorie:
– Colture naturali: in latte o in siero e sono
composte prevalentemente da batteri lattici
termofili
– Colture selezionate: vengono preparate con
differenti soluzioni tecniche e sono costituite
da batteri lattici mesofili o da batteri lattici
termofili.
Colture naturali:
• In siero:
– sieroinnesto: ottenuto per
fermentazione di una porzione di siero
residuo dalla lavorazione:
• sviluppo prevalente di batteri lattici termofili
poiché la temperatura di cottura raggiunge
nel caso del grana i 55°C.
• Grana e Provolone
– scottainnesto si ottiene per
fermentazione del liquido residuo della
lavorazione della ricotta e solitamente
viene raffreddata alla temperatura
ottimale ed inoculata con un’aliquota di
scottafermento residuo
• Pecorino
Colture naturali:
• In latte:
– lattoinnesto utilizzato per produrre formaggi a
pasta cruda, più o meno molle come
Crescenza, Robiola, Italico, Gorgonzola e
Taleggio.
• Granuli:
– di polisaccaridi e caseina per la produzione di
latte fermentato tipo kefir.
Il siero innesto
Nel 1890 è avvenuto il primo impiego di
siero-innesto ad opera di Giuseppe Notari,
modenese di nascita che frequentò come
allievo la Scuola di Zootecnia e Caseificio
(oggi Istituto Tecnico Agrario Statale
”A.Zanelli”) di Reggio Emilia, e, ancora
giovanissimo, ne diventò capo casaro.
Da Notari (1890):
• “…quest’ opera è quella di aver per primo
ideato e messo in pratica l’ uso del sieroinnesto nella fabbricazione del formaggio
di grana; uso estesosi in seguito per
naturale conseguenza ad altri tipi di
formaggio…”
• “…. nella pratica fabbricazione del
formaggio grana urtava contro le difficoltà
comuni con un gran numero di scarti ….”
Da Notari (1890):
• “…scelsi una via tutta pratica di prove servendomi di
latte fermentato, di contenuto dello stomaco di vitelli,
di formaggio grana fresco ben riuscito, di siero di latte,
di alcuni agenti chimici che presto misi da parte…”
• “… Molte di queste prove mi diedero dei risultati
negativi, altre, quella a base di siero di latte, mi
confortarono ad insistere persuadendomi alla fine che
ero sulla buona strada; tanto che al principio della
campagna casearia del 1890, con l’anima di chi crede
di aver superato una delle maggiori difficoltà della vita,
uscendo dalle prove e dai tentativi adottai l’uso del
siero-innesto come metodo ordinario della
fabbricazione del grana…”
Preparazione del sieroinnesto
Latte scremato della sera
Latte intero della mattina
Riscaldamento a 35 - 37°C
Aggiunta del siero innesto
Aggiunta caglio
Coagulazione (9-15’)
Rottura della cagliata (chicco di riso)
Cottura (54-56°C)
Estrazione siero
Sosta
Estrazione e messa in fascera
Variazione delle caratteristiche del
sieroinnesto dal 1898
Anno Autore
°SH/50 ml
T di incubazione
°C
1898 Notari
12-15
28-30 °C
1910 Fascetti
15-18
30
1919 Dalla Torre
12-18
30
1943 Bartoli
15-20
35-40
1947 Parisi
24-25
50 a scendere
1947 Renko
25-30
55 a scendere
1949 Quadri
24-29
55 a scendere
1959 Bruscovic
28-31
55 a scendere
1963 Sacchetti, Zambonelli
26-32
55 a scendere
1965 Bottazzi
26-32
55 a scendere
Oggi
28-32
55 a scendere
Consorzio Parmigiano Reggiano
Discesa della temperatura all’interno di
una forma di Parmigiano - Reggiano
Microrganismi volutamente
apportati:
COLTURE STARTER
SELEZIONATE
Microrganismi QPS
On 19 November 2007 the European Food Safety
Authority (EFSA) adopted guidelines for the
implementation by its expert panels of the
Qualified Presumption of Safety (QPS) risk
assessment, a generic harmonised tool to assess
the safety of microorganisms, which can be
referred to as the European equivalent of the
American GRAS (Generally Recognized as Safe)
assessment in terms of risk assessment but with no
regulatory implications.
