Approfondimento I probiotici

I probiotici

I probiotici sono definiti dalla FAO/OMS come microrganismi vivi che, somministrati in adeguata quantità, apportano un beneficio alla salute dell’ospite. Il Ministero della Salute riprende la definizione della FAO/OMS aggiungendo un riferimento agli integratori alimentari: i probiotici sono microrganismi vivi e vitali che conferiscono benefici alla salute dell’ospite quando consumati in adeguate quantità, come parte di un alimento o di un integratore. La funzione benefica dei probiotici è rappresentata dal mantenimento dell’equilibrio tra le varie componenti del microbiota intestinale, che svolge funzioni di nutrimento e di protezione, digestive, immunitarie e antimicrobiche. La definizione “microbiota intestinale” da diversi anni ha sostituito la vecchia denominazione “microflora” e si riferisce alla componente microbica dell’ecosistema intestinale. La sua composizione è estremamente complessa, comprendendo batteri, virus, lieviti. I batteri del microbiota hanno una funzione protettiva, prevenendo la colonizzazione di batteri patogeni. La selezione e la caratterizzazione dei batteri utili a ripristinare e rafforzare questa funzione di protezione, porta a ottenere i batteri probiotici che possono essere utilizzati come componente funzionale negli alimenti o direttamente come integratori. Un componente funzionale è un ingrediente dell’alimento funzionale che ha la proprietà di essere attivo (funzionale), per cui capace di dare un beneficio a chi lo consuma, aldilà del valore nutrizionale di base dell’alimento.

I probiotici, essendo batteri vivi che devono essere consumati come tali, naturalmente sono nemici della cottura; quindi, pensando di ideare un alimento funzionale probiotico, bisogna pensare a un alimento che non deve essere sottoposto a cottura. Infatti, gli alimenti funzionali probiotici più diffusi sono alimenti del settore lattierocaseario (yogurt, latti fermentati, formaggi, gelato, ecc.). Molti altri settori (dolciario, bevande, ortofrutticolo) si sono interessati all’introduzione dei probiotici in matrici alimentari, con l’intento di mantenere intatta la vitalità dei microrganismi nel processo di produzione e nella shelf-life del prodotto. Si stanno utilizzando strategie come la scelta di matrici alimentari appropriate, ad esempio il cioccolato, metodi di incapsulamento del probiotico, come pellicole edibili di alginato, sistemi di inserimento adeguati alla tipologia dell’alimento, come l’utilizzo di tappi dispensatori nelle bevande da attivare prima del consumo.

Ampiamente diffusi nell’alimentazione funzionale sono anche i prebiotici, che sono dei substrati, cioè dei componenti alimentari che giungono all’intestino crasso non digeriti e qui vengono utilizzati dai batteri del microbiota. La caratteristica del prebiotico è quella di essere selettivo, promuovendo la crescita e la produzione di metaboliti da parte di specifici gruppi batterici, che generano effetti benefici per la salute dell’ospite. Questi composti possono essere polisaccaridi complessi, polifenoli e acidi grassi introdotti con la dieta.

Si parla infine di sinbiotici (dall’inglese synbiotic) quando probiotici e prebiotici vengono usati in combinazione per ottenere in sinergia un risultato benefico dato dai vantaggi portati delle singole componenti. La combinazione deve essere pensata con un microrganismo probiotico che sappia utilizzare quel particolare substrato. VIDEOLEZIONE

CLASSE CAPOVOLTA

A casa: guarda la videolezione sul libro digitale e schematizza i contenuti in una mappa concettuale. Puoi realizzare la mappa sul quaderno o sul libro digitale cliccando l’icona Mappe nella barra laterale: il libro digitale ti permette di aggiungere alla mappa risorse tratte dal web o dal tuo computer, link e note audio. In classe: esponi al resto della classe quando appreso, a partire dalla mappa concettuale. Con l’aiuto dell’insegnante, analizza il tuo elaborato evidenziando punti di forza e di debolezza. I probiotici

Quali sono i principali batteri di interesse alimentare

Esistono ordini e famiglie di batteri che comprendono specie di interesse nel settore alimentare per le loro caratteristiche positive oppure, al contrario, per il loro coinvolgimento in infezioni e tossinfezioni alimentari.

