BIOTECNOLOGIE ALIMENTARI - UNIBA

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BIOTECNOLOGIE ALIMENTARI - UNIBA
02/03/2021

                       Orientamento Consapevole

           Biotecnologie Alimentari
                        Dott.ssa Maria Calasso
              Ricercatrice in Microbiologia degli Alimenti

                            02 marzo 2021
                  Seminario online-piattaforma Teams

Dipartimento di Scienze del Suolo, della Pianta e degli Alimenti – Università di Bari

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Cosa sono le biotecnologie?
   Uso di cellule o di enzimi di origine microbica, animale o
   vegetale, per ottenere la sintesi, la degradazione o la
   trasformazione di materie prime

  Le Biotecnologie possono essere definite in molti modi...

 L’applicazione di organismi, di sistemi o di processi biologici alla
  produzione industriale di beni e servizi.

 Una tecnologia che sfrutta fenomeni biologici per copiare o per
  costruire vari tipi di sostanze utili.

 L’applicazione di principi tecnico-scientifici alla trasformazione di
  sostanze operata da agenti biologici, al fine di produrre beni e
  servizi.

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La biotecnologia: una sfida interdisciplinare

   L’ Organizzazione      mondiale    per   la
   cooperazione allo sviluppo economico (OCSE)
   e la UE indicano le biotecnologie tra le
   tecnologie più promettenti dell’immediato
   futuro che potranno         contribuire   a
   migliorare     la qualità della vita e
   dell’ambiente.

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E' un treno da non perdere, quello delle biotecnologie…(ANSA.it)

  Nel settore delle biotecnologie agroalimentari l’Italia può
  contare su condizioni assolutamente uniche e competitive,
  per varietà di microclimi e biodiversità.

  Di qui la molteplicità dei filoni di ricerca che spaziano dal
  • miglioramento genetico di specifiche varietà vegetali,

  • al controllo dell’origine e della qualità degli alimenti,

  • all’estrazione di sostanze bioattive limitatamente
    disponibili in natura.

  • Per non dire dell’autentica galassia di nicchie di
    mercato, alternative alle grandi coltivazioni, sul cui
    sviluppo le imprese multinazionali si stanno già
    concentrando.

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Le biotecnologie rappresentano una risorsa importante per affrontare le
sfide per la sicurezza alimentare e per una nutrizione adeguata dal punto
di vista qualitativo e nutrizionale a livello globale.

     10 billion people by
              2050

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    3 billion overweight, 2
       undernourished

25% of our food is
    wasted

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Cosa sono le biotecnologie?

        Tradizionali                              Avanzate

Insieme di tecniche convenzionali       o Insieme di metodi di modificazione
utilizzate da secoli per produrre          genetica
birra, vino, pane ed altri alimenti     o Sviluppi innovativi dei processi
                                           biotecnologici tradizionali

 Applicando le biotecnologie è possibile costruire “fabbriche
  biologiche” che possono produrre, a basso costo e su larga
                 scala, sostanze di interesse

Ambiente                                                            Farmaci
e Bio-polimeri                                                      e vaccini
                 Alimenti
                                                      Agricoltura
                            Cosmetici                 e zootecnia
                                        Tessuti

                                                                                        7
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Linea del tempo della biotecnologia

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Biotecnologie tradizionali in ambito alimentare

• Nei processi biotecnologici la trasformazione
  della materia è realizzata da microrganismi
  viventi o dagli enzimi da essi estratti.

• Utilizzano le proprietà dei microrganismi per la
  fermentazione di cibi e bevande

                Alimenti
               fermentati

                  LAB
         (Lactic Acid Bacteria)

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                         Microbiologia
      Branca della biologia che studia la struttura e le funzioni
    dei microrganismi, cioè di tutti quegli organismi unicellulari,
pluricellulari o acellulari, non visibili ad occhio nudo: batteri, alcuni
         tipi di funghi, lieviti, alghe, protozoi, virus e i prioni

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    Quali microrganismi negli alimenti?

    Le caratteristiche chimico-fisiche degli
      alimenti sono tali da permettere la
    colonizzazione e lo sviluppo di un gran
           numero di microrganismi

     Non tutti i microrganismi presenti negli
    alimenti hanno lo stesso impatto nella loro
       produzione, conservazione e consumo

    Quali microrganismi negli alimenti?
        1. ALTERANTI E PATOGENI

        Responsabili di infezioni ed
        intossicazioni alimentari

         Raramente causano percettibili alterazioni delle
         caratteristiche organolettiche...