Colture selezionate
• In latte o siero per formaggi
• Disidratate per latti fermentati, formaggi e
latte probiotico
• Congelate per latti fermentati, formaggi e
latte probiotico
Caratteristiche delle colture
selezionate
Le colture selezionate devono, in primo
luogo, caratterizzarsi per:
• capacità e rapidità di acidificazione
• capacità di contribuire alla formazione del
sapore, dell’aroma e della struttura del
prodotto fermentato
• avere una scarsa sensibilità al
batteriofago o comunque tipizzate per la
resistenza ai fagi.
Colture selezionate di batteri mesofili
• A forma coccica:
– Lactococcus lactis subsp. lactis,
subsp. cremoris e subsp. diacetilactis
e fra i mesofili
• A forma bastoncellare
– Lactobacillus casei e Lactobacillus
rhamnosus.
• Impieghi:
– Latti fermentati
– Latte concentrato-fermentato
– Creme per burro per la produzione di
burro aromatizzato
– Formaggi di diversi tipi, in particolare il
cheddar, cottage cheese e fontal.
Foto di Marzia Benevelli
Colture selezionate di batteri termofili
• A forma bastoncellare abbiamo:
– Lactobacillus helveticus,
Lactobacillus delbruekii subspecie
lactis e Lactobacillus delbruekii
subspecie bulgaricus.
•A forma coccica:
– Streptococcus thermophilus.
Per quanto riguarda i formaggi, in
Italia, la prima coltura di batteri
termofili selezionati è stata utilizzata
nella produzione del formaggio
gorgonzola con latte pastorizzato.
Foto di Marzia Benevelli
Altre colture starter
• Batteri probiotici: Lactobacillus
acidophylus, Bifidobacterium longum,
Bifidobacterium bifidum,
Enterococcus faecium e
Propionibacterium freudenreichii.
• Lieviti: Kluyveromyces lactis lactis
• Muffe del genere Penicillium come
Penicillium roqueforti e Penicillium
camemberti, importanti nella
maturazione del Roquefort e del
Camembert.
Foto di Marzia Benevelli
Colture microbiche usate come innesto non acidificante
Coltura
Caratteristiche
Formaggi
Muffe
Penicillium candidum
Maturazione; superfici; competizione vs.
Mucor
A pasta molle
Geotrichum candidum
Maturazione; superfici; competizione vs.
Mucor
A pasta molle
Penicillium roqueforti
Penicillium weidemannii
Erborinatura, maturazione
Gorgonzola
Lieviti
Kluyveromyces lactis
Disacidificazione della pasta
Formaggi a muffa bianca
Saccharomyces cerevisiae
Apertura della pasta
Gorgonzola
Batteri
Propionabacterium spp.
Occhiatura
Emmenthaler
Microflora superficiale
Brevibacterium linens
Pigmentazione rosso-arancio della crosta,
maturazione (proteolisi, lipolisi, aroma)
A pasta molle
Micrococcus spp.
Pigmentazione, aromatizzazione
A pasta molle
Enterococcus faecium
Attività antagonista vs. Listeria
A pasta molle
Da Mucchetti e Neviani, 2006
LATTI FERMENTATI
I latti fermentati
Temperatura di
incubazione >40°C
Latti fermentati
Soltanto batteri
lattici
omofermentativi
termofili
Soltanto batteri
lattici
omofermentativi
Temperatura di
incubazione<40°C
Batteri lattici, lieviti
ed altri
Principali latti fermentati
Prodotto
Specie
animale
Microrganismi
Yogurt
Vacca, capra,
pecora
L. delbrueckii subsp. bulgaricus e S. thermophilus
Latte fermentato (AB Vacca
yogurt)
L. delbrueckii subsp. bulgaricus e S. thermophilus
+ L. acidophilus + Bifid. bifidum o B. lungum + L.
