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1 Hai scaricato questo articolo dal portale di Filiera AQ LEGGI GRATUITAMENTE ALTRE NOTIZIE SU: ISCRIVITI ALLA NOSTRA NEWSLETTER

2 Insilati funzionali con i fermenti lattici L associazione di L. acidophilus e L. plantarum in uno starter per silomais permetterebbe la moltiplicazione nell insilato e la colonizzazione del tratto digerente. Con indubbi vantaggi per gli animali l L insilato può avere un valore doppio: nutritivo e nutraceutico mento fermentato vivo, ancora più digeribile e salutare del latte fresco. Ciò non sorprende, se pensiamo che le fermentazioni utili sfruttate in campo alimentare avvengono anche nel rumine e nell intestino, essendo sostenute dagli stessi benefici fermenti. Questi speciali microrganismi, quali sono appunto i fermenti lattici (lactic acid bacteria, o Lab), si sono adattati a crescere tanto nell alimento come nel tratto digerente degli animali, con il quale convivono in un rapporto di reciproca convenienza (simbiosi). Così la Scienza medica ha verificato che gli alimenti ricchi di Lab e dei loro prodotti di fermendi ALBERTOGIARDINI* PIEROVIGEZZI* Ènoto che i fermenti lattici di gran lunga più utilizzati come starter acidificanti per insilati sono ceppi della specie Lactobacillus plantarum. Ed è noto che altri lattobacilli, per esempio alcuni ceppi della specie Lactobacillus acidophilus, sono largamente utilizzati come probiotici, sia in ambito zootecnico/ *Csl, Centro sperimentale del latte, di Telo Buon Persico(Lodi) veterinario che in ambito alimentare e farmaceutico umano. Non altrettanto noto, invece, è che l utilizzo di una specie lattica può essere esteso in relazione alle caratteristiche del ceppo di cui si dispone (notare che il ceppo, nell ambito di una data specie microbica, definisce diverse caratteristiche attitudinali che possono mancare in altri ceppi). Così alcuni ceppi di origine intestinale, tipicamente probiotici, sono vantaggiosamente impiegati anche come starter in specifiche fermentazioni alimentari. Viceversa, ceppi che tradizionalmente fungevano da starter fermentanti, sono inclusi anche in preparati probiotici. Questa premessa pone quesiti interessanti se pensiamo a uno starter per l insilato. Ci si chiede, in particolare, se è possibile coniugare ceppi dil.plantarum e dil. acidophilus in un nuovo preparato starter per insilati e quali vantaggi si otterrebbero da tale associazione. LAB IN CIBI MEDICINA La fermentazione lattica è una trasformazione alimentare che non solo migliora la conservabilità, l appetibilità e la digeribilità del prodotto di partenza, ma che lo arricchisce anche di microrganismi e/o di sostanze utili per l organismo. Se, per esempio, trasformiamo latte in yogurt, otteniamo un ali 30 IZ n. 15 / 2008

3 tazione non sono soltanto cibo, ma talora sono medicina per il tratto gastroenterico. Dopo 2500 anni, dunque, nessuno mette più in discussione la validità del concetto di cibo medicina, già sostenuto dal medico greco Ippocrate nel V secolo a.c. Un concetto che vale sia per l alimentazione umana, sia per l alimentazione animale. Detto questo, appare scontato che un alimento fermentato (yogurt, formaggio, insilato, ecc.) è buono e salutare a patto che la trasformazione sia operata dai fermenti (microrganismi) conformi allo scopo e non da germi impropri. Solo nel primo caso il prodotto fermentato sarà ottimizzato nei suoi parametri di sicurezza igienico sanitaria, di qualità sensoriale e di rendimento energetico di trasformazione. In pratica, ciò significa che le fermentazioni alimentari devono essere necessariamente pilotate con l impiego di adatti starter, cioè di innesti microbici che attivano al più presto le fermentazioni