Luigi Grazia - Federalimentare
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Luigi Grazia - Federalimentare
Innovazione di prodotti alimentari fermentati: aspetti microbiologici Prof. Luigi Grazia Dipartimento di Scienze degli Alimenti Alma Mater Studiorum – Università di Bologna Innovazione di processo: miglioramento della qualità e della sicurezza alimentare anche nei prodotti tradizionali? Fiere di Parma, 15 Aprile 2011 Alimenti fermentati Bevande alcoliche Prodotti da forno Crauti olive Formaggi Yoghurt Latti fermentati Salami Salsicce fermentate Formaggi Tipo di latte DOP IGP STG bovino 21 - 1 ovino 10 - - misto 8 1 - bufala 1 - - Salami SALAMI DOP • • • • • • • Salame Brianza Salame Varzi Salame Piacentino Salamini italiani alla cacciatora Salsiccia di Calabria Soppressata di Calabria Sopressa Vicentina SALAMI IGP • • • • Salame Cremona Salame Ciauscolo Salame Sant’Angelo Salame d'oca di Mortara Altre preparazioni Prodotto Bresaola della Valtellina (IGP) Capocollo di Calabria (DOP) Coppa Piacentina ( DOP) Culatello di Zibello (DOP) Pancetta di Calabria (DOP) Pancetta Piacentina (DOP) Zona di produzione Lombardia Calabria Emilia Romagna Emilia Romagna Calabria Emilia Romagna Materia prima Tecnologia Attività microbiche Origine dei microrganismi Microbiota naturalmente presente nella materia prima Colture starter naturali Colture starter selezionate Alimenti fermentati tradizionali Sono prodotti a partire da materia prima non trattata al calore Gli studi condotti permettono di perfezionare le conoscenze sul ruolo dei microrganismi virtuosi nella maturazione di questi prodotti Fonte di microrganismi utili da impiegare come colture starter o colture probiotiche: Lievito madre Formaggi a latte crudo Salami Olive Mosti in fermentazione 1 Gruppi microbici Streptococchi termofili Lattococchi Lattobacilli termofili Lattobacilli mesofili Lieviti Enterococchi Stafilococchi coagulasi-negativi Carica mesofila aerobia Log UFC/g Composizione microbiologica del Pecorino di Farindola 10 9 8 7 6 5 4 3 2 Mediana 25%-75% Max Min Esterno Contenuto di amine biogene nei campioni Pecorino di Farindola 1400 1200 mg/kg formaggio 1000 800 600 400 200 0 -200 Etilamina Putrescina Feniletilamina Istamina Cadaverina Spermidina Tiramina Mediana 25%-75% Max - Min I formaggi prodotti con latte crudo rappresentano una fonte di batteri lattici con proprieta antigenotossiche? Antigenotossicità in vitro di L. casei verso 4-NQO ( A ) and MNNG ( B ) nel SOS-Chromotest. 50 • • • • 75 L394 L408 L357 L447 L362 • • • L400 L369g L417 L350 • 347 H5 C3 3RI 3BA 1BA • L300 • 2RiC • • • • • 280/A 137 221 L364 4117 4005 0 3997 25 3995 (B) 50 L394 L408 L357 L447 L362 • • • L400 L369g L417 347 L350 • H5 C3 3RI 1BA 137 3BA • L300 • 2RiC • • • • 221 L364 4117 • 4005 0 3997 25 280/A Genotoxicity inhibition (%) (A) 75 3995 (●) Ceppi con elevata vitalità dopo test acidobile. 100 Genotoxicity inhibition (%) Le linee tratteggiate indicano i livelli soglia per l’inibizione della genotossicità : Alta ( > 75 % ); Debole ( 25 - 75 % ); Assente ( < 25 %). • • • • 103 (4), 948-960 (2007) 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. 105 (1), 243-254 (2008) 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) Alcuni dei caratteri attualmente oggetto di interesse dei gruppi di ricerca della SIMTREA riguardano: Possibilità di migliorare prodotti alimentari, sfruttando proprietà probiotiche Studio di interazioni tra microrganismi; Azione antifungina Azione antibatterica Impiego di colture attenuate Comunicazione cellulare nei batteri lattici del lievito naturale Fig. 1.Mono-coltura (1) Lactobacillus plantarum DC400 Fig. 2.Co-coltivazione (2) Fig. 3.Mono-coltura (3) Lactobacillus sanfranciscensis DPPMA174 L. plantarum DC400 e L. paralimentarius, L. pentosus, L. brevis, L. reuteri o Weissella cibaria) Fig. 5 Plantaricina A (4) Fig. 4.Co-coltivazione (4) L. plantarum DC400 e L. sanfranciscensis DPPMA174 (2) (1) (3) Fig. 6 Fig. 7 Inibizione vitalità Aumento della resistenza elettrica trans-epiteliale (TEER) di cellule Caco-2/TC7 della Cambiamenti nella sintesi di proteine con un ruolo in: •biosintesi delle proteine; • metabolismo energetico; • catabolismo di proteine e aminoacidi • risposta agli stress; • omeostasi del potenziale redox cellulare. Di Cagno et al., 2010. Proteomics, 10, 21 Università di