casei ssp. paracasei
BRA (Svezia)
Vacca
Bifidobacteria, L. reuteri, L. acidophilus
Yacult (Giappone)
Vacca
Bifidobacterium breve
Acidophilus milk
Vacca
L. acidophilus
Latte fermentato
Vacca
L. rhamnosus GG, L. casei
Kefyr
Vacca
L. kefiri, Leuconostoc spp., Lactococcus,
Acetobacter, Kluyveromyces marxianus,
Saccharomyces unisporus, S. cerevisiae, S. exigus
Koumiss
Cavalla
L. delbrueckii subsp. bulgaricus
Viili (Finlandia)
Vacca
Batteri lattici mesofili + Geotrichum candidum
Yogurth
Preparazione del latte (trattamento
termico, concentrazione)
omogeneizzazione
Aggiunta delle colture
starter
Coagulo intero
Distribuzione in vasetti
Coagulo rotto
Fermentazione
Rottura del coagulo
Fermentazione
Raffreddamento a 20°C
Aggiunta aromi
Raffreddamento
Confezionamento in
vasetti
Raffreddamento
Preparazione dello
starter
Fermentazione
Raffreddamento
Attività biochimiche delle due specie impiegate
Attività
Streptococcus
thermophilus
Lactobacillus bulgaricus
Peptide del peptidoglicano
L-Lys-Ala
L-Lys-D-Asp
Produzione di acido lattico in latte
dalla fermentazione di:
Lattosio, glucosio
Lattosio, glucosio
Tipo di acido lattico prodotto
L(+)
D(-)
Quantità di acido lattico prodotto
<1%
>1,5%
Temperatura di sviluppo ottimale
Max
Min
42-48°C
52°C
19-21°C
42-45°C
48-52°C
>21°C
Sopravvivenza a 60° x 15’
Positiva
Negativa
Sviluppo in presenza di 2,5%
NaCl
Positivo
Positivo
Sviluppo in presenza del 4% di
NaCl
Negativo
Negativo
NH3 e CO2 da urea
Positivo
Negativo
NH3 da arginina
Negativo
Negativo
Produzione di acido folico
Negativo
Positivo
Composizione degli yogurt
Distribuzione degli zuccheri (g/100 g)
Lattosio
Glucosio
Galattosio
Lattulosio
Polisaccaridi
3,92
0,00
1,15
0,031
0,30
Acido lattico %
D(-)
L(+)
Acido idrossi
metil glutarico
(ppm)
0,65
0,81
150,30
Acido
Formico
(ppm)
Aldeide
acetica
CO2
(ppm)
40
24,8
150-200
Prodotti del metabolismo dei batteri
lattici nello yogurth
1. Acido lattico
2. Aldeide acetica, acetone,
etanolo, diacetile
3. Corti peptidi e aminoacidi
4. Polisaccaridi
5. Acido
diidrossimetilglutarico
6. Acido benzoico
7. Peptidi bioattivi
8. Vitamine
9. Anidride carbonica e
ammoniaca
10.
11.
12.
13.
14.
Acido formico
β- galattosidasi
Acidi nucleici
Batteriocine
Variazione nella
distribuzione dei minerali
Fermentiere
http://www.azzini.net
RUOLO DEI MICRORGANISMI
NELLA MATURAZIONE DEI
FORMAGGI
I Formaggi a latte crudo
• La pastorizzazione modifica le
caratteristiche sensoriali del prodotto
(Grappin, 1995)
• La microflora nativa del latte: ruolo dei
Non Starter Lactic Acid Bacteria (Batteri
lattici non starter) o NSLAB
I batteri lattici non starter (NSLAB):
 derivano dal latte crudo, dall’ambiente e da
tutte le superfici che entrano in contatto con
il latte;
 sono batteri fondamentali per la maturazione
del formaggio;
 si moltiplicano successivamente alla
microflora termofila del siero-innesto;
 per autolisi liberano enzimi che favoriscono
la maturazione del formaggio;
Ruolo dei NSLAB
• Determinazione della varietà, attività e
specificità degli enzimi proteolitici dei NSLAB
(Williams et al. 1997)
• Ruolo della temperatura, pH e concentrazione
salina sull’attività peptidasica dei NSLAB e la
conseguente formazione dell’aroma (Gobbetti et
al., 1999)
• La presenza dei NSLAB è fondamentale per la
maturazione dei formaggi (Rehman et al. 2000)
Studi sui NSLAB
• Attività antagonista dei NSLAB nei confronti
di patogeni (Giraffa, 1995)
• Presenza dei NSLAB, distribuzione e
numerosità nelle varie fasi di stagionatura dei
formaggi (Coppola et al., 1997-2000)
• Ceppi di L. rhamnosus isolati da formaggio
Parmigiano-Reggiano sono resistenti ai sali
biliari e al pH ridotto (Succi et al., 2005)
• L. rhamnosus è resistente alla vancomicina,
ma non ad altri antibiotici (Coppola et al., 2005)
Innesti utilizzati per la produzione dei
formaggi DOP italiani I
Formaggio
Innesto
Grana Padano
Parmigiano – Reggiano
Sieroinnesto naturale termofilo (principalmete L.