2. INDIFFERENTI

              3. UTILI o PROtecnologici

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Alimento e funzioni . . . .

1. Funzione fisiologica: soddisfare la fame
                         rispondere alle esigenze nutrizionali

2. Funzione sociale: promuovere l’unità familiare
                     fornire ospitalità
                     fonte di amicizie

                   3. Funzione religiosa: significato simbolico

4. Funzione psicologica: esprimere una condizione di prestigio
                         conferire sicurezza personale
                         esprimere emozioni
                         allentare le tensioni e condizioni di stress
                         “anestetico”
5. Funzione politica: strumento di protesta

6. Funzione artistica: soggetto per esprimere la creatività
                        (arte, cucina, fotografia)

               Alimenti fermentati

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Fermentazione

 La trasformazione degli alimenti per via
   fermentativa è il più antico processo
      biotecnologico utilizzato per la
  conservazione di alimenti e bevande nel
  quale l’attività microbica svolge il ruolo
                   chiave

               Fermentazione

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                       Fermentazione
                       La fermentazione è utilizzata dall’uomo
                                da almeno 10.000 anni

La parola è antica, deriva dal latino fermentum, dalla radice
del verbo fervere che significa muoversi, bollire.

Nasce dall’osservazione di quanto succede in modo
chiaramente visibile durante il processo: il pane lievita, si
gonfia e si espande, il vino (o la birra) bolle!

                       Fermentazione

   Studi di Pasteur sul vino in
   un’illustrazione dell’epoca

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 Fermentazione del mosto d’uva in vivo

La trasformazione di mosto in vino è un fenomeno biologico dal
nome di fermentazione                    alcolica

Gli zuccheri contenuti nel mosto vengono trasformati in alcol
Etilico e in CO2 (anidride carbonica) a causa dell’azione dei
lieviti    (funghi     microscopici    unicellulari)   chiamati
saccaromiceti che si trovano sulla buccia dell’uva

         Punti salienti della storia della Fermentazione
                         del mosto d’uva

 Nelle tombe degli antichi Egizi già si
 trovano raffigurazioni nell’atto di pigiare
 l’uva

 Dall’Asia Minore la coltivazione della “Vitis
 vinifera” si diffuse in tutti i paesi
 affacciati sul mediterraneo

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         Punti salienti della storia della Fermentazione
                         del mosto d’uva      Mosaico d'epoca romana con la
                                                                    torchiatura dell'uva, Israele

Furono i Greci i primi veri maestri nella coltivazione e
vinificazione, producevano vini molto alcolici, dolci
I greci portarono in Italia (colonia greca) le loro abitudini,
compreso quella di coltivare la vite e produrre del vino.

                                        Gli antichi romani migliorarono la qualità del vino,
                                           introducendo: l’invecchiamento, la potatura, la
                                             scelta di vitigni che meglio si adattavano alla
                                                                      tipologia del terreno

Fermentazione del mosto d’uva in vivo

                    Saccharomyces cerevisiae

                                                                                                           17
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Microrganismi di interesse nei
processi fermentativi

LATTOBACILLI
LIEVITI
MUFFE

LATTOBACILLI

Caratteristiche generali
• forma bastoncellare o coccica.
• Gram positivi
• catalasi negativi
• anaerobi facoltativi
• fermentano gli zuccheri
• esigenze nutrizionali complesse
• esistono oltre 100 specie
•distribuiti in natura in differenti habitat
• pH ottimale di crescita:: - acidofili
                             - acidurici

• temperatura di crescita

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LIEVITI

Caratteristiche generali
• funghi unicellulari
• riproduzione per gemmazione o scissione
• aerobi e microaerofili
• in anaerobiosi         fermentazione
• catalasi positivi
• mesofiti

• generi e specie di interesse nel settore alimentare:
         - Saccharomyces,
         - Debaryomyces,
         - Kluyveromyces,
         - Hansenula
                      fermentazione alimenti

                                       alterazione alimenti

MUFFE

Caratteristiche generali

• funghi multicellulari
• struttura vegetativa detta micelio

• grande interesse nel settore alimentare

                                 alterazione alimenti
                    patogene per l’uomo

   fermentazione alimenti
   -insaccati carnei
     formaggi          Penicillium camemberti,
                       P. roqueforti,
                        P. nalgiovense.