utili e indispensabili, a discapito delle putrefazioni e delle altre fermentazioni dannose. I più modernistarter sono prodotti composti da uno o più ceppi microbici puri, selezionati allo scopo che, oltre ad avere una specifica funzione tecnologica, possono conferire uno speciale valore funzionale (ovvero, di promozione della salute) al prodotto fermentato. Un esempio sono gli starter che servono a produrre gli yogurt probiotici. I Lab si distinguono per la TECNICA Tab. 1 Rendimento fermentativo (perdita di sostanza secca, in % dei tre gruppi di lattobacilli e dei lieviti Microrganismi OMOFERMENTANTI OBBLIGATI (OMOLATTICI)* Fermentano il glucosio e altri esosi in acido lattico, ma non i pentosi Esempio: L. acidophilus (1 glucosio + 2 ADP = 2 lattato + 2 ATP) Perdite ETEROFERMENTATI FACOLTATIVI Fermentano il glucosio e altri esosi in acido lattico (via omolattica). Fermentano i pentosi in acido lattico e acido acetico e/o etanolo. Esempio: L. plantarum (1 glucosio + 2 ADP = 2 lattato + 2 ATP) 0 ETEROFERMENTATI OBBLIGATI (ETEROLATTICI)** Fermentano sia gli esosi che i pentosi in acido lattico, acido acetico e/o alcol, più eventualmente gas (CO2) Esempio: L. brevis (1 glucosio + 1 ADP = 1 lattato + 1 etanolo + 1 CO2 + 1 ATP) (3 fruttosio + 2 ADP = 1 lattato + 1 acetato + 2 mannitolo + 1 CO2 + 2 ATP) LIEVITI In assenza di ossigeno, i lieviti fermentano gli zuccheri in etanolo e gas (CO2) Esempio: Saccharomyces spp. (1 glucosio + 2 ADP ] 2 etanolo + 2 CO2 + 2 ATP) 48,9 * la via omolattica è il processo fermentativo più redditizio, che comporta l'acidificazione più rapida e la migliore resa di trasformazione. ** i lattobacilli eterolattici crescono lentamente e sono i meno acidificanti (ciò comporta il rischio di crescita dei clostridi). La produzione di gas (CO 2 ) determina forti perdite di zuccheri (sostanza secca/energia). ACIDOPHILUS E PLANTARUM A CONFRONTO Quando si usa un lattobacillo comestarter è importante sapere se si tratta di una specie omofermentante vera (omolattica), eterofermentante (eterolattica), o eterofermentante facoltativa. L. acidophilus è una specie omolattica: ciò significa che fermenta gli zuccheri esosi (con 6 atomi di carbonio, il glucosio, in particolare) producendo acido lattico, ma non fermenta i pentosi (xilosio, arabinosio, ribosio, ecc.) e non produce gas (CO 2 ). Nella fermentazione omolattica, la resa energetica (Atp) è doppia che nella fermentazione eterolattica e quindi, nelle condizioni ottimali, i Lab omofermentanti si moltiplicano più rapidamente degli eterofermentanti e non dissipano energia (zuccheri) in gas.l.acidophilus cresce tra 27 e 52 C, con un ph ottimale di 5,5 ed ha un forte potere acidificante. Alcuni ceppi dil.acidophilus hanno un ruolo di primo piano nel mantenimento di una microflora intestinale equilibrata e quindi della salute del tratto gastrointestinale. L. plantarum è invece un lattobacillo eterofermentante facoltativo: si comporta cioè da omolattico rispetto agli esosi, ma fermenta anche i pentosi in acido lattico, acido acetico ed altri acidi organici. Cresce di norma tra 15 e < 45 C ed ha un forte potere acidificante. Ha un elevato grado di adattabilità: infatti, oltre che sulla superficie dei vegetali, i ceppi di L. plantarum si ritrovano negli insilati, nel tratto gastroenterico e genitale degli animali, nelle carni refrigerate, nei formaggi. Si noti che L. plantarum, rispetto a L. acidophilus, si moltiplica anche in condizioni di temperatura inferiore e di minore A w (0,91 vs. 0,93; A w : acqua libera ).l loro ubiquitarietà. Sono generalmente batteri acidofili e acido tolleranti, e molte specie di Lactobacillus possono sopportare un ph di 3,5. LAB SU FORAGGI E INSILATI L associazione tra i LAB e l organismo ospitante, vegetale o animale, è tipicamente vantaggiosa per entrambi. Ad esempio, le specie di Lab, che fanno parte della microflora epifitica naturale, hanno la funzione di stabilire un controllo dei microrganismi parassiti del vegetale, grazie alla nota capacità di produrre acidi organici, batteriocine e composti fungicidi (Holzer et al., 2003). Recentemente sono stati isolati dai foraggi alcuni ceppi di Labinibenti i clostridi e le listerie ,8 IZ n. 15 /

