HomeInnovazioneProbiotici antimicrobici nella pasta. Uno studio del CNR

Probiotici antimicrobici nella pasta. Uno studio del CNR

Il CNR con l’Università degli Studi di Bari-Aldo Moro e Food Safety Lab s.r. ha sviluppato il metodo clean label per l’allungamento della shelf-life e il miglioramento della sicurezza e della qualità della pasta fresca tramite l’aggiunta di probiotici antimicrobici e la modifica dei protocolli di confezionamento. Lo studio contribuisce a ridurre lo spreco alimentare.

Deperibilità della pasta fresca

La pasta fresca è un prodotto alimentare deperibile a causa dell’elevato contenuto di umidità, dell’aw (water activity) e del contenuto di sostanze nutritive che portano ad attività metaboliche microbiche, che compromettono la sicurezza e le caratteristiche sensoriali del prodotto finale.

Probiotici antimicrobici per prolungare la shelf-life della pasta

Il metodo, valutato in un pastificio pugliese su trofie fresche, consiste nella modifica del confezionamento in atmosfera modificata: MAP innovativa (40:60 CO2: N2) e film plastico sperimentale, e l’aggiunta nella semola di batteri lattici (LAB) bio-protettivi (Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei, Bifidobacterium spp. e Bacillus coagulans).

Gli effetti delle colture bioprotettive sulle proprietà fisico-chimiche, microbiologiche, sulle proteine e sui composti organici volatili (VOC) sono stati analizzati fino alla fine della conservazione e oltre, e si è visto che possono controllare il deterioramento dell’alimento e il microbiota alimentare associato alla pasta fresca durante la conservazione grazie ai loro antimicrobici e/o ai loro prodotti di fermentazione in modo sinergico.

La composizione dei gas e del MAP sperimentale, inoltre, influenzano positivamente le caratteristiche della pasta fresca evitando cambiamenti nelle loro principali proprietà chimiche, consentendo una conservazione di 120 giorni in refrigerazione (guadagnando 30 giorni di shelf-life) (1).

Clean label e bionconservazione

Per mantenere la sicurezza microbica e la qualità della pasta fresca si ricorre all’uso di conservanti chimici e composti batteriostatici (es. sorbato di potassio o benzoato di sodio), autorizzati dalle vigenti normative alimentari (reg. UE 1129/2011), nonostante in letteratura siano riferiti dubbi su possibili effetti negativi per la salute dell’uomo.

L’alternativa all’uso di conservanti sintetici per prolungare la shelf-life del prodotto (90-120 giorni) consiste nell’utilizzo di approcci clean-label tra cui il confezionamento in atmosfera modificata (MAP) e la bioconservazione, che utilizza colture bioprotettive (BCs) o loro antimicrobici e prodotti di fermentazione, come batteriocine e acidi organici, per ridurre la crescita di microrganismi che sopravvivono ai trattamenti termici, mantenere le proprietà organolettiche tradizionali e garantire la qualità igienica dei prodotti alimentari.

Prospettive di utilizzo dei LAB

I batteri lattici (LAB) sono considerati QPS (Qualified Presumption of Safety—EU) e GRAS (Generally Recognized as Safe—US), possono essere facilmente introdotti in sistemi di bioconservazione di alimenti e mangimi su larga scala e, poiché non sono geneticamente modificati, non richiedono speciali valutazioni di sicurezza e analisi del rischio. I LAB mostrano molteplici proprietà.

  • Antimicrobici

Durante il processo di crescita e di fermentazione producono una serie di metaboliti ad azione antimicrobica, tra cui le batteriocine.

  • Promotori di salute

Tra le principali proprietà salutistiche: aumento della biodisponibilità dei nutrienti, attività antiossidante, biosintesi di vitamine e degradazione di ingredienti anti-nutrizionali. Alcuni studi, indicano un effetto positivo dei LAB sul contenuto di vitamina C.

Alcuni ceppi di LAB presentano proprietà probiotiche, hanno un impatto favorevole sulla riduzione dei livelli di colesterolo nel sangue e sul suo metabolismo e possono contribuire alla riduzione del rischio di carcinogenesi e alla stimolazione del sistema immunitario (2).

  • Antimicotici

L’attività dei LAB inibisce lo sviluppo di funghi filamentosi negli alimenti fermentati tramite l’azione dei loro metaboliti che contribuiscono al deterioramento dell’integrità della membrana cellulare e all’assorbimento degli aminoacidi da parte dei funghi (3).