                                                                     19
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Fermentazione cibi e bevande

- esempi di processi trasformativi utili

Produzione pane, birra, vino, formaggi, molte bevande alcoliche;
produzione industriale di etanolo, acetone, glicerina, butanolo, acido
citrico, antibiotici, amminoacidi, vitamine, steroidi…

                            Batteri lattici

                                Lieviti

                                                                                20
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Biotecnologie alimentari

Settore Lattiero-caseario

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Tradizione pugliese

Canestrato pugliese   Caciocavallo silano     Burrata              Cacioricotta

     Giuncata             Manteca           Mozzarella         Ricotta marzotica
                                            (fiordilatte)      Leccese

                                                               Caciocavallo podolico
     Ricotta             Scamorza             Caprino
                                                               dauno

                  Microbiota filo-caseario

                                                              Microbiota
       Starter primari           Starter secondari
                                                              avventizia

                                                            Batteri lattici
                                                             non-starter
                                                               (NSLAB)

                                                                                              22
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Problematiche del settore

1.      Appiattimento organolettico dei formaggi tipici causato
        dalla perdita della biodiversità microbica, dovuta
        all’eccessivo uso di starter commerciali

2. Ottenimento di produzioni tipiche con una qualità
   standardizzata nel tempo (difficoltà nell’ottenere
   riconoscimento di mercato)

  Studio delle relazioni causa-effetto tra fattori ambientali e microbiota del latte
                             vaccino e dei formaggi

Gobbetti et al. "Trends in Food Science & Technology 78 (2018): 244-254.

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Studio delle relazioni causa-effetto tra fattori ambientali e microbiota del latte
                           vaccino e dei formaggi

                         Quesito scientifico

 E’ possibile produrre la tradizionale Mozzarella pugliese
               con caratteristiche di tipicità?

                                                                                            24
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                Uso di un siero-innesto
selezionato per la produzione di mozzarella tradizionale
                        pugliese

                           Isolamento e identificazione
                         dei microrganismi del sieroinnesto

                        Selezione dei batteri lattici in base alle
                             principali proprietà tecnologiche

                          Produzione di un sieroinnesto con i
                                batteri lattici selezionati

                               Prove di caseificazione e
                                      panel test

                     Siero fermento

                                                                            25
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                Quesito scientifico

E’ possibile produrre formaggio a ridotto contenuto di
                        grasso?

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                  Quesito scientifico

   I formaggi possono essere veicolo di microrganismi
                      probiotici?

Formaggi probiotici

                              - equilibrio microbico intestinale
                              - attività antimicrobica
                              - attività antipertensiva
                              - produzione di GABA, CLA …

                                                                          27
02/03/2021

               Quesito scientifico

 E’ possibile estendere in maniera considerevole la
conservabilità dei prodotti lattiero caseari “freschi”
       senza il ricorso a sostanze chimiche?

                                                                28
02/03/2021

                Quesito scientifico

E’ possibile condizionare e/o accelerare la stagionatura
      di un formaggio tramite l’impiego di diversi
                     microrganismi ?

                                                                  29
02/03/2021

                                                 LATTE

                                         PASTORIZZAZIONE
                                           71°C x 15 sec.

                             Raffreddamento a 37°C
                                                                  STARTER:
                                                                    S. thermophilus
                                                                 L. delbrueckii subsp.
                                                                          lactis
                                                CALDAIA
                                                Latte 37°C

                                     Incubazione
                                         30 min.                   Lact. lactis
                                                                    attenuato
           CAGLIO                                    LATTE
           LIQUIDO                           Starter + enzima

                                               CAGLIATA

                                              ROTTURA /
                                             FORMATURA

                                              SALATURA
                                        Salamoia 37NaCl wt/Vol

                                        CONDIZIONAMENTO
                                          T° Ambiente per 12h

                INOCULO
            MICRORGANISMI
             IN SUPERFICIE

                                            MATURAZIONE

Settore prodotti lievitati da
           forno

                                                                                                30
02/03/2021

Prodotti lievitati da forno: Agenti lievitanti

                                         Lievito di birra

                                           Lievitanti chimici
                                              (es. acido tartarico,
                                             bicarbonato di sodio)

                                         Lievito naturale

Prodotti lievitati da forno: Lievito naturale

LIEVITO NATURALE: impasto a base di acqua e farina contenente batteri lattici e
lieviti.

