Innovazione tecnologica e identità degli alimenti tradizionali: preservazione della tipicità e valutazione degli aspetti igienici

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1 Orto Botanico Sala Domenico Lanza PALERMO 19 Settembre 2014 Agricoltura, cibo e salute Innovazione tecnologica e identità degli alimenti tradizionali: preservazione della tipicità e valutazione degli aspetti igienici Luca Settanni Dipartimento Scienze Agrarie e Forestali, Università degli Studi di Palermo 1

2 INNOVAZIONE TRADIZIONE TIPICITA SALUTE 2

3 Processo di FERMENTAZIONE In Microbiologia Alimentare Il termine è utilizzato per indicare un qualunque processo applicato per trasformare una materia prima alimentare in un prodotto finito, grazie all impiego di microrganismi o enzimi microbici La fermentazione rende i cibi più sicuri e stabili rispetto alle materie prime I prodotti finali sono spesso più digeribili ed appetibili dei substrati non processati perché acquisiscono delle caratteristiche organolettiche desiderate 3

4 Microrganismi 4

5 Alimenti fermentati: biotecnologie tradizionali 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 5

6 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 6

7 Fonti storiche vino formaggio birra pane 7

8 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 8

9 Differenziazione degli alimenti fermentati Microrganismi morti Microrganismi vivi Microrganismi allontanati 9

10 I microrganismi di interesse alimentare Microrganismi utili (protecnologici): produzione, conservazione, sicurezza Microrganismi patogeni: infezioni, intossicazioni, tossinfezioni Microrganismi alterativi: modificazioni chimico-fisiche indesiderate 10

11 I microrganismi tra identità e globalizzazione Gli alimenti fermentati prodotti a livello industriale e su larga scala devono avere caratteristiche organolettiche (odori, sapori, texture, aspetto ecc.) costanti I microrganismi di conseguenza devono avere delle performance tecnologiche ripetibili e riproducibili Standardizzazione del prodotto YOGURT 11

12 I microrganismi tra identità e globalizzazione Gli alimenti fermentati prodotti a livello locale, su piccola scala (prodotti di nicchia), sono spesso ottenuti grazie al contributo dei microrganismi autoctoni che conferiscono tipicità ai prodotti. Anche questi possiedono caratteristiche organolettiche (odori, sapori, texture, aspetto ecc.) costanti Tali caratteristiche non si possono riprodurre altrove Prodotto non standardizzato I microrganismi si adattano al meglio alle condizioni di produzione di una determinata zona (condizioni ambientali) agendo su determinati substrati (materie prime) e perché si adattano alle condizioni tecnologiche tradizionali 12

13 Principali formaggi tradizionali prodotti in Sicilia occidentale Vastedda della valle del Belìce DOP Caciocavallo Palermitano Pecorino Siciliano DOP 13

14 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 14

15 Biofilm microbici delle tine 15

16 Schema di produzione del Caciocavallo Palermitano 16

17 Schema di produzione del Caciocavallo Palermitano FERMENTAZIONE MATURAZIONE 17

18 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 18

19 Metodologia Conte in piastra 1 ml 1 ml 1 ml 1 ml 1 ml 10 ml campione 90 ml diluente 1 a diluizione 1/10 (10-1 ) 2 a diluizione 1/100 (10-2 ) 3 a diluizione 1/1.000 (10-3 ) 4 a diluizione 1/ (10-4 ) 5 a diluizione 1/ (10-5 ) 6 a diluizione 1/ (10-6 ) Isolamento dei batteri lattici 19

20 Metodologia Indagine microscopica Raggruppamento fenotipico Identificazione genotipica Tipizzazione genetica: Randomly Amplified Polymorphic DNA (RAPD) 20

21 Studio dell evoluzione delle popolazioni lattiche durante la fermentazione CACIOCAVALLO. fino alla filatura 21

22 Cariche microbiche sulla superficie interna della tina A B D C 22

23 Cariche microbiche in fase di lavorazione 23

24 Isolamento e caratterizzazione dei batteri lattici 1109 di forma coccica, 163 di forma bastoncellare M differenti profili RAPD 34 ceppi 24

25 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 25

26 Studio dell evoluzione delle popolazioni lattiche durante la maturazione CACIOCAVALLO. dopo la filatura 26

27 Dendrogramma dei profili RAPD dominanti 30 profili RAPD 27

28 Persistenza dei BL dei biofilm durante 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 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

29 Vastedda della valle del Belìce DOP Miglioramento della produzione del formaggio Vastedda e produzione durante tutto l anno 29

30 Campioni di Vastedda della valle del Belìce DOP 30

31 Test tecnologici sugli isolati Capacità di acidificazione BATTERI LATTICI Produzione di batteriocine Produzione di DIACETILE 31

32 Applicazione dei ceppi selezionati 32

33 INNOVAZIONE NELLA TRADIZIONE S 33

34 Pecorino Siciliano DOP

35 Miglioramento delle caratteristiche igieniche del Pecorino siciliano DOP Acidificazione dei ceppi autoctoni 35

36 Miglioramento delle caratteristiche IGIENICHE del Pecorino siciliano DOP 36

37 Pane a lievitazione naturale 37

38 Test tecnologici

39 Pane a lievitazione naturale 39

40 INNOVAZIONE NELLA TRADIZIONE Panificazione a livello industriale Lievito naturale 40

41 Altri prodotti alimentari in cui si è applicata innovazione basata su microrganismi selezionati Olive fermentate Vino Salami 41

42 CONCLUSIONI INNOVAZIONE TRADIZIONE MICRORGANISMI 42