helveticus e L. lactis, presenza limitata di lattobacilli
eterofermentanti e S. thermophilus
Provolone Valpadana
Sieroinnesto naturale termofilo (L. helveticus , L. lactis
+ S. thermophilus
Pecorino Romano
Scottainnesto ± L. bulgaricus + S. thermophilus
Asiago pressato,
Gorgonzola, Taleggio
Quartirolo lombardo
S. thermophilus + L. bulgaricus
Asiago
Lattoinnesto naturale termofilo e/o selezionato
autoctono
Mozzarella di bufala
campana
Sieroinnesto naturale “mesofilo”: S. thermophilus,
lattococchi, enterococchi, lattobacilli termofili e mesofili,
lieviti in rapporti diversi in funzione delle condizioni di
produzione
Da Mucchetti e Neviani, 2006
Innesti utilizzati per la produzione dei
formaggi DOP italiani II
Formaggio
Innesto
Montasio
Innesto/fermento naturale selezionato (S.
thermophilus)
Fontina
Non previsto, enterococchi
Pecorino Toscano
Inoculo diretto (lattococchi ± streptococchi termofili
autoctoni
Bitto, Ragusano, Valle
d’Aosta Fromadzo,
Valtellina Casera
Sviluppo spontaneo di microflora casearia
Bra tenero
Lattoinnesto naturale o selezionato
Pecorino Sardo
Colture di fermenti lattici naturali (S. thermophilus
autoctono)
Raschera
Siero innesto o lattoinnesto naturale o fermenti mesofili
selezionati
Da Mucchetti e Neviani, 2006
Innesti utilizzati per la produzione dei
formaggi DOP italiani III
Formaggio
Innesto
Monte Veronese
Quartirolo lombardo
Fermenti lattici derivanti da lavorazioni precedenti
prodotti nello stabilimento interessato o limitrofi
Caciocavallo Silano
Senza innesto o sieroinnesto naturale prodotto nelle
stesso stabilimento di produzione
Bra duro
Non definito, spesso senza uso di innesto, in taluni casi
Canestrato pugliese
indicazioni su uso di innesti non meglio specificati o
Casciotta d’Urbino
sperimentali.
Castelmagno
Fiore Sardo
Formai de Mut dell’Alta Val
Brembana
Murazzano
Pecorino Siciliano
Robiola di Roccaverano
Spressa delle Giudicarie
Toma Piemontese
Da Mucchetti e Neviani, 2006
CLOSTRIDI BUTIRRICI
Origine dei clostridi nel latte
Terreno
Latte
Insilato
Vacca
Mungitura
Lettiera
Schema di caseificazione del formaggio Grana Padano
Latte crudo
(massimo 2 munte giornaliere)
Affioramento naturale
della crema
Aggiunta di
Lisozima 250 ppm
Latte parzialmente scremato
Latte in caldaia
Coagulazione
Aggiunta del caglio
Taglio
Cottura (T finale 56°C)
Giacenza sotto siero (70’)
Formatura (2 giorni)
Salatura
Stagionatura
Aggiunta di
sieroinnesto
Effetti sul formaggio
Effetti sul formaggio
Effetti sul formaggio
IL LATTE COME VEICOLO DI
BATTERI PROBIOTICI
I microrganismi probiotici
I probiotici sono microrganismi
vivi che, somministrati in
numero adeguato, hanno effetti
benefici sulla salute dell’ospite
(FAO, 2002)
Storia
• Le proprietà dei batteri probiotici sono
conosciute dagli inizi del ‘900, ma già in
precedenza:
– Bibbia: (Genesi 18,1-8), dove si racconta che
Abramo offrì al Signore del “latte acido”;
– Plinio il Vecchio (76 d. C.) riteneva che l’uso del
latte fermentato fosse efficace nella cura di
infezioni;
– viaggiatori esaltano le “proprietà rinfrescanti” del
latte ‘rappreso’ che i Greci chiamano Ghiogurt
(S.Scorfani, 1799); Spandugino (1890) descrive
l’abitudine delle popolazioni turche di lasciare
inacidire il latte trasformandolo in Iugurth.
Metchnikoff.