Foggia, Dipartimento di Scienze degli Alimenti PROGETTO BIAMFOOD Il progetto (2008-2011) ha lo scopo principale di controllare e ridurre il contenuto di ammine biogene in alimenti fermentati ed in particolare vino, formaggio e sidro, intervenendo sui principali responsabili della produzione di ammine biogene in alimenti fermentati: i batteri lattici. Principal Investigator (P.I.): Professor Giuseppe SPANO Innovazioni nel settore dei prodotti carnei fermentati Controllo amine Impiego di colture protettive nei salumi a pezzo anatomico intero Impiego di colture probiotiche Interazioni tra microrganismi l’impiego di nitriti combinato con l’uso di colture starter selezionate permette l’ottenimento di salami sicuri da un punto di vista sanitario e con un migliorato profilo sensoriale Innovazione Prodotti Carnei Fermentati Attività finalizzate alla selezione di ceppi da impiegare nella preparazione di insaccati fermentati tradizionali Scopo: Individuazione di colture starter multiple costituite da ceppi di Staph xylosus e K. varians in grado di interagire positivamente tra loro e di esaltare attività di interesse tecnologico La combinazione tra il ceppo K. varians K4 e il ceppo Staph xylosus X1, in grado di determinare un forte effetto stimolatorio sulla crescita di K. varians, fa apprezzare una spiccata attività proteolitica. Carattere di non poco interesse nella definizione delle specifiche qualitative del prodotto finito Innovazione Prodotti Carnei Fermentati Attività finalizzate alla selezione di ceppi da impiegare nella preparazione di insaccati fermentati tradizionali Scopo: Individuazione di colture starter multiple costituite da ceppi di Lactobacillus sakei e CNC (Staph xylosus e K. varians) in grado di interagire positivamente tra loro e di esaltare attività di interesse tecnologico Le combinazioni K. varians AL12 + L. sakei L152; Staph xylosus SMVS9 + L. sakei L192, determinano una esaltazione dell’attività proteolitica. Fondamentale per il conseguente e caratterisitico profilo aromatico dei prodotti carnei fermentati tradizionali antagonism Salami Inoculo starter: 106 UFC/g Staphylococcus xylosus, St. carnosus Lactobacillus sakei Gruppo: Udine prof. Giuseppe Comi Starter protettivi Valutazione competizione + inibizione L.monocytogenes per impasti Listeria monocytogenes 7 6 log UFC/g 5 - 5,0 log 4 3 2 1 0 T0 T3 T7 T15 T30 Tempo (giorni) Prof. Giuseppe Comi Dipartimento di Scienze degli Alimenti Università degli Studi di Udine Inoculo starter: 106 UFC/g per superficie Lactobacillus sakei Cotto cubettato Andamento c aric a L is teria m onoc ytogenes in pros c iutto c otto c ons erv ato a 6-7 °C log UF C /g 10 5 0 0 5 10 15 c on L b. s akei c ontrollo 20 30 40 g iorni - 3 log no 0 tolerance Prof. Giuseppe Comi Dipartimento di Scienze degli Alimenti Università degli Studi di Udine 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 Inadeguato intake provoca deficienze Neurogenesi, Sinaptogenesi, Mineralizzazione ossa, etc… livello consigliato:10 mg/gg (CE/ WHO) Zn gluconate e Zn solfato (autorizzati dal Reg.CE 1925/2006); Zn aspartato (parere positivo EFSA, 2008) CACIOTTA SQUACQUERONE 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 probiotici Fig. 1 9.5 Screening di 18 lattobacilli probiotici in base alla termoresistenza 9 8.5 Log cfu/g 8 65°C 55°C 55°C Adapted 7.5 7 6.5 6 5.5 L bs . ca p. s b ei L. ulg BG pa ari P9 3 ra cu L. cas s S pa ei P5 ra LP L. c C pa ase 01 L. rac i B a s GP pl a e 1 L. nta i B pl rum GP an ta B G 2 L. ru 11 pl m B 2 a L. nta GP r 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 an ta LP L. 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 5 de lb ru ec ki i su Aggiunta di probiotici termoresistenti nel latte da caseificare e nella cagliata L. Caratterizzazione del prodotto: •Analisi microbiologiche • Concentrazioni di acido lattico e carboidrati residui • Proteolisi •Analisi sensoriale f lavour Fig. 3 3 Panel test day 14 2,5 2 BAMP (con probiotici) BAM (controllo) 1,5 1 Fig. 2 before stretching * T1 ** T7 ** T14 ** BGP1 before stretching ** T1 ** T7 ** T14 ** 0,5 body/texture creamy 0 SP5 7.2 7.4 7.6 7.8 8 8.2 8.4 8.6 8.8 9 9.2 9.4 Log cfu/g sour Minervini et al., 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 Prodotti da forno Impiego di colture starter produttrici di composti antifungini per il controllo delle