4 mo ignorare il fatto che le diverse specie di Lab, all interno di questo ciclo, si sono specializzate a vivere e a moltiplicarsi in ambienti preferenziali. Così la specie Lactobacillus plantarum ha come habitat d elezione la superficie del vegetale, mentre la specie Lactobacillus aci l A livello di tratto gastroenterico, L. acidophilus può alleviare l acidosi ruminale della vacca (Ott et al., 2001) e altri ceppi inibenti le muffe (Magnusson et al., 2003). Naturalmente, si tratta spesso degli stessi LAB epifitici che, moltiplicandosi successivamente nel foraggio insilato, lo fermentano, lo acidificano e ne permettono la conservazione. E sono perciò gli stessi Lab che l animale ingerisce e che possono colonizzarne beneficamente il rumine (Weinberg, 2004) e, ancor più, l intestino. Una parte di questi microrganismi, ora divenuti abitatori intestinali, viene quindi espulsa con le feci, può contaminare la cute (e quindi anche la mammella e il latte) dell animale e può ritornare sulla superficie dei foraggi, per ricominciare lo stesso ciclo vitale oro fecale (bocca feci bocca). Detto questo, non possiadophilus predilige l habitat gastroenterico, che è più caldo umido e più ricco di nutrienti del precedente. Ciò significa che ogni habitat seleziona le specie lattiche in base alle loro proprietà attitudinali. Insomma, a parità di ciclo vitale oro fecale, la scelta di un habitat è una questione di adattamento della specie lattica. Ma non solo. Infatti nell ambito di una stessa specie possono coesistere sottospecie, biotipi e/o ceppi che si diversificano per capacità di adattamento ad habitat differenti, oltre che per svariate altre proprietà. Se procede nel modo do 32 IZ n. 15 / 2008

5 vuto, la fermentazione spontanea del foraggio insilato è dovuta ai Lab epifitici (specie lattiche selvagge ). Come è noto, tuttavia, non sempre la fermentazione spontanea procede bene: ovvero, la competizione tra microrganismi utili (Lab) e microrganismi dannosi (alterativi, o patogeni, o tossigeni) presenti nel prodotto fresco, che dovrebbe rapidamente concludersi con la supremazia numerica dei primi sui secondi, ha un esito diverso. Un esito che noi possiamo influenzare giocando su 3 fattori chiave: il foraggio, la tecnologia (dal campo al silo) e i microrganismi. RISCHI MINORI CON UNO STARTER Considerando qui il solo fattore microbiologico, basti ricordare che l insilato deve essere prodotto igienicamente. Questo significa insilare un foraggio favorevolmente contaminato, ovvero, che presenta cariche basse di microrganismi dannosi/patogeni e cariche elevate di Lab (lattobacilli e altri fermenti lattici). Ma a questo punto ci si può domandare se i Lab epifitici, cioè quelli presenti naturalmente sui foraggi, siano sempre quelli più adatti all insilamento. Il numero di Lab epifitici, molto basso sul vegetale in campo (poche centinaia di Ufc/cm 2 ), può comunque aumentare dopo la trinciatura in quanto il contatto coi succhi cellulari determina I LAB EPIFITICI SONO I PIÙ ADATTI? Per rispondere, prendiamo atto dei tre punti che seguono: Sui foraggi, la popolazione di Lab è costituita per il 70 80% da specie eterofermentanti (quali Lactobacillus brevis, L. buchneri, L. fermentum, L. reuteri, Leuconostoc