• Di origine russa, a lui si devono i primi
studi rigorosi sui latti fermentati
• 1906 selezionò dei ceppi di batteri
lattici per produrre il primo latte
fermentato occidentale
• “Bulgarian Bacillus”
• ”Essais optimistic” (1907)
• Premio Nobel 1908
Studi successivi
• Rettger (1921) scoprì che Bacillus
acidophilus sopravvive nell’intestino umano;
• Kopeloff (1926) dichiarò che questo poteva
essere sfruttato inserendolo nella dieta
umana;
• un’equilibrata flora intestinale, in qualsiasi
animale considerato, aveva un ruolo
fondamentale sulla resistenza alle malattie
(Bohnhoff, et al., 1954; Freter, 1954; Freter,
1956; Collins e Carter, 1978),
Prodotti probiotici tradizionali (Bottazzi, 2004)
Latti fermentati
di base
YOGURT
Microflora
responsabile
fermentazione
Lactobacillus
delbrueckii
KEFIR
Principali
proprietà
della funzionali di base
Ipocolesterolemica
subsp. Antitumorale
bulgaricus
Digestione lattosio
Str. thermophilus
Batteri lattici
Acetobatteri
Lieviti
Immunomodulante
Antidiarroica
Antitumorale
Digestione lattosio
Anti-batteri patogeni
‘YOGURT’ TIBETANO Lactobacillus crispatus Antiulcera da Helicobacter
Candida cruzeri
pylori
FERMENTATO
BIOGENICO
YAKULT
Lactobacillus
helveticus
Lb. casei Shirota
Ipotensiva
Antidiarrea da rotavirus
Antitumorale
immunomodulante
Specie microbiche considerate probiotiche
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Lactobacillus acidophilus
Lactobacills casei
Lactobacillus johnsonii
Lactobacillus paracasei
Lactobacillus plantarum
Lactobacillus delbrueckii
Lactobacillus rhamnosus GG
Lactobacillus gasseri
Bifidobacterium adolescentis
Bifidobacterium animalis
Bifidobacterium bifidum
Bifidobacterium breve
•
•
•
•
•
•
•
Bifidobacterium infantis
Bifidobacterium lactis
Bifidobacterium longum
Streptococcus thermophilus
Saccharomyces boulardii
Kluyveromyces lactis
Saccharomyces cerevisiae
Effetti dell’azione dei probiotici
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Riduzione dell’intolleranza al lattosio
Azione anti-diarrea
Riequilibrio della flora intestinale
Riduzione del colesterolo nel sangue
Azione antimicrobica
Azione su Helicobacter pylori
Allergia
Stitichezza
Assorbimento di calcio
Infezioni
Miglioramento dell’efficacia dei vaccini
Ostacolo allo sviluppo dei tumori
Sistema immunitario
Infezioni uro-genitali
Vitamine e digestione
Intestino irritabile
Riduzione dell’intolleranza al lattosio
• Due sono i meccanismi probabili per favorire la
digestione del lattosio:
– la riduzione del lattosio nel prodotto caseario
attraverso la fermentazione, che può avvenire al di
fuori del corpo umano,
– azione probiotica in senso stretto che consente ai
probiotici di esplicare la loro capacità di moltiplicarsi
nel tratto gastrointestinale e di liberare la βgalattosidasi, che consente di mettere a disposizione
il glucosio e il galattosio, che sono di più facile
digeribilità.
Azione anti-diarrea
• L’assunzione di probiotici nella dieta:
– previene o diminuisce la frequenza e la durata di
diarrea associata ad antibiotici, chemioterapia,
diarrea del viaggiatore, da radiazioni;
– previene la diarrea infantile soprattutto causata da
rotavirus, che è l’agente infettivo più comune,
aiutando nei casi di diarrea causata da agenti non
identificati
– E’ stato riscontrato che possa ridurre la ricorrenza
della diarrea cronica causata da Clostridium difficile
Azione anti-diarrea
• Probabili meccanismi di azione:
– Inibizione dell’adesione dei patogeni con
modifica della glicosilazione del
recettore nelle cellule epiteliali tramite i
fattori solubili di loro produzione (anche
da parte di microrganismi probiotici
inattivati)
Azione anti-diarrea
• Dopo assunzione di antibiotici, Clostridium difficile può
facilmente colonizzare l’intestino, dove rilascia due
esotossine proteiche, tossina A e tossina B, che
provocano diarree e coliti:
– Saccharomyces boulardii ha dimostrato di essere il
microrganismo più efficace contro la diarrea da
Clostridium difficile (associato all’antibiotico) e per la
diarrea causata dai cambiamenti della microflora da
nutrizione parenterale
– Lactobacillus casei e Lactobacillus acidophilus
prevengono e riducono la durata della diarrea in
pazienti ospedalizzati per Escherichia coli,
Salmonella spp., Shigella o rotavirus.