                                          Complesso ecosistema biologico
                                  - Più di 50 specie di LAB
                                    (appartenenti al genere Lactobacillus)

                                  - Più di 20 specie di lieviti
                                    (appartenenti ai generi Saccharomyces,
                                  Candida)

                                                                                         31
02/03/2021

Selezione di batteri lattici del lievito naturale
da impiegare nella produzione di pane

VANTAGGI   DERIVANTI    DALL’USO           DI       LIEVITO     NATURALE
RISPETTO AL LIEVITO DI BIRRA

   Migliore aroma e sapore
   Migliore struttura

   Maggiore conservabilità
   Maggiore digeribilità

Esigenze dell’industria dei prodotti lievitati da forno

   Standardizzare l’impiego del lievito naturale

   Migliorare e standardizzare gli aspetti organolettici dei
  prodotti lievitati da forno

   Aumentarne la conservabilità

                                                                                  32
02/03/2021

                         Quesito scientifico

    E’ possibile migliorare le caratteristiche sensoriali e
    strutturali del pane di frumento, tramite l’impiego di
                    diversi microrganismi ?

                                       Estratti
                                       citoplasmatici

                                                   Lactobacillus sanfranciscensis A4

                                          Estratti
                                          citoplasmatici
Estratti
citoplasmatici

    Debaryomyces hansenii DSMZ-70590                Hafnia alvei ATCC-51815

                                                                                              33
02/03/2021

                     Lactobacillus
Impasto Controllo   Sanfranciscensis   Hafnia alvei    Debaryomyces hansenii

  37,20% ± 1,9      19,71% ± 1,00      18,32% ± 1,00       20,12 % ± 1,5

                     Quesito scientifico

E’ possibile mangiare un alimento comune (es. Pasta) e
 apportare benefici al nostro microbiota intestinale?

                                                                                      34
02/03/2021

                Quesito scientifico

  E’ possibile estendere in maniera considerevole la
conservabilità dei prodotti lievitati da forno a “lunga
conservazione” senza il ricorso a sostanze chimiche?

                                                                 35
02/03/2021

     CONSERVABILITA’ DEI PRODOTTI LIEVITATI DA FORNO

   Agenti fungini maggiormente responsabili del deterioramento:

Eurotium, Aspergillus, Penicillium, Fusarium, Monilia, Mucor, Rhizopus
                                   - off-flavors
                                   - micotossine
                                   - allergeni

                EFFETTI POSITIVI DEL LIEVITO NATURALE

                             BATTERI LATTICI

      Sintesi di COMPOSTI                             ACIDIFICAZIONE,
        ANTIMICROBICI                                 PROTEOLISI e EPS

Prevenzione della contaminazione                   Ritardo del raffermimento
           microbica

                                                                                      36
02/03/2021

Screening su matrici vegetali                                                                                                    A

                                                                                                                                            B

      Inhibitory activity on Penicillium roqueforti DPPMAF1 by water-soluble extracts
                                                                                    A from
      various vegetable species, as determined by agar diffusion assay.

              Botanical name                  Part of the plant        pH of the extracts    Inhibitory activity
Cucurbita pepo                                      fruit                    6.35                     -
Phaseolus vulgaris                              beans, seeds                 6.07                     -
Phaseolus vulgaris cv. Pinto                       seeds                     6.36                  ++++
Vigna unguiculata                                  seeds                     6.50                   +++
Pisum sativum                                      seeds                     6.94                     -
Vicia faba                                         seeds                     6.49                     -
Brassica oleracea cv. Botrytis cauliflaura         bloom                     6.31                     -
Spinacia oleracea                                  leaves                    6.83                     -
Asparagus officinalis                           bloom, shaft                 5.69                    +
Solanum melongena                                   fruit                    4.85                     -
Aloe arborescens                                   leaves                    4.10                    +
Camellia sinensis                                  leaves                    5.10                    +

             Inhibitory activity was scored as follows: -, no inhibition; +, very weak inhibition; ++, low inhibition with a little clear
             zone near the rim of the colony; +++ strong inhibition, with large clear zone near the rim of the colony; ++++, very
             strong inhibition, with no growth near the rim of the colony.