mesenteroides), ovvero poco acidificanti e quindi non ottimali ai fini della fermentazione (Dellaglio, 1987; Fenton, 1987). La tabella 1 mostra le perdite di sostanza secca quando gli zuccheri sono fermentati dai tre gruppi lattobacillari. Si noti che le perdite sono dovute alla produzione di CO 2. In questo caso, infatti, gli zuccheri vengono parzialmente trasformati in gas (come confronto sono riportate le perdite provocate dai lieviti, che notoriamente sono gli agenti una prima, parziale, rianimazione delle cellule stressate. Le specie di Lab che potranno dominare durante la fase di fermentazione dipende principalmente dal foraggio (A w, contenuto e tipo di zuccheri solubili), dalla temperatura e dalle caratteristiche dei ceppi microbici presenti (competitività per l uti delle fermentazioni che danno notevole spumeggiamento ). I Lab epifitici possono trovarsi sul foraggio in stato di stress (tecnicamente viable but nonculturable cell Vbnc, cellule vitali ma non coltivabili) (Müller e Seyfarth, 1997). Si tratta di cellule danneggiate (dal sole, dal vento, dagli sbalzi termici, ecc.), non pronte a moltiplicarsi, mentre, al contrario, nell insilato serve un avvio molto precoce della fermentazione lattica. I Lab epifitici possono essere infetti da fagi (virus), in forma manifesta o latente: in questo caso si tratta di cellule Lab malate, che muoiono in fase di replicazione, mentre, ovviamente, servono cellule Lab non infette, ovvero sane. l IZ n. 15 /

6 Tab. 2 Sostanze antimicrobiche prodotte dall'associazione di L. plantarum e di L. acidophilus nell'insilato e loro potenziale efficacia. Sostanze antimicrobiche ACIDI ORGANICI ATTIVI A LARGO SPETTRO: * Ac. lattico * Ac. acetico * Ac. formico ACIDI ORGANICI ATTIVI CONTRO I FUNGHI: * Ac. benzoico * Ac. 3 idrossidecanoico * Ac. 3 fenillattico DIACETILE (dai citrati) PEROSSIDO DI IDROGENO (in presenza di O2) lizzo dei nutrienti, velocità di moltiplicazione sul substrato specifico, acido tolleranza). Insomma, data questa naturale variabilità, è evidente che non ci si può affidare ai soli Lab epifitici. L ideale sarebbe invece inoculare il foraggio insilato con una dose di rinforzo (0,5 1,0 x 10 6 Ufc/g) di Labstarter vitali, non infetti da fagi, prontamente in grado di moltiplicarsi con rapidità e fortemente acidificanti. Quando i fermenti lattici producono rapidamente elevate quantità di acidi organici (lattico, acetico e diversi altri), vengono inibiti sia i batteri sporigeni (clostridi), sia i coliformi, sia i funghi (lieviti e muffe) (Muck, 1988). Efficacia contro: batteri Gram + batteri Gram lieviti muffe lieviti muffe batteri Gram + batteri Gram batteri Gram + batteri Gram lieviti muffe virus e fagi BATTERIOCINE batteri Gram + (Fonti: Schnürer e Magnusson, 2005; Broberg et al., 2007) svezzamento del vitello (Suárez et al., 2007), oltre che nel ruminante e nel monogastrico (Borin, 2005), consideriamo i quattro punti seguenti: Lactobacillus acidophilus è un Lab omofermentante stretto ed è un ottimo acidificante, che può crescere anche negli insilati e perdurarvi a lungo, insieme agli altri lattobacilli (Moon et al., 1981). Nell insilato, un pool di ceppi di L. plantarum e di L. acidophilus può garantire una migliore adattabilità dello starter alle variabili condizioni intrinseche (tipo e composizione del foraggio, presenza di fagi) ed estrinseche (temperature da primaverili ad autunnali) che possono presentarsi, oltre che un migliore controllo delle flore alteranti, patogene e tossigene, non sporigene e sporigene, come mostra la tabella 2. L attività mutualistica dei due lattobacilli renderebbe quindi possibile un elevata qualità e sicurezza sanitaria del foraggio fermentato, oltre