Casi pratici di messa a punto di alimenti funzionali

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Gabriele Gentile
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1 Casi pratici di messa a punto di alimenti funzionali Bari, 15 marzo 2013 Dr. Ph.D. Fabio Minervini

2 Riduzione dell intolleranza al glutine mediante l uso di batteri lattici selezionati Glutine: 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). (dal Codex Alimentarius) gliadine (monomeriche) glutenine (polimeriche)

incrocio, verso la quale alcune persone sono intolleranti e che risulta non solubile in acqua

3 Oligopeptidi responsabili della risposta immunitaria Peptide Sequenza HLA ttg Glia-α ( ) SGQGSFQPSQQN DQ8 + Glia-α2 (62-75) PQPQLPYPQPQLPY DQ2 +++ Glia-α9 (57-68) QLQPFPQPQLPY DQ2 +++ Glia-α20 (93-106) PFRPQQPYPQPQPQ DQ2 +++ Glia-γ1 ( ) QPQQPQQSFPQQQRPF DQ2 +++ Glia-γ30 ( ) VQGQGIIQPQQPAQL DQ2 - LMW-Glt-156 (40-59) QPPFSQQQQSPFSQ DQ2 +++ LMW-Glt-17 (46-60) QQPPFSQQQQQPLPQ DQ2 +++ HMW-Glt ( ) QQGYYPTSPQQSG DQ8 - Glu-5 QQQXPQQPQQF DQ2 - Glu-21 PQQSEQSQQPFQPQ DQ2 ---

(138-153) QPQQPQQSFPQQQRPF DQ2 +++ Glia-γ30 (222-236) VQGQGIIQPQQPAQL DQ2 - LMW-Glt-156 (40-59) QPPFSQQQQSPFSQ DQ2 +++

4 VILLI INTESTINALI NORMALI ATROFIA DEI VILLI (Celiaco dopo assunzione di glutine)

5 PEPs: prolil-endopeptidasi in grado di idrolizzare peptidi gliadinici ricchi in prolina - proposta la somministrazione orale (Hausch et al., 2002) - PEP da Flavosporium meningosepticum (Pyle et al., 2005) - PEP da Myxococcus xanthus (Shan et al., 2004) - PEP da Lb. helveticus (Chen et al., 2003) - PEP da Aspergillus niger, resistente alla digestione nel tratto gastrointestinale (Stepniak et al., 2006)

, 2005) - PEP da Myxococcus xanthus (Shan et al., 2004) - PEP da Lb. helveticus (Chen et al.

6 Nuova strategia: dal lievito naturale al pane gluten-free Isolamento di batteri lattici da lievito naturale Selezione per l attività proteinasica e peptidasica specifica Lb. sanfranciscensis E14 Lb. sanfranciscensis E21 Lb. sanfranciscensis 174 Lb. sanfranciscensis 13 Lb. sanfranciscensis A1 Lb. sanfranciscensis 274 Lb. brevis 14G Lb. alimentarius 15M Lb. hilgardii 51B Lb. sanfranciscensis 7A Utilizzo del pool di lattobacilli e di enzimi microbici

sanfranciscensis E21 Lb. sanfranciscensis 174 Lb. sanfranciscensis 13 Lb. sanfranciscensis A1 Lb.

7 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 kda ph 6 ph 11 ph 6 ph

fermentato con batteri lattici selezionati e proteasi per

Rilascio zonulina (IEC-6) Vitalità di cellule Caco-2/TC7 A 540 nm 0.8 ctr 0.7 PT rye LAB PT rye ** 0.6 0.5 ** * 0.4 * 0.3 0.2 0.