Famiglia Enterobacteriaceae

L’habitat naturale degli enterobatteri è l’intestino umano e animale; sono comunque diffusi largamente anche nell’ambiente (suolo, acqua, aria e piante). La loro morfologia è quella di bacilli. Gli enterobatteri vengono utilizzati come

indicatori di processo a cui gli alimenti

vengono sottoposti, come ad esempio trattamenti in grado di controllare i microrganismi patogeni, trattamenti termici, utilizzo di conservanti, fermentazioni. La loro presenza indica di solito, la non

corretta applicazione del trattamento

durante il processo di produzione. Ne ricordiamo alcuni: Escherichia coli, Proteus spp., Salmonella spp., Shigella spp., Yersinia enterocolitica. Per gli aspetti relativi alla patogenicità di alcune di queste specie si rimanda alle pp. 446 e seguenti del volume B.

Ordine Lactobacillales

Questo gruppo comprende batteri che si trovano come componenti del microbiota intestinale umano e animale, e anche negli alimenti. Tra i batteri lattici possiamo ricordare i Lactobacillus, di forma bastoncellare, che vengono classificati come omofermentanti, se producono solamente acido lattico, o eterofermentanti, quando i prodotti del metabolismo sono CO2, etanolo e/o acido acetico, e non solo acido lattico. Appartengono a questo gruppo i batteri che si trovano nel latte, nel formaggio e nello yogurt. Alcuni di essi possono provocare un’alterazione dei prodotti carnei e di alcune bevande (birra, vino, succhi di frutta). Alcune specie di lattobacilli vengono utilizzate per la panificazione, poiché sono delle componenti importanti di quello che viene chiamato lievito naturale. Ricordiamo inoltre: • Pediococcus: cocchi (forma tondeggiante) omofermentanti che insieme ad altri batteri lattici, come Lactobacillus e Leuconostoc, partecipano alla

fermentazione del cavolo nella

produzione dei crauti. Hanno un ruolo importante nella stagionatura di alcuni formaggi. Tuttavia, possono essere contaminanti nel vino e nella birra, dove provocano alterazioni; • Streptococcus: le proprietà di questi cocchi, come lo S. thermophilus e lo

S. lactis, vengono utilizzate nelle bevande fermentate, compreso lo yogurt, e nella produzione di formaggi. La presenza di streptococchi di origine fecale nelle materie prime o negli alimenti è considerata indice di scarse condizioni igieniche durante i processi di produzione; • Leuconostoc: cocchi ovoidali, alcuni ceppi sono coinvolti nel deterioramento, con produzione di gas, di alimenti refrigerati sottovuoto. Altri, capaci di produrre sostanze antimicrobiche, sono utilizzati come bioconservanti negli alimenti.

Famiglia Staphylococcaceae

Questa famiglia comprende batteri a forma di cocchi disposti singolarmente, a coppie o in gruppi di cellule a forma di grappolo. Sono largamente presenti in natura poiché sono molto resistenti e riescono a sopravvivere in condizioni ambientali avverse. S. carnosus è utilizzato, insieme a lattobacilli e pediococchi, come starter per la fermentazione di prodotti carnei insaccati. La presenza di S. aureus, molto sensibile ai trattamenti per il controllo dei microrganismi patogeni, indica invece scarse condizioni igieniche nella preparazione degli alimenti. Per gli aspetti relativi alla patogenicità degli stafilococchi si rimanda alle pp. 446 e seguenti del volume B. Glossario

Starter

Le colture starter (o di avviamento) sono colture microbiche utilizzate per la produzione di formaggi e di altri alimenti fermentati in genere.

Glossario

Termodurici

Microrganismi capaci di sopportare facilmente le temperature della pastorizzazione, ma incapaci di sviluppare a queste temperature.

Famiglie Bacillaceae e Clostridiaceae

Queste due famiglie raggruppano bacilli sporigeni, quindi capaci di formare spore in situazioni avverse, resistenti ai trattamenti termici. I due generi unici all’interno delle due famiglie sono rispettivamente: · Bacillus: presenti nel suolo, nella polvere e nei prodotti vegetali, possono causare deterioramento degli alimenti perché sono in grado di produrre degli enzimi che degradano carboidrati, proteine e lipidi. B. cereus, è implicato in intossicazioni alimentari, associate a diverse tipologie di alimenti sia di origine animale sia vegetale; · Clostridium: si trovano nel suolo, nell’acqua, negli scarichi fognari e fanno parte del microbiota gastrointestinale umano e animale. Alcune specie sono patogene per la produzione di tossine, tra questi ci sono gli agenti del tetano, del botulismo e della cancrena gassosa.

Alcune specie, a causa della loro attività metabolica, danno origine a gonfiore nei formaggi a lunga stagionatura e in conserve con poca acidità.