che una migliore stabilità. Ma attenzione: l attività di L. acidophilus prosegue successivamente all ingestione dell insilato, nel tratto gastroenterico dell animale.a livello di tratto gastroenterico, L. acidophilus può stimolare l avvio della funzione ruminale del vitello, ridurre la metanogenesi e alleviare l acidosi ruminale della vacca (Krehbiel et al., 2003). Nell intestino, l effetto barriera nei confronti delle salmonelle, dei clostridi, di E. coli O157:H7 e di altri L. ACIDOPHILUS NEGLI INSILATI E NEL RUMINE Quali sono le proprietà che rendono interessante l associazione di L. acidophilus e di L. plantarum nell insilamento? Premesso che gli insilati possono essere utilizzati vantaggiosamente in fase di l Un pool di ceppi di L. plantarum e di L. acidophilus può garantire una migliore adattabilità dello starter alle variabili intrinseche ed estrinseche 34 IZ n. 15 / 2008

7 patogeni, favorisce la normalizzazione delle fermentazioni e lo stato di guthealth (igiene digestiva, sanità della mucosa), migliorando l assimilazione dei nutrienti e regolarizzando l evacuazione e la consistenza fecale. Questi benefici si ripercuotono, in definitiva, sullo stato di salute del bestiame e sulla quantità e sicurezza della produzione zootecnica (carne e latte). Oltre a ciò, la riduzione dei patogeni nelle feci innalza il grado di sicurezza sanitaria dei prodotti zootecnici (Chaucheyras Durand et al., 2006). In pratica, una serie di sperimentazioni scientifiche attesta che la somministrazione di L. acidophilus, purché prolungata nel tempo e a dosaggi sufficienti (da ca a ca Ufc/capo/giorno), aiuta a ricomporre l ecosistema microbico gastrointestinale del pre ruminante e del ruminante, fornendo concreti risultati in termini sanitari e zootecnici. Colenbrander et al (1988), ad esempio, notavano che il consumo di un insilato inoculato con L. acidophilus poteva incrementare del 7% l Ica foraggio/latte. Si tenga poi presente che i trattamenti antibiotici possono sconvolgere l equilibrio dell ecosistema microbico gastroenterico: ciò rende implicito l intervento con microrganismi (fermenti) in grado di ripristinarlo. Per concludere, consideriamo gli aspetti di valutazione di un insilato, ovvero gli obiettivi che l allevatore deve raggiungere, essi sono: l aspetto igienico sanitario (basso contenuto di germi patogeni, di spore, di NH 3, di tossine), l aspetto organolettico/appetibilità (ph non eccessivamente basso, scarso contenuto di acido butirrico), l aspetto nutrizionale (salvaguardia del contenuto di UF e proteine), l aspetto funzionale/ sanitario (nuovo concetto di insilato medicina ). I primi tre obiettivi sono senz altro raggiunti con una buona tecnologia di coltivazione, raccolta e insilamento del foraggio, associata all insemenzamento di Lab starter selezionati, non stressati. Il numero di Ufc e i ceppi di fermenti lattici devono essere adeguati al substrato foraggero (tipo, qualità). L ultimo aspetto è, come si capisce, molto importante, benché ad oggi non abbia ottenuto l attenzione che merita. È nostro parere che tutti e quattro gli obiettivi sono raggiungibili accoppiando la tecnologia con uno starter contenente ceppi di L. plantarum di origine foraggera e ceppi di L. acidophilus di origine gastrointestinale, adatti a moltiplicarsi nell insilato e a colonizzare il tratto gastroenterico dell animale in numero rilevante. La letteratura scientifica, nonché alcuni test preliminari condotti in vitro, ci confortano sulla possibile validità di questa scelta. Nuovi orizzonti si potrebbero aprire nel campo degli insilati, sulla scia di quanto è avvenuto nel settore degli alimenti funzionali e nutraceutici umani, a iniziare dagli yogurt probiotici. l IZ n. 15 /