Influenza dei biofilmmicrobici sulla fermentazione e la maturazione di formaggi a pasta filata della Sicilia occidentale

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1 Ragusa Latte, RAGUSA 05 Maggio 2014 Conferenza finale RAUSANO Miglioramento del processo produttivo del Ragusano DOP Influenza dei biofilmmicrobici sulla fermentazione e la maturazione di formaggi a pasta filata della Sicilia occidentale Luca Settanni Dipartimento Scienze Agrarie e Forestali, Università degli Studi di Palermo 1

2 Formaggio Definizione del CODEX Alimentarius "Il formaggio è il prodotto fresco o stagionato, solido o semisolido ottenuto per coagulazione di latte, latte scremato, latte parzialmente scremato, crema, crema di siero o di latticello, soli o in combinazione tra loro, e per cessione parziale del siero che si separa da questa coagulazione" 2

3 Formaggio: biotecnologia tradizionale Le biotecnologie corrispondono all uso integrato di biochimica, microbiologia ed ingegneria allo scopo di perseguire l applicazione tecnologico-industriale delle capacità dei microrganismi, delle colture di cellule, di tessuti e di loro parti (European Federation of Biotechnology, 1979) Biotecnologie tradizionali Biotecnologie innovative antibiotici acidi organici enzimi 3

4 Biotecnologie delle fermentazioni Gli alimenti fermentati rappresentano dei processi biotecnologici uso inconsapevole dei microrganismi Biotecnologie tradizionali o classiche Microrganismi GRAS (generally recognized as safe) FOOD GRADE 4

5 Differenziazione microbiologica degli alimenti ALIMENTI FERMENTATI sono gli alimenti ottenuti a partire da microrganismi vivi che sviluppando e metabolizzando le macromolecole delle materie prime le trasformano in alimenti caratterizzati da proprietà organolettiche e nutrizionali migliori. Essi possono contenere i microrganismi in forma ancora vitale al momento del consumo ALIMENTI NON FERMENTATI sono gli alimenti in cui i contaminanti microbici sono sempre indesiderati 5

6 Differenziazione degli alimenti fermentati Microrganismi morti Microrganismi vivi Microrganismi allontanati 6

7 Evoluzione delle popolazioni lattiche durante la produzione dei formaggi I batteri lattici lattiero-caseari svolgono diversi ruoli: alcune specie appartengono al gruppo degli starter (BLS) e sono implicate nel processo di fermentazione producendo elevate concentrazioni di acido lattico in breve tempo; altre specie costituiscono il gruppo dei batteri lattici non starter (BLNS) e sono responsabili del processo di maturazione (Settanni and Moschetti, 2010). fermentazione maturazione 7

8 Principali formaggi tradizionali prodotti in Sicilia occidentale Vastedda della valle del Belìce DOP Caciocavallo Palermitano Pecorino Siciliano DOP 8

9 Fonti di microrganismi nei formaggi tradizionali Siciliani Un alimento è tradizionale quando è ottenuto con un processo tramandato dal passato (Settanni e Moschetti, 2014, Trends in Food Science and Technology) Franciosi et al., 2009, International Dairy Journal Franciosi et al., 2011, World Journal of Microbiology and biotechnology Cruciata et al., 2014, Applied and Environmental Microbiology Settanni et al., 2012, International Journal of Food Microbiology 9

10 Schema di produzione del Caciocavallo Palermitano FERMENTAZIONE MATURAZIONE 10

11 Schema di produzione del Caciocavallo Palermitano 11

12 Schema di produzione del Caciocavallo Palermitano 12

13 Studio dell evoluzione delle popolazioni lattiche durante la produzione Caseificio di Godrano(PA) 13

14 Prelievo dei campioni 14

15 Studio dell evoluzione delle popolazioni lattiche durante la fermentazione. fino alla filatura 15

16 Metodologia Conte in piastra Isolamento dei batteri lattici 16

17 Metodologia Indagine microscopica Raggruppamento fenotipico Identificazione genotipica Tipizzazione genetica: Randomly Amplified Polymorphic DNA (RAPD) 17

18 Cariche microbiche sulla superficie interna della tina A B D C 18

19 Cariche microbiche in fase di lavorazione 19

20 Isolamento e caratterizzazione dei batteri lattici 1109 di forma coccica, 163 di forma bastoncellare 34 differenti profili RAPD 34 ceppi 20

21 Albero filogenetico 55 E. faecalis FMA E. faecalis MOB6 56 E. faecalis FMA721 E. faecalis FMA E. faecalis FMA463 E. faecalis FMA E. faecalis FMA E. duransfma8 E. faecium FMA E. casseliflavus FMA108 E. gallinarum FMA E. saccharominimus FMA E. saccharominimus FMA295 Lb. parabuchneri FMA Lb. alimentarius FMA224 W. paramesenteroides FMA W. paramesenteroides FMA W. paramesenteroides FMA246 S. bovis FMA S. macedonicus FMA S. thermophilus FMA S. thermophilus FMA854 S. thermophilus FMA S. thermophilusfma S. thermophilus FMA808 S. thermophilus FMA S. thermophilus FMA S. thermophilus FMA S. thermophilus FMA617 Ln.mesenteroides FMA Lc. garviae FMA395 Lc. garvieae FMA809 Lc. garvieae FMA Lc. lactis FMA Lc. lactis FMA Lc. lactis MOB4 21

22 Distribuzione speciograficadurante le varie fasi di lavorazione 22

23 Profili RAPD dominanti S. thermophilus da caglio da starter 23

24 Evoluzione di ph e TTA delle cagliate 24

25 Studio dell evoluzione delle popolazioni lattiche durante la maturazione. dopo la filatura 25

26 Cariche microbiche in fase di maturazione 26

27 Isolamento e caratterizzazione dei batteri lattici durante la maturazione 27

28 Dendrogramma dei profili RAPD dominanti 30 profili RAPD 28

29 Identificazione dei batteri lattici durante la maturazione 29

30 Persistenza dei BL dei biofilmdurante la maturazione Confronto dei profili RAPD dei BLNS isolati dalla tina e di quelli isolati durante la maturazione dei soli formaggi ottenuti con la tecnologia tradizionale M 30 d 60 d 120 d TA, TB TA, TB TA, TB TA, TB TB n.f. TA, TB n.f. n.f. M Lines: 1, E. faecalis FMA721; 2, E. gallinarum FMA288; 3, E. casseliflavus FMA

31 Analisi chimico-fisiche dei formaggi durante la maturazione 31

32 Analisi discriminante canonica 32

33 CONCLUSIONI (Caciocavallo Palermitano) - La tina analizzata è risultata microbiologicamente sicura e ricca di batteri lattici starter e non-starter con la dominanza di vari ceppi di S. thermophilus - Alcuni ceppi di S. thermophilus sono stati trovati a livelli dominanti durante tutta la fermentazione delle cagliate della lavorazione tradizionale (autoctoni) - Alcuni enterococchi identificati nei biofilm sono stati ritrovati durante la maturazione dei formaggi tradizionali, evidenziando il ruolo decisivo della tina anche per la fase di maturazione del Caciocavallo Palermitano 33

34 LAVORI IN CORSO (Caciocavallo Palermitano) - Species proportion, strain composition and technological characteristics of the lactic acid bacterial biofilms of the wooden vats used to produce traditional cheeses - Production of Caciacavallo Palermitano cheese in standard conditions using S. thermophilus and BLNS strains of wooden vat origin 34

35 Vasteddadella valle del BelìceDOP (lavori svolti) 35

36 36

37 Vasteddadella valle del BelìceDOP (lavori in corso) 37