Famiglia Propionibacteriaceae

Tra i batteri propionici ricordiamo Propionibacterium, che si trovano nel tratto gastrointestinale e sulla pelle dell’uomo e degli animali. Producono acido propionico, acido acetico e CO2. Alcuni vengono isolati dal latte e dai latticini; la loro capacità di produrre gas è la causa dell’occhiatura tipica dei formaggi come l’Emmental, dove contribuiscono anche a conferire il tipico sapore. In altri formaggi invece possono agire da contaminanti indesiderati provocando gonfiore, sapore e colorazioni anomale (per esempio nel Parmigiano Reggiano o nel Grana Padano).

Famiglia Micrococcaceae

I batteri che appartengono a questa famiglia sopravvivono in ambienti salini e in presenza di zuccheri. Batteri appartenenti al genere Micrococcus vengono trovati nell’epitelio dell’uomo e degli animali. Presentano spesso colori vivaci perché producono carotenoidi, modificando il colore naturale dell’alimento. M. luteus (di colore giallo) è ubiquitario, lo si trova anche in alimenti e bevande lattierocaseari, birra e prodotti fermentati. Alcuni sono termodurici e sono stati isolati da prodotti pastorizzati. Molte specie si trovano nelle salamoie per formaggi dove hanno un ruolo importante nella stagionatura (per esempio il taleggio e il provolone).

Famiglia Pseudomonadaceae

La maggior parte delle specie appartenenti al genere Pseudomonas è in grado di produrre pigmenti fluorescenti. Sono batteri ubiquitari in grado di colonizzare qualsiasi tipo di ambiente (umano, animale, vegetale), suolo e acqua. Alcune specie sono patogene per l’uomo, gli animali e le piante. Alcune hanno un impatto importante nell’industria degli alimenti, dove sono in grado di causare deterioramento di carne, pollame e pesce conservati a basse temperature. In anni recenti, ad esempio, alcuni consumatori hanno denunciato l’acquisto di mozzarelle dalla strana colorazione bluastra, causata da batteri di Ps. aeruginosa, che produce colonie verdi-blu.

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I batteri: realizziamo una mappa concettuale

A casa: organizza in una mappa concettuale le informazioni sui principali batteri di interesse alimentare. Puoi scegliere di: • elaborare una mappa cartacea sul quaderno; • utilizzare il programma Word del computer, inserendo caselle di testo, forme e simboli adeguati; • utilizzare il libro digitale utilizzando la funzione Mappe. In classe: confronta il lavoro con quello svolto dalle compagne e dai compagni. Alla luce di quanto elaborato dalla classe, quale strumento ritieni più efficace per presentare le informazioni in modo chiaro e leggibile? Perché?

Quali sono le principali muffe di interesse alimentare

Le muffe sono largamente distribuite nell’ambiente e sono di grande interesse nel settore alimentare. Sono prevalentemente aerobie, quindi colonizzano gli alimenti con patine superficiali, causando alterazioni di molti prodotti, sia di origine animale sia vegetale. Alcune sono coinvolte nella produzione e maturazione di formaggi e insaccati carnei fermentati. Altre possono essere patogene perché producono negli alimenti delle tossine, le micotossine. Le muffe Aspergilllus producono micotossine, come ad esempio A. flavus che produce aflatossine. Anche le muffe che si trovano sulla superficie di formaggi e insaccati possono essere tossigene, perché penetrando con le ife all’interno dei prodotti, possono determinare la presenza delle micotossine. D’altro canto, altre specie, come A. niger, vengono utilizzate nelle fermentazioni industriali per produrre acido citrico, usato nell’industria alimentare come conservante. Botrytis è una muffa presente in molte varietà di piante; provoca marciume nella frutta, sia in campo che durante lo stoccaggio. Fusarium è associata al marciume di diversi frutti e cereali, diverse specie producono micotossine dannose all’uomo e agli animali. Le muffe Penicillium sviluppano su svariati tipi di substrati: frutta, pane, farina, formaggio, cartoni umidi. P. italicum e P. digitatum sono gli agenti del marciume di aranci e mandarini, il primo, e dei limoni il secondo. Numerose specie di questo genere hanno un ruolo fondamentale nella produzione di formaggi e prodotti carnei: P. camemberti e P. roqueforti per la produzione di Camembert, Brie e Roquefort; P. nalgiovense è usato per migliorare il gusto di salami e prosciutti. Molte specie di Penicillium sono coinvolte nelle produzioni industriali di enzimi e altre macromolecole, nonché di antibiotici. Quali sono i principali lieviti di interesse alimentare

I lieviti sono una categoria di funghi unicellulari. Sono eucarioti di grande interesse nel settore alimentare, presenti in vari ambienti, in prevalenza sulla superficie di frutti e vegetali. • Alcuni sono molto importanti come agenti fermentativi nella produzione di vino, birra, pane e altri prodotti da forno, oltre a essere coinvolti nella produzione di superalcolici ottenuti dalla distillazione dei loro fermentati. • Altre specie sono invece responsabili di alterazioni alimentari. La loro temperatura ottimale di crescita è intorno ai 25-45 °C, ma esistono specie che sono capaci di sviluppare anche alle basse temperature.