                                                                                                                                                       37
02/03/2021

                                                                     BAKING TEST
                                                Pani gluten-free conservati a temperatura ambiente per 28 gg
Mr         St    1    2    3   4
KDa

   97.4
   66.2

   45.0

   31.0

                                                                                        Control
   21.0

   14.0

SDS-PAGE di 1:EA di semi di amaranto;
2: proteine totali estratte da pane GF CT;
3: da pane GF con EA amaranto;                         sourdough + W.E. of Amaranthus spp (30%)
4: pane GF con EA amaranto + lievito naturale
St:standard

                                   Quesito scientifico

E’ possibile applicare la biotecnologia del “lievito naturale”
per degradare completamente il glutine e rendere i cereali
                tollerati dai soggetti celiaci?

                                                                                                                      38
02/03/2021

   Glutine:

1. Industria
                       Sottoprodotto proteico della produzione di amido,
                       insolubile

2. Biochimica
                      Frazione proteica di riserva dei cereali, costituita da
                      gliadine e glutenine

3. Codex Alimentarius (celiachia)
                      Frazione proteica di frumento, segale, orzo, [avena] e
                      delle varietà da esse derivanti per incrocio, verso la
                      quale alcune persone sono intolleranti e che risulta
                      non solubile in acqua e soluzioni saline (NaCl).

Grano, Segale, Orzo,
Farro, Spelta,
Kamut,Triticale
anche…
birra, salumi, preparati carnei e salumi, sughi pronti,
salse, creme, surrogati del caffe, piatti precotti,
cioccolato, farmaci e integratori in tavoletta…

Avena

Riso, Mais, Grano saraceno,
Manioca, Miglio, Amaranto,
Quinoa, Sorgo, Legumi

                                                                                       39
02/03/2021

                                              Celiac Disease

   CD is an inflammatory disorder of the small intestine that
  affects genetically predisposed individuals when they ingest
                   gluten and similar proteins

                                             Iceberg Model

                                                                            Mexico            1:39
                                                                            Estonia           1:50
                                                                            Finland           1:50
                                                                            Italy             1:84
                                                                            Iran             1:114
                                                                            Ireland          1:122
                                                                            Libya            1:127
                                                                            Australia         1:131
                                                                            New Zealand       1:131
                                                                            USA              1:133
                                                                            India            1:143
                                                                            Argentine        1:167
                                                                            Tunisia          1:167
                          More than 1 celiac on 100 people                  Turkey           1:167
                          From 1:100 to 1:150 cases                         Egypt            1:189
                          From 1:150 to 1:200 cases                         Sweden           1:190
                                                                            Netherlands      1:203
                          Less than 1:200 cases
                                                                            Brazil           1:214
                          Only few cases
                                                                            United Kingdom   1:300
                          No studies found
                                                                            Germany          1:333
                                                                            Spain            1:389
                                                                            Croatia          1:500
(Lionetti and Catassi, 2011; Accomando and Cataldo, 2004; Remes-Troche et   Denmark          1:500
al., 2006; Fasano and Catassi, 2001)
                                                                                      WORLD 1:134

                                                                                                             40
02/03/2021

Produzione lievitati da forno

       Agenti lievitanti                                                                            Lievito naturale
           chimici                                             Lievito di birra                 (cocktail di batteri lattici
      (es. acido tartarico +                                                                              e lieviti)
      bicarbonato di sodio)

  • assenza di fermentazione                       • processo rapido                              • processo multi-step
  • processo istantaneo                              (0.5 – 1 h)                                     piuttosto prolungato
  • nessuna degradazione delle                     • fermentazione alcolica                          (ca. 24 h)
    componenti proteiche                           • nessuna degradazione delle                   • fermentazioni lattica
                                                     componenti proteiche                           ed alcolica
                                                                                                  • proteolisi intensa

                                                                                                        St         1      2
 Pool 1 (ca. log 9/ml)
 Lb. brevis 14G
 Lb. alimentarius 15M
 Lb. hilgardii 51B                                                                v -gliadins
 Lb. sanfranciscensis 7A