Delta Tissue Resistance (Omhs/cm2) 200 150 100 contr ol 50 Gluten A gluten C 0-50 -100 0 3 0 6 0 9 0 12 0 Ti me (m in) Infiltrazione linfociti intraepiteliali CD3 + 60 50 CD3+ cells/mm epithelium 40

8 Rilascio zonulina (IEC-6) Vitalità di cellule Caco-2/TC7 A 540 nm 0.8 ctr 0.7 PT rye LAB PT rye ** ** * 0.4 * Time (hours) Riorganizzazione citoscheletro (IEC-6) z on ul in (n g/mg pro te in ) 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Ti me 0 time 120 C ontrol Gliadin A Gliadin C Resistenza elettrica tissutale Delta Tissue Resistance (Omhs/cm2) contr ol 50 Gluten A gluten C Ti me (m in) Infiltrazione linfociti intraepiteliali CD CD3+ cells/mm epithelium VSL#3 CAD Medium Test di agglutinazione (K562) Produzione di NO (Caco-2) 10 nanomoles/mg prot/ml * ** Espressione di Fas (biopsie) Attività della caspasi 3 (Caco-2) Caspase-3 activity (micromoles/min/ml) * ** ctr ctr LAB PT rye LAB PT rye 0 ctr ctr LAB PT rye LAB PT rye

9 E possibile ottenere un pane dopo la lunga fermentazione, con la maggior parte delle proteine degradate? + + agenti + 44 ml acqua strutturanti 1.9 g lievito di birra 50 g farina liofilizzata Macinazione Spray drying lievitazione (1h, 37 C) Lunga fermentazione (48 h, 37 C) cottura

10 controllo pane gluten-free

11 Biopsy (t0) Biopsy (t60) CD3 (t0) CD3 (t60)

13 GABA modulazione di funzioni fisiologiche (neurotrasmissione, ipotensivo, effetti diuretici, effetto tranquillizzante, prevenzione del diabete, antitumorale) Jakobs et al., 1993, Guin Ting Wong et al., 2003; Hagiwara et al., 2004; Thaker et al., 2005 Prodotto da lieviti (Hao e Scmith, 1993), altri funghi (Kono e Himeno, 2000) e batteri lattici in alimenti, es. Lactococcus lactis - Nomura et al., 1998 Lactobacillus brevis - Ueno et al., 1997, Yokoama et al., 2002, Lactobacillus paracasei - Komatsuzaki et al., 2005 Lb. paracasei, Lb. delbrueckii subsp bulgaricus, Lactococcus lactis, Lb. plantarum, Lb. brevis Siragusa et al., 2007

, 2005 Prodotto da lieviti (Hao e Scmith, 1993), altri funghi (Kono e Himeno, 2000) e batteri lattici in alimenti, es. Lactococcus lactis - Nomura et al.

14 ph 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0, Tempo (h) 9,50 9,00 log u.f.c. ml -1 8,50 8,00 7,50 7,00 Coltura GABA-produttore Inoculo al 4% (v/v) 6, Tempo (h) Fermentazione (30 C, 96 h) Stoccaggio Liofilizzazione Analisi mg /l Tempo (h)

ml -1 8,50 8,00 7,50 7,00 Coltura GABA-produttore Inoculo al 4% (v/v) 6,50 0 6 12 24 30 36

15 Proprietà nutrizionali Composti/ Batteri lattici Concentrazione prima della fermentazione (1% p/v di carboidrati totali) Concentrazione/ densità cellulare dopo la fermentazione (1% p/v di carboidrati totali) GABA 0.65 ± ± 0.18 a Niacina 255 ± 1, ± 2.87 a Zn ± ± 3.11 a Cu ± ± 0.16 a Mg ± ± 17.9 a Polifenoli totali 18.7 ± ± 0.34 a L. plantarum DSM19463 nd 10.0 ± 0.3 a I dati sono una media di tre esperimenti indipendenti ± deviazione standard (n = 3) analizzata in duplicato.

87 a Zn ++ 276 ± 4.13 281 ± 3.11 a Cu ++ 10.8 ± 0.22 11.1 ± 0.16 a Mg ++ 1503 ± 32.4 1550 ± 17.9 a Polifenoli totali 18.7 ± 0.87 20.9 ± 0.