Di seguito alcuni esempi di lieviti importanti dal punto di vista tecnologico. • Saccharomyces: è caratterizzato da una attività fermentativa molto energica, dato che riesce a fermentare rapidamente numerosi tipi di carboidrati.

Saccharomyces cerevisiae è il lievito più importante, utilizzato nella maggior parte delle fermentazioni industriali, per la produzione di vino, birra e pane.

È fondamentale anche dal punto di vista scientifico: è la prima cellula eucariota della quale è stato completamente sequenziato il genoma, e costituisce un eccellente modello per studi genetici e molecolari, utilizzato in tutto il mondo scientifico. Glossario

Ife

Sono i filamenti che formano il micelio, ovvero il corpo vegetativo dei funghi (le muffe fanno parte dei funghi). Sono di forma cilindrica allungata e possono essere unicellulari o pluricellulari, uninucleati o polinucleati.

Genoma

Indica l’insieme del patrimonio genetico che caratterizza ogni organismo vivente.

Glossario

Batteriofagi

I batteriòfagi o fagi sono virus che infettano esclusivamente i batteri e sfruttano il loro apparato di sintesi cellulare per effettuare la replicazione virale. L’infezione virale del batterio ne causa la morte per lisi, ossia mediante rottura della membrana plasmatica dovuta all’accumulo della progenie virale nel citoplasma. • Pichia: alcune specie formano delle pellicole sulla superficie di sistemi liquidi, per esempio vini e salamoie. • Zygosaccharomyces: questo lievito è responsabile del deterioramento di alimenti con elevata acidità, come salse, ketchup, conserve sotto aceto, mostarde, maionese, condimenti per insalate.

Z. bailii è utilizzato soprattutto in enologia, tollera molto bene alte concentrazioni zuccherine, è resistente a elevate dosi di anidride solforosa e all’alta gradazione alcolica. • Candida: le numerose specie sono coinvolte nel settore alimentare, in processi sia positivi sia negativi. Alcune specie sono molto comuni nelle uve e nei mosti, altre sono coinvolte nella fermentazione di chicchi di cacao, grani di kefir, ecc.

Molte specie sono agenti contaminanti che provocano alterazioni a carico di insaccati, latte e burro e di alimenti a elevato contenuto in sale o zucchero.

Quali sono i principali virus di interesse alimentare

Un importante pericolo biologico (equivalente alle tossinfezioni provocate da batteri e funghi) è rappresentato dalle infezioni virali dovute alla trasmissione dei virus mediante gli alimenti (si rimanda alle pp. 446 e seguenti del volume B). Sempre in ambito alimentare, un altro aspetto legato ai virus è il loro utilizzo come bioconservanti, per esempio nel settore di produzione di alcuni alimenti pronti all’uso. Questo impiego è legato a una particolare tipologia di virus, i batteriofagi o fagi (mangiatori di batteri). Si tratta di virus che infettano i batteri, ma non l’uomo. Nel 2006, negli Stati Uniti, la Food and Drug Administration (FDA) ha approvato un nuovo approccio per prevenire la listeriosi, provocata da Listeria monocytogenes: l’utilizzo di batteriofagi (come conservanti) nel trattamento degli affettati già pronti e della carne in scatola, alimenti che sono a rischio di contaminazione da parte di questo batterio. Il metodo non è rischioso perché i batteriofagi attaccano solo la Listeria e non il consumatore. I batteriofagi tuttavia hanno un ruolo negativo se vanno a contaminare le colture batteriche starter implicate nelle produzioni industriali: si tratta di un problema molto sentito specialmente nel settore lattiero-caseario, dove una contaminazione da fagi può causare il fallimento dell’acidificazione che porta alla produzione di yogurt e di formaggi, provocando gravi danni e perdita della produzione del prodotto finale.

Il fago si attacca alla cellula batterica. Il fago inietta il DNA. Il DNA fagico induce la cellula ospite a produrre altro DNA fagico e proteine. Si producono nuovi fagi.

La cellula si rompe (lisi) e libera nuovi fagi.