Riequilibrio della flora intestinale
• I batteri probiotici aderiscono saldamente alla
mucosa epiteliale, in particolare sulla superficie
delle cellule, alle cripte dell’ileo, cieco e colon, al
muco che ricopre l’epitelio e al lume dell’intestino
• L’adesione del batterio avviene a livello dell’orletto
a spazzola dei villi, tramite il controllo di fimbrie e
adesine.
• La capacità di aderire alla mucosa intestinale
risulta, così, un pre-requisito per la colonizzazione.
• la colonizzazione non risulta permanente
Riequilibrio della flora intestinale
• La presenza dei batteri probiotici
nell’intestino:
– contribuisce alla permeabilità della barriera mucosale,
abbassando la permeabilità in presenza di patogeni e
favorendo il passaggio dei nutrienti
– Ripara e previene i danni mucosali causati da
antigeni alimentari o da sostanze medicinali
– Tramite produzione di acidi grassi a corta catena
incrementa la produzione di mucosa intestinale,
stimolando la divisione cellulare e il flusso ematico nel
colon, aumentando la disponibilità di ossigeno nei siti
danneggiati
Azione antimicrobica
• Produzione di acidi organici che abbassano il pH e alterano
il potenziale di ossido-riduzione nell’intestino che riescono
ad inibire i batteri patogeni, soprattutto i Gram – ;
• Produzione di elementi inibitori o antimicrobici, come il
perossido d’idrogeno e Batteriocine ;
• Azione come antagonisti competitivi per i nutrienti essenziali
o per l’adesione dei siti o migliorando l’ambiente sfavorendo
la crescita dei patogeni
• I batteri probiotici hanno inoltre la capacità di formare
aggregati con i patogeni, permettendo così una più facile
espulsione di questi dall’intestino
Vitamine e digestione
• La presenza di probiotici negli alimenti migliora il valore nutrizionale,
poiché aumenta l’assorbimento dei nutrienti (Collins, 2001) e
migliora la digeribilità.
• La produzione di acidi grassi contribuiscono all’assorbimento di
acqua e sodio nel colon (De Santis e Brega, 1998).
• I LAB sembrano avere un’attività idrolitica sulle proteine da cui si
ottengono i peptici bioattivi. Questi hanno effetti di regolazione sui
sistemi di trasporto intestinale di minerali e aminoacidi, sulla
secrezione ormonale, sulla motilità gastrointestinale, sulla pressione
arteriosa, sulla coagulazione del sangue e sul sistema immunitario
(Testolin, 2000).
• Molti microrganismi probiotici producono, inoltre, vitamine del
gruppo B (Ouwehand, et al., 1999).
Criterio di efficacia
• I microrganismi devono sopravvivere al
passaggio del tratto digestivo, resistendo:
– ai sali biliari
– alle condizioni gastriche (dove il pH oscilla tra
i valori 1-4),
– agli enzimi presenti nell’intesino ( come
lisozima, pepsina, tripsina, ecc…)
– ai metaboliti tossici prodotti durante la
digestione
Criterio tecnologico
• Capacità di crescere in diversi substrati e l’adattabilità alle
lavorazioni
• Buone caratteristiche sensoriali
• Per favorire la vitalità di alcuni ceppi di probiotici, venogno
aggiunti i prebiotici che solitamente sono zuccheri complessi,
oligosaccaridi (come frutto-oligosaccaridi, lactulosio,
raffinosio, inulina,…), che non possono essere metabolizzati
direttamente dall’uomo, ma servono come fonte di
carboidrati per la flora intestinale .
• Mescolando probiotici e prebiotici si ottengono i cosiddetti
Simbiotici,che migliorano la sopravvivenza e la fissazione dei
ceppi selezionati.
MICROBIOTA DI FORMAGGI A
LATTE CRUDO
CARATTERISTICHE DEL PECORINO D’ABRUZZO
Gruppo Del Gallo et al. – Università dell’Aquila





Lactobacillus paracasei,
Lactobacillus plantarum,
Lactococcus latis subsp. lactis.