muffe. Impiego di starter microbici per l’idrolisi del glutine e produzione di alimenti funzionali per individui affetti da patologia celiaca. Lievitazione naturale e composti antifungini Matrici vegetali Starter selezionati (batteri lattici/lieviti) - Phaseolus vulgaris (1) - Amaranthus spp. (2) - Germe di grano fermentato con batteri lattici selezionati (3) Proteine e peptidi nativi Acidi organici prodotti da batteri lattici - Lactobacillus brevis AM7 (1) - Lactobacillus plantarum 1a7 (4) - Wickerhamomyces anomalus 1695 (4) Miscele di ac. organici e peptidi (batteri lattici); etanolo/etil acetato (lieviti) Largo spettro d’azione/ Ritardo ammuffimento pani (21-28 gg) 1- Coda et al., 2008. Applied and Environmental Microbiology. 74(23):7391-7398; 2- Rizzello et al., 2009. International Journal of Food Microbiology, 131: 189–196 3- Rizzello et al., 2011. Food Chemistry, 127: 952-959 4- Rizzello et al., 2011. Applied and Environmental Microbiology, in press Dipartimento di Biologia e Chimica Agro-Forestale ed Ambientale - Bari Biotecnologia del lievito naturale – glutine idrolizzato tollerato da pazienti celiaci J Pediatr Gastroenterol Nutr. 2010 Dec;51(6):777-83. Gluten-free sourdough wheat baked goods appear safe for young celiac patients: a pilot study. Di Cagno R, Barbato M, Di Camillo C, Rizzello CG, De Angelis M, Giuliani G, De Vincenzi M, Gobbetti M, Cucchiara S. Department of Plant Protection and Applied Microbiology, University of Bari, Bari, Italy. Olive Deamarizzazione delle olive Controllo dei microrganismi alteranti o patogeni Sviluppo dei batteri lattici e coliformi durante la fermentazione delle cultivar Itrana e Leccino con flora autoctona (controllo) o con coltura starter di Lactobacillus pentosus 1MO. Itrana controllo 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Coliformi Batteri lattici 0 1 2 3 4 Itrana con starter B log10 ufc ml-1 log10 ufc ml-1 A 5 6 7 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 8 Batteri lattici Coliformi 0 1 Leccino controllo 10 D Batteri lattici log10 ufc ml-1 log10 ufc ml-1 8 6 4 Coliformi 2 0 0 1 2 3 4 5 6 Tempo di fermentazione (giorni) 3 4 5 6 7 8 7 8 Tempo di fermentazione (giorni) Tempo di fermentazione (giorni) C 2 7 8 Leccino con starter 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Batteri lattici Coliformi 0 1 2 3 4 5 6 Tempo di fermentazione (giorni) Uso di microrganismi nel feed Impiego dei microrganismi nel settore feed consente di controllare lo sviluppo di microrganismi patogeni; Impiego di microrganismi probiotici nell’alimentazione animale per la profilassi in allevamento Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agroambientali – Area di Microbiologia Attività di ricerca: colture probiotiche e protettive per la sicurezza degli alimenti Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agroambientali – Area di Microbiologia ATTIVITA’ DIVULGATIVE 1. “TRADITIONAL FOOD IN COMBATING FOODBORNE PATHOGENS” Intensive Programme, under the EU Lifelong Learning Programme, 2011c Partners: UNIBO (Prof. Bruno Biavati, Dr. Diana Di Gioia), Université de Bretagne Occidentale (F), University of Ljubljana (SI), University of Tampere (FI), Corvinus University of Budapest (HU) 2. 2010-2012: Follow-up al progetto PathogenCombat “Control and prevention of emerging and future pathogens at cellular and molecular level throughout the food chain” (ended up September 2010). Aggiornamento del sito web e gestione delle “news-flash” nel settore “sicurezza degli alimenti” (www.pathogencombat.com) Conclusioni •Scopo del convegno “…individuare gli approcci tecnologici, microbiologici e normativi appropriati per assicurare al consumatore un alimento tradizionale evoluto e non involuto, anche attraverso l’adozione di adeguati marcatori di processo e di prodotto.” Possibili miglioramenti degli alimenti fermentati Nei prodotti tradizionali l’impiego di colture selezionate è condizionato dai disciplinari Da Notari (1890): “…quest’opera è quella di aver per primo ideato e messo in pratica l’ uso del siero-innesto nella fabbricazione del formaggio di grana; uso estesosi in seguito per naturale conseguenza ad altri tipi di formaggio…” 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…” Da Notari: Riassunto delle attività professionali di G. Notari, presentato nel 1926, per la richiesta del titolo di Perito Agrario