          +                                                                 a, b, v -gliadins
 Pool 2 (ca. log 8/ml)
 Lb. sanfranciscensis   E14
 Lb. sanfranciscensis   E21                                                     hydrolized
 Lb. sanfranciscensis   174                                                       gliadins
 Lb. sanfranciscensis   13
 Lb. sanfranciscensis   A1
 Lb. sanfranciscensis   274

          +                                                                                         St, European gliadin standard;
Fungal proteases           (200 ppm)          (CAD)
                                                   controllo

                                                                               (SLP)
                                                                                                    1, chemically acidified dough (CAD);
                                                                                                    2, fermented dough (20% wheat flour)
                                                                                                    with pool 1, 2 and proteases (SLP)
                                                     Alb.-Glob.           Glutenins
                                       Glutenins
                                                         Gliadins       Water salt soluble                     R5-ELISA
                                                                                                              SLP < 10 ppm
                                 Organic nitrogen concentration of spray-dried flour

                                                                                                                                                  41
02/03/2021

       Elettroforesi bidimensionale di gliadine: (A) impasto acidificato
       chimicamente e (B) impasto al 20% di farina fermentato con batteri lattici
       selezionati e proteasi per 48 h a 37°C

                          (A)                                               (B)
Mr         pH 6                              pH 11         pH 6                                    pH 11
kDa
  200                                                200

      10                                             10

Proteolytic events during fermentation
(Adapted from Ganzle et al., 2008)
                                                                                             gliadin

                                                                                        LMW glutenin
                                                                                      y-HMW glutenin

                                                                                      x-HMW glutenin
                                                                                   degradation products
                                                                                            peptide

                                                                  Fungal enzymes
                                                                  Aspergillus oryzae (500,000 HUT/g)
Primary proteolysis by cereal proteinases,
                                                                  Aspergillus niger (3,000 SAPU/g),
Microbial reduction of disulfide bonds
                                                                  (BIO-CAT Inc.,USA)

                                                                                                                  42
02/03/2021

Clinical Challenge 1: Department of Pediatric, Sapienza - University of Roma

Recipe                                                                                         Clinical challenge
- Fermented wheat flour (50%, w/w),                                                            -Eight CD patients
- Sucrose (11.3%, w/w),                                                                        (age median 13, range 8-17 years),
- Eggs (8.8%, w/w),                                                                            -Daily consumption of ca. 200 g of
- Pasteurized yolk (1.2%, w/w),                                                                Sweet baked goods,
- Egg white (13%, w/w),                                                                        - The challenge lasted 60 days
- Butter (7.3%, w/w),
- Milk cream (7.3%, w/w),
- Sodium bicarbonate (1%, w/w),
-Vanilla beans and lemon peel as
flavoring agents.                 Sweet baked goods (200 g)
                                    corresponding to 100 g of
                                  processed wheat flour which
                               contained 10 g of hydrolyzed gluten

Clinical Challenge 2: Pediatrics and European Laboratory for the Study of Food Induced
Diseases University of Naples, Federico II, Italy

Recipe                                                                                                  Clinical challenge
- Fermented wheat flour (100g),                                                                         -Sixteen CD patients
- Sucrose (50 g),                                                                                       (age median 19, range 12-23 years),
- Butter (50 g),                                                                                        -Daily consumption of ca. 200 g of
- Water (as required)                                                                                   biscuits,
                                                                                                        - The challenge lasted 60 days

                                    Biscuits (200 g)
                               corresponding to 100 g of
                             processed wheat flour which
                           contained 8 g of hydrolyzed gluten

                                                       Clinical Gastroenterology Hepatology

                            Safety for celiac patients of baked goods made of
                            wheat flour hydrolyzed during food processing.
                            Greco L, Gobbetti M, Auricchio R, Di Mase R, Landolfi F, Paparo F, Di Cagno R, De Angelis M,
                            Rizzello CG, Cassone A, Terrone G, Timpone L, Aniello MD, Maglio M, Troncone R, Auricchio
                            S.

                            doi:10.1016/j.cgh.2010.09.025

                                                                                                                                                     43
02/03/2021

                   Quesito scientifico

E’ possibile applicare ingredienti non convenzionali secondo la
    biotecnologia del “lievito naturale” per ottenere nuovi
                   prodotti lievitati da forno?