Costituzione di una ceppoteca di
microrganismi tipici del Pecorino
d’Abruzzo
Proteolisi accentuata con notevole
liberazione di amminoacidi
Lipolisi spinta tipica di formaggi
vocati a lunga stagionatura
Dipendenza dal fattore stagionale
e dalla tecnologia produttiva
Toma piemontese
GRUPPO – Manachini P. L., Fortina M. G., Ricci G.
• Sono stati isolati e identificati ceppi non virulenti
di specie note p. es. di Lactococcus garvieae e
ceppi di una nuova specie di enterococco: E.
italicus.
• Queste ricerche, in parte ancora in corso, sono
state condotte in collaborazione con enti pubblici
e produttori privati, al fine di definire alcuni
parametri atti alla elaborazione della Carta di
Identità Microbiologica di alcuni prodotti caseari
artigianali.
INNOVAZIONI NEL SETTORE
DEI PRODOTTI LATTIEROCASEARI
Innovazioni nel settore dei prodotti
lattiero-caseari
Foto da Ottogalli “Atlante dei formaggi”
•
•
•
•
Impiego delle colture probiotiche
Messa a punto di prodotti funzionali
Combinazione delle due azioni precedenti
Impiego di colture attenuate al fine di
ottimizzare il prodotto sfruttando
caratteristiche biochimiche specifiche
PROGETTO
Produzione di formaggi con latte fortificato con Zn++
Zn++
oligoelemento essenziale
Neurogenesi, Sinaptogenesi, Mineralizzazione ossa, etc…
Inadeguato intake
provoca deficienze
livello consigliato:10 mg/gg (CE/ WHO)
Zn gluconate e Zn solfato (autorizzati dal Reg.CE
1925/2006); Zn aspartato (parere positivo EFSA, 2008)
SQUACQUERONE
CACIOTTA
Str.thermophilus Str.thermophilus
Lb.helveticus
2 colture starter con ceppi
selezionati per la capacità
acidificante in latte fortificato con Zn
hanno permesso di ottenere
formaggi fortificati con
caratteristiche chimiche e sensoriali
non significativamente diverse dai
controlli
Sample
Pasteurized cow milk
pH
NaCl
Fat
Protein
(g/100 g)
(g/100 g)
(g/100 g)
Starter Culture
Zn++(mg/kg)
Log cfu/g
M17
aw
MRS
nd
nd
3.8+0.2
Squacquerone cheese fortified with Zn-S
5,36
0,98
1,05
12,77
10,38
7
nd
132+0.01
Squacquerone cheese fortified with Zn-G
5,46
0,98
1,09
14,12
11,22
7,2
nd
144+0.01
Squacquerone cheese fortified with Zn-A
5,25
0,96
1,54
12,85
10,99
7,8
nd
143+0.01
Squacquerone cheese -control 1
5,51
0,98
1,49
12,25
10,38
7,2
nd
30.7+0.01
Squacquerone cheese -control 2
5,26
0,99
0,76
14,6
11,38
7,1
nd
30.2+0.01
Caciotta cheese fortified with Zn-S
5,13
0,97
2,39
26,92
23,11
4
4,3
151+0.01
Caciotta cheese fortified with Zn-G
5,18
0,97
2,28
28,61
23,47
3
3,5
116+0.01
Caciotta cheese fortified with Zn-A
5,13
0,94
2,05
28,56
24,42
3,2
4,7
145+0.01
Caciotta cheese -control 1
5,06
0,96
2,26
27,9
24,35
4,6
4,2
43.4+0.01
Caciotta cheese -control 2
5,14
0,93
2,35
26,48
24,43
4,3
4
43.0+0.01
Il formaggio come alimento funzionale: aspetti
tecnologici e sensoriali legati all’additivazione di zinco
nella produzione di Squacquerone
Cristiana Chiavari1, Fabio Coloretti1, Giovanni Ferri1,
Luigi Grazia1, Marco Malavolta2, Eugenio Mocchegiani2
• L’aggiunta di zinco non influenza le caratteristiche
tecnologiche e microbiologiche
• L'addizione di aspartato o gluconato di zinco non
sembra esercitare alcuna influenza negativa
sulle caratteristiche sensoriali
• Lo squacquerone può essere considerato un
valido veicolo per l'apporto di zinco nella dieta
della popolazione anziana
II° Congresso Lattiero–Caseario
La ricerca scientifica e la valorizzazione del latte e dei derivati
Arricchimento di Mozzarella con batteri
Fig. 1
probiotici
9.5
Log cfu/g
8
Log cfu/g
Screening di 18
lattobacilli probiotici in
base alla
f lavour
3
termoresistenza
9
8.5
65°C
55°C
55°C Adapted
7.5
7
6.5
6
Panel test
5
day 14 f lavour
5.5
Panel test
day 14
3
L
bs . ca
p.