I funghi filamentosi causano sia all’industria alimentare che all’agricoltura problemi di contaminazione di alimenti, mangimi e malattie delle colture, contribuendo a gravi perdite economiche e sprechi alimentari.

La multinazionale Danisco ha sviluppato la HOLDBACKTM Protective, Culture, sfruttando due brevetti sui LAB: i batteri antimicotici utilizzati in questo prodotto hanno uno specifico effetto inibitorio su lieviti e muffe e sono stati progettati per l’uso in prodotti lattiero-caseari freschi fermentati.

  • Azione antagonista alle micotossine

Le micotossine si riscontrano nei cereali e derivati, possono essere trovate in ortaggi e frutta ma anche nei prodotti animali alimentati con mangimi contaminati, come il latte o la carne.

Sono stati fatti dei tentativi per eliminare o ridurre il livello di contaminazione delle colture da micotossine con metodi fisici e chimici, tuttavia, comportano un rischio di deterioramento della sicurezza per la salute e una riduzione del valore nutrizionale. Per questo motivo, si sono utilizzati microrganismi antagonisti per disintossicare cereali e lieviti. Numerosi autori evidenziano un’elevata efficienza dei LAB nel neutralizzare le micotossine dagli alimenti (4).

  • Uso di LAB contro gli agenti patogeni di origine alimentare

È stato dimostrato l’effetto inibitorio dei LAB nei confronti dello sviluppo di patogeni di agenti patogeni di origine alimentare, come Salmonella spp. (5), Listeria monocytogenes (6) ed Escherichia coli (7).

  • Ulteriori applicazioni industriali

I LAB hanno anche importanza industriale, sono infatti utilizzati per la fermentazione di cibi e bevande, per la formazione di aromi, per la produzione di ingredienti aggiuntivi, batteriocine ed esopolisaccaridi. I LAB possono anche essere utilizzati per produrre prodotti chimici, tra cui acido lattico, polioli e vitamine del gruppo B.

Conclusioni

La biopreservazione basata sull’uso dei LAB può aprire molte applicazioni atte non solo a ridurre gli sprechi alimentari attraverso l’aumento della shelf-life ma anche a migliorarne la qualità, la sicurezza alimentare e il potere salutistico.

Giulia Pietrollini

Note

(1) Marzano M, Calasso M, Caponio G, Celano G, Fosso B, De Palma D, Vacca M, Notario E, Pesole G, De Leo F, De Angelis M. (2022). Extension of the shelf-life of fresh pasta using modified atmosphere packaging and bioprotective cultures. Front. Microbiol., Sec. Food Microbiology https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.1003437

(2) Dunne, C.; O’Mahony, L.; Murphy, L.; Thornton, G.; Morrissey, D.; O’Halloran, S.; Feeney, M.; Flynn, S.; Fitzgerald, G.; Daly, C.; et al. In vitro selection criteria for probiotic bacteria of human origin: Correlation with in vivo findings. Am. J. Clin. Nutr. 2001, 73, 386s–392s.

(3) Perczak, A.; Goli ´ nski, O.; Bryła, M.; Wa´skiewicz, A. The efficiency of lactic acid bacteria against pathogenic fungi and mycotoxins. Arch. Ind. Hyg. Toxicol. 2018, 69, 32–45.

(4) Karlovsky, P.; Suman, M.; Berthiller, F.; De Meester, J.; Eisenbrand, G.; Perrin, I.; Oswald, I.P.; Speijers, G.; Chiodini, A.; Recker, T.; et al. Impact of food processing and detoxification treatments on mycotoxin contamination. Mycotoxin Res. 2016, 32, 179–205.

(5) Adetoye, A.; Pinloche, E.; Adeniyi, B.A.; Ayeni, F.A. Characterization and anti-salmonella activities of lactic acid bacteria isolated from cattle faeces. BMC Microbiol. 2018, 18, 96.

(6) Miranda, R.O.; Campos-Galvão, M.E.M.; Nero, L.A. Expression of genes associated with stress conditions by Listeria monocytogenes in interaction with nisin producer Lactococcus lactis. Food Res. Int. 2018, 105, 897–904.

(7) Alakomi, H.L.; Skyttä, E.; Saarela, M.; Mattila-Sandholm, T.; Latva-Kala, K.; Helander, I. Lactic acid permeabilizes gram-negative bacteria by disrupting the outer membrane. Appl. Environ. Microbiol. 2000, 66, 2001–2005.

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Laureata in biotecnologie industriali e appassionata di sviluppo sostenibile, partecipa ai progetti di ricerca di Wiise S.r.l. benefit

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