                                                                         44
02/03/2021

A protocol for sourdough fermentation of a mixture of wheat and legume flours was set up.

• The lactic acid bacteria microbiota of wheat–legume sourdough was characterized.

• Legume and sourdough fermentation increased functional compounds of wheat bread.

• Wheat–legume sourdough increased phytase and antioxidant activities of wheat bread.

• Wheat–legume sourdough decreased the hydrolysis index of wheat bread.

Representative images of breads made by wheat flour alone (control wheat bread) (A), wheat flour added of 5 (B), 7.5 (C) or 1 0% (w/w) (C) of each
legume (chickpea, lentil and bean) flour.

         Nuovi ingredienti da farine di lenticchie intere e germogliate mediante
        fermentazione a lievitazione naturale per migliorare il pane di frumento

                          Microbiota analysis
                                   Proximate composition

                                        Screening for EPS producing strains

                                                                   DEXTRAN

                                                                                                                                   sottomesso

                                                                                                                                                            45
02/03/2021

            COMUNICAZIONE CELLULARE

      I batteri hanno la capacità di “sentire” ed
         adattarsi ai cambiamenti ambientali

                  Quesito scientifico

 La co-abitazione di un stesso ecosistema/nicchia con
 altre specie/biotipi è una forma di stress ambientale,
la cui risposta dipende da meccanismi di comunicazione
                        cellulare?

                                                                 46
02/03/2021

          Cinetica di crescita di L. sanfranciscensis CB1
               2.4

                2

               1.6
Δ log CFU/mL

               1.2

               0.8
                                                                                               (A)           (B)
               0.4

                0
                     0   2   4   6    8       10    12   14   16      18

                                      Time (h)

                                                               Condizioni     Cellule vive       Cellule morte/        Cellule
       ( ) = monocoltura                                        colturali                          danneggiate       coltivabili
       ( ) = co-coltura con L. plantarum DC400                                (log cell/mL)*      (log cell/mL)*   (logCFU/mL)*

        ( ) = co-coltura con L. brevis CR13
       ( ) = co-coltura con L. rossiae A7
                                                                     CB1          9.30a              7.93c             9.10a
                                                              CB1 - DC400         8.45c              9.32a            8.40c

                                                               CB1 - CR13         8.83b              8.94b             8.8b

                                                                   CB1 - A7       9.33a               8.0c            9.04a

                                                   Quesito scientifico

                         E’ possibile usare batteri lattici per prolungare la
                          conservabilità di frutta e verdura comunemente
                                    presenti sulle nostre tavole ?

                                                                                                                                          47
02/03/2021

Effetto della fermentazione lattica sulla conservabilità
                    Giorni di conservazione
      Dopo fermentazione                 In frigorifero

             30 giorni                         2 – 3 giorni

               30 giorni                       5 – 6 giorni

             30 giorni                          6 – 7 giorni

                                               5 – 6 giorni

                                                3 giorni
               40 giorni

                                                4 – 5 giorni

                         Quesito scientifico

    È possibile valorizzare i sottoprodotti naturali da
   matrici vegetali mediante le biotecnologie alimentari?

                                                                      48
02/03/2021

  SOTTOPRODOTTI NATURALI DA MATRICI VEGETALI VALORIZZATI PER PREPARAZIONI
              DALLE ELEVATE PROPRIETÀ SALUTISTICHE (SNIPS)

SOGGETTO CAPOFILA: Farmalabor SRL                      Creare una filiera viti-vinicola innovativa con
RESPONSABILE SCIENTIFICO: Prof.ssa Maria De Angelis     uve e vini ricchi di metaboliti secondari per la
                                                        produzione di preparazioni ad azione
                                                        salutistica;

                                                       Utilizzo dei sottoprodotti di origine ortofrutticoli
                                                        (invenduto e/o scarti di lavorazione) al fine di
                                                        valorizzare le proprietà nutraceutiche delle
                                                        matrici vegetali;

                                                       Introdurre la coltivazione di Stevia rebaudiana
                                                        nel panorama produttivo pugliese come
                                                        possibile opportunità per fronteggiare la crisi
                                                        delle aziende flotrovivaistiche.

                                                                                                                      49
02/03/2021

Ask both what you can do for your microbes
  and what your microbes can do for you

                             BMC Systems Biology, 2011

                                                                50
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