s
b ei
L. ulg BG
pa ari P9
3
ra cu
L . ca s s S
pa ei P5
ra
LP
L.
c
C
pa ase 01
L. rac i B
as GP
pl
a
e
1
L. nta i B
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an
ta BG 2
L. ru
11
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B 2
a
L. nta GP
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1
u
pl
m 2
a
L. nta LP
pl rum 27
a
L. nta LP
pl rum 32
a
L. nta LP
pl rum 33
a
L. nta LP
pl rum 35
a
L. nta LP
pl rum 36
a
L. nta LP
pl rum 39
a
L. nta LP
pl rum 40
a
L. nta LP
ru
4
r
L. ham m 2
LP
re
ut nos 47
er
u
iD sS
SM P1
17
93
8
2,5
2,5
1,5
2
before stretching *
Aggiunta
di probiotici
T1 **
T7 **
termoresistenti
nel latte
T14 **
da caseificare e nella
before stretching **
cagliata
T1 **
lb
ru
ec
ki
i
su
2
1,5
de
1
BAMP BCP1
L.
Caratterizzazione
del
0,5
creamy
0
body/texture
creamy
prodotto:
0,5
body/texture
1
0
•Analisi microbiologiche
BAMP SP5
• Concentrazioni di acido
lattico e carboidrati residui
sour
• Proteolisi
sour
•Analisi sensoriale CAMP
BAMP BGP1
BCP1
f lavour
Fig. 3
3
Panel test
day 14
2,5
2
1,5
BAM (controllo)
BAMP (con probiotici)
BAM (controllo)
1
before stretching
stretching *
before
*
BGP1
beforestretching
stretching **
before
**
T1 **
T1
**
T7 **
T7
**
T14 **
T14
**
BAMP (con probiotici)
creamy
0
SP5
7.2
2
T1**
T1
**
T7
T7 ****
T14
T14****
CAMP
BAMP SP5
SP5
0,5
body/texture
T7 **
T14
**
Fig.
7.4
7.6
7.8
8
8.2
8.4
8.6
Log cfu/g
CAMP BGP1
sour
T1
Minervini T7et**al.,
**
T14 **
8.8
9
9.2
9.4
before stretching *
2011. J. Dairy Sci., sottomesso
Dipartimento di Biologia e Chimica Agroforestale ed Ambientale
Produzione di Caciotta vaccina mediante l’aggiunta di starter aggiunti attenutati
Fig. 2
Fig. 1
Sulphur
Lactobacillus paracasei FC2-5
Lactobacillus casei LC01
Lactobacillus curvatus 2770
Compounds
1000
area/100
Arbitrary units of
Aminopeptidase
Proline iminopeptidase
Endopeptidase type O
Glutamate dehydrogenase
Cystathionine lyase
800
600
Methanethiol
400
Carbon Disulfidel
200
Dimethyl Sulfide
0
AC
AAC
Attenuated adjunct cultures
(AAC) by sonication on ice-bath
(3 cycles, 5 min/cycle) and freeze-dried
Adjunct culture (AC)
(ca. 8.2 log cfu mL-1)
Primary starters Streptococcus thermophilus
and Lactobacillus delbrueckii subsp. lactis
(ca. 5.6 log cfu mL-1)
(ca. 7.0 log cfu mL-1 for each species)
(AC)
CC
Control
cheese
(CC)
Ripening was at 10°
C for 60 days
Tab. 1
Attributes
(AAC)
Control
cheese
Cheese
with AC
Cheese
with AAC
Flavour
3.6 ± 0.1
5.0 ± 0.2
5.5 ± 0.2
Aroma
4.1 ± 0.2
5.0 ± 0.2
6.0 ± 0.2
Texture
6.8 ± 0.3
5.9 ± 0.2
6.7 ± 0.3
Overall
acceptability
5.4 ± 0.2
6.0 ± 0.2
6.8 ± 0.3
Dipartimento di Biologia e Chimica Agroforestale ed Ambientale