16 Integratore a base di mosto d uva rossa contenente GABA Brevetto n. RM2007A000398, 17/07/2007

17 Equolo (4,7-isoflavandiol) E sintetizzato esclusivamente dal microbiota intestinale mediante il metabolismo degli isoflavoni di origine alimentare Daidzein Diidrodaidzeina Microbiota Intestinale / β-glucosidasi Daidzin O-desmetylangolensina 4-hidroxiequol Solo il 33% della popolazione è in grado di produrre equolo a partire dalla daidzina della soia Equol

Microbiota Intestinale / β-glucosidasi Daidzin O-desmetylangolensina 4-hidroxiequol Solo

18 Alimenti arricchiti: metabolismo degli isoflavoni Isoflavoni Agliconi Metaboliti Daidzina Genistina Glicitina Daidzeina Genisteina Gliciteina Equolo

19 Gli agliconi sono stati associati a: OH O Prevenzione e trattamenti di malattie ormone-dipendenti (Omoni and Aluko, 2005; Tham et al., 1998; Lee et al., 2001 ) OH Prevenzione dell osteoporosi (Jacobsen et al., 1998; Witztum, 1994) Attività anticarcinogenica (Uzzan and Labuza, 2004) Attività antiossidante (Wei et al., 1995)

, 2001 ) OH Prevenzione dell osteoporosi (Jacobsen et al.

20 Condizioni ottimali Latte di soia artigianale inoculato con L. gasseri B 24 W, L. curvatus SAL33, L. rhamnosus ATCC, L. acidophilus LA14 e fermentato a 30 C per 24h Agliconi Concentrazioni (mg/100ml) Daidzeina 1,45 Equolo 0,30 Genisteina Gliciteina 3,90 0,40 (Di Cagno et al., unpublished data)

acidophilus LA14 e fermentato a 30 C per 24h Agliconi Concentrazioni

21 Arricchimento di mozzarella con batteri probiotici Screening di lattobacilli probiotici in base alla termoresistenza 5 body/texture flavour 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 sour Panel test day 14 Log cfu/g 9.5 L. casei BGP93 L. delbrueckii subsp. bulgaricus SP5 L. paracasei LPC01 L. paracasei BGP1 Caratterizzazione del prodotto: Analisi microbiologiche Concentrazioni di acido lattico e carboidrati residui Proteolisi Analisi sensoriale creamy BAMP (con probiotici) BAM (controllo) BGP1 SP5 L. paracasei BGP2 L. plantarum BG112 L. plantarum BGP12 L. plantarum LP27 L. plantarum LP32 L. plantarum LP33 L. plantarum LP35 L. plantarum LP36 L. plantarum LP39 L. plantarum LP40 L. plantarum LP42 L. plantarum LP47 L. rhamnosus SP1 L. reuteri DSM C 55 C 55 C Adapted Aggiunta di Lactobacillus bulgaricus SP5 e Lactobacillus paracasei BGP1 nel latte da trasformare e nella cagliata T1 ** T7 ** T14 ** before stretching ** T1 ** T7 ** T14 ** before stretching * Log cfu/g

23 Avoiding speculations functional foods have to be consumed as part of the normal diet Men inside the bottle Mario Sironi ( )

24 Regolamento UE n. 1924/2006 (sugli health claims ) Le aziende o gli istituti di ricerca sottomettono all EFSA i claim relativi ad un componente o ad un alimento Esame della documentazione fornita a sostegno del claim Decisione EFSA ngnutrition/claims/community_regist er/index_en.htm Accettazione del claim (e.g.: steroli vegetali, xilitolo) Rifiuto del claim (e.g.: probiotici)

25 Regolamento UE n. 1924/2006 (sugli health claims ) Claim accettati Claim rifiutati o sotto esame steroli vegetali e riduzione del colesterolo molti claim relativi ai probiotici xilitolo e riduzione della carie

26 Avoiding unbalanced consume ( the Last Supper, Liberto Perugi, 1970)

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