La biodiversità microbica e le produzioni alimentari

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Ignazio Agostini
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BIODIVERSITÀ: UNA RISORSA ESSENZIALE DELLA NATURA CONOSCENZA E

1 La biodiversità microbica e le produzioni alimentari Prof. Marilena Budroni Microbiologia generale ed applicata DISAABA LA BIODIVERSITÀ: UNA RISORSA ESSENZIALE DELLA NATURA CONOSCENZA E VALORIZZAZIONE ATTRAVERSO LA SCUOLA Anno Internazionale della Biodiversità

2 Il microbiota umano I lieviti Ecologia Interesse tecnologico ed economico Alcuni esempi L esperienza: i microamici

3 MICROBIOTA UMANO eubatteri, archea, protozoi e funghi microrganismi nell intestino, la maggior parte nel colon Nasciamo germ free Bacteroides e Firmicutes (adulti) 60% oltre a funghi, protozoi Quantità di geni doppia rispetto a quelli umani Importanza dei rapporti: Ospite/MO MO/MO COEVOLUZIONE SELEZIONE: TOP-DOWN e BOTTOM-UP

4 (tratto Da R E. Leyet al. (2006) DOI /j.cell ) (tratto da Serino et al. (2009) DOI /j.diabet )

5 (tratto da Serino et al. (2009) DOI /j.diabet )

6 I lieviti e le produzioni alimentari

7 Eucariote vs procariote Eucarioti funghi unicellulari Più grandi dei batteri Forma sferica, cilindrica, allungata Non presentano flagelli Dispongono di tutti gli organelli tipici delle cellule eucariote Privi di clorofilla

8 Saccharomyces cerevisiae Candida albicans Schizosaccharomyces pombe Kluyveromyces lactis

9 Caratteristiche generali dei lieviti Si nutrono per assorbimento Sono chemioeterotrofi Prosperano in habitat ricchi di zuccheri Possono essere osmofili ma anche alofili Possono vivere in simbiosi con insetti Larghissima diffusione ambientale

10 Caratteristiche di interesse tecnologico Sono ottimi fermentatori Prediligono ambienti con ph acidi Non resistono alla pastorizzazione Sono mesofili/psicrotrofi Hanno grande importanza economica

11 Evoluzione (Piskur J. and Langkjaer (2004) Molecular Microbiology 53 (2) )

12 Evoluzione SPECIAZIONE S. cerevisiae S. paradoxus S. mikatae S. kudriavzevii Saccharomyces sensu stricto cerevisiae S. bayanus S. cariocanus

13 Importanza economica dei lieviti etanolo, estratto di lievito, pigmenti, integratori alimentari per uomo e animali altre sostanze di impiego nell industria farmaceutica

14 Importanza economica Fondamentali per: trasformazione di materie prime e produzione di alimenti e bevande fermentate

15 Rilevanza in campo alimentare + - Protecnologici Biocatalizzatori Biofarm Alterativi Provocano alterazioni visive e/o organolettiche a basse T e in condizioni di fattori di stress chimico-fisico non si conoscono lieviti patogeni per via alimentare 30% dei SARDI mostrano INTOLLERANZA

16 Studio dell attività antagonista e patogena di P. fermentans SU MELA LIEVITIFORME ANTAGONISTA SU PESCA FILAMENTOSO PATOGENO

18 Alcuni processi produttivi

19 Lievitazione del pane I lieviti (S. cerevisiae) fermentano maltosio e saccarosio e producono CO 2, alcol etilico e prodotti secondari La CO 2 determina la lievitazione del pane Alcol etilico e prodotti secondari di fermentazione influiscono sulla componente aromatica

20 Fermentazione birraria I lieviti S. cerevisiae (top fermenter) e S. carlsbergensis (bottom fermenter) fermentano gli zuccheri del mosto di malto Prodotti di fermentazione: alcol etilico, CO 2, acido acetico, glicerolo e altri

malolattica pigiatura uva aggiunta lieviti e

21 Vino I lieviti sono i responsabili della fermentazione alcolica I batteri lattici della fermentazione malolattica pigiatura uva aggiunta lieviti e fermentazione alcolica fermentazione malolattica invecchiamento imbottigliamento

22 Come e da dove arrivano questi microrganismi? la loro concentrazione nel mosto dipende da: andamento climatico stato sanitario dell uva, impiego di pesticidi

23 I lieviti nel mosto Specie utili: Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces bayanus Lieviti ellittici Specie dal ruolo è controverso: Kloeckera apiculata, Hanseniaspora uvarum, Lieviti apiculati Metschnikowia pulcherrima Specie dannose: Brettanomyces, Dekkera, Pichia, Hansenula

24 Lieviti starter Colture pure di lieviti appartenenti al genere Saccharomyces (specie S. cerevisiae o S. bayanus) addizionate al mosto in quantità pari a circa 5x10 6 cell/ml

25 Produzione di metaboliti secondari Sugar H 2 S Sugar Acetoin Sulphate Sulphite Glicerol H 2 S Piruvate Acetolactate Amino Acids Acetaldehyde Acetaldehyde AcetylCoA Keto Acids Acetate Ethanol Fatty acidcoa Higher alcohol Ethanol Fatty acid Esters Higher alcohol Fatty acid Esters Isobutanolo, N-propanolo, Alcol amilico, Alcol Isoamilico Adattato da Pretorius (2000) Yeast 16: Etilacetato, Isoamilacetato, Feniletiacetato, Etilcaproato, Etilcaprilato

26 Vantaggi legati all utilizzo dei lieviti starter assicurano un rapido inizio della fermentazione diminuiscono il rischio di arresti di fermentazione permettono la standardizzazione del processo fermentativo consentono di ottenere vini con standard qualitativi richiesti dal mercato

27 Esistono in natura ceppi con combinazioni diverse di caratteri La biodiversità naturale dei lieviti ci permette di selezionare ceppi con le caratteristiche richieste e impiegarli come starter

28 Isolation s place and year Yeast Strains Oliena , 1010, 1804 Cagliari Alghero , 1162 Sorso Tortolì Jerzu 2004 U1, G1 Cannonau

30 Cromosomi di lievito

31 L esperienza sul campo V circolo elementare Progetto: Incontri ravvicinati tra microamici Ovvero La microbiologia spiegata dai bambini

alto valore nutritivo La biodiversità microbica può essere studiata e

32 In conclusione L alimentazione bilanciata ha importanti ripercussioni sulla salute La biodiversità microbica é alla base di produzioni alimentari ad alto valore nutritivo La biodiversità microbica può essere studiata e correlata con la salute umana e animale e la rivalutazione delle produzioni tipiche.

33 GRAZIE a Ilaria Mannazzu E Giacomo Zara (DISAABA) E a tutti voi

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