Ricerca e prodotti lattiero-caseari: produzione batterica di GABA, molecola “anti-ansia”, in formaggi tradizionali di malga

//Ricerca e prodotti lattiero-caseari: produzione batterica di GABA, molecola “anti-ansia”, in formaggi tradizionali di malga

Ricerca e prodotti lattiero-caseari: produzione batterica di GABA, molecola “anti-ansia”, in formaggi tradizionali di malga

Produzione di formaggio naturalmente arricchito con acido γ-aminobutirrico utilizzando i ceppi lattici di Streptococcus thermophilus 84C e Lactobacillus brevis DSM 32386

Introduzione

Latte e latticini sono una buona fonte alimentare di proteine, minerali e vitamine di alta qualità. A causa della presenza di acidi grassi saturi, alcune persone credono che i latticini possano essere dannosi per la salute, e limitano o eliminano dalla dieta i latticini, specialmente se sono in sovrappeso o predisposti alle malattie cardiovascolari (Rozenberg et al., 2016). Tuttavia, le evidenze osservazionali non supportano l’ipotesi che il grasso da latte contribuisca all’obesità e la sua relazione con l’aumento del colesterolo lipoproteico a bassa densità e lo sviluppo della malattia cardio-vascolare non è ancora chiara (Muehlhoff et al., 2013).

Il GABA è un aminoacido non proteico che agisce da neurotrasmettitore inibitorio nel sistema nervoso centrale dei mammiferi. Il GABA ha dimostrato effetti sulla funzione cerebrale, prevenendo o alleviando ansia, depressione, insonnia, perdita di memoria; stimola il sistema immunitario, previene i processi infiammatori, ipertensione e diabete e regola il metabolismo energetico (Dhakal et al., 2012). Il GABA è naturalmente presente in piccole quantità in molti alimenti vegetali e ad alta concentrazione in prodotti fermentati, in particolare latticini fermentati e salse di soia (Diana et al., 2014). La concentrazione di GABA rilevata in 22 diverse varietà di formaggio italiane variava tra 0,260 e 391 mg/kg (Siragusa et al., 2007), e tra 320 e 6773,5 mg/kg nel formaggio Cheddar (Wang et al., 2010; Pouliot-Mathieu et al., 2013). Diversi autori hanno riportato la capacità dei batteri lattici selezionati (LAB) e dei bifidobatteri di produrre il GABA in vitro dal precursore dell’acido L-glutammico (Siragusa et al., 2007; Li and Cao, 2010; Carafa et al., 2015; Franciosi et al., 2015), e hanno studiato la capacità di produrre GABA di LAB appartenenti a S. thermophilus, L. plantarum, L. paracasei, L. delbrueckii subsp. bulgaricus e Lactococcus lactis in latte vaccino fermentato e yogurt. La concentrazione di GABA rilevata negli ultimi studi variava tra 15 e 5000 mg/kg, anche se il L-glutammato è stato aggiunto al latte prima di iniziare il processo di fermentazione (Siragusa et al., 2007; Lacroix et al., 2013; Nejati et al. , 2013; Linares et al., 2016). Ad esempio, abbiamo riportato la capacità del Lactobacillus brevis BT66 (di seguito DSM 32386) e dello Streptococcus thermophilus 84C isolato dai formaggi alpini tradizionali, per produrre un’alta concentrazione di GABA (Carafa et al., 2015; Franciosi et al., 2015). Nel presente studio, l’ipotesi che entrambi i ceppi (S. thermophilus 84C come starter e L. brevis DSM 32386 come non-starter) sono in grado di produrre GABA nel formaggio e di aumentare la concentrazione di GABA attraverso la maturazione (2, 9, e 20 giorni) è stata testata. L’uso del latte crudo è stato scelto per potenziare la produzione naturale di aminoacidi liberi (incluso il L-glutammato) da attività proteolitica dei batteri residenti nel latte sui peptidi rilasciati dall’azione idrolitica del caglio di vitello sulle caseine (McSweeney, 2004).

A nostra conoscenza, questa è la prima ricerca indirizzata alla produzione di formaggio a latte crudo naturalmente arricchito con GABA, in cui l’effetto di due ceppi produttori di GABA e il tempo di maturazione sono considerati fattori produttivi di GABA.

Abstract

I ceppi di Streptococcus thermophilus 84C isolati dal formaggio Nostrano e Lactobacillus brevis DSM 32386 isolati da formaggio tradizionali di malga sono stati precedentemente segnalati come produttori di acido γ-aminobutirrico (GABA) in vitro. Nel presente studio, la capacità di questi ceppi di produrre GABA è stata studiata in formaggi a latte crudo sperimentali, con lo scopo di studiare l’effetto della coltura e il tempo di maturazione sulla concentrazione di GABA. Le colture utilizzate erano costituite da S. thermophilus 84C da solo (84C) o in combinazione con L. brevis DSM 32386 (84C-DSM). La coltura di controllo era costituita da un ceppo commerciale di S. thermophilus, che era stato testato da solo (CTRL) o in combinazione con il L. brevis DSM 32386 (CTRL-DSM). L’evoluzione del pH, la conta microbica, l’analisi MiSeq Illumina e l’analisi UHPLC-HQOMS su campioni di latte e formaggio sono stati eseguiti dopo 2, 9 e 20 giorni di maturazione. Durante l’intera maturazione, il pH era sempre inferiore a 5,5 in tutti i lotti. La concentrazione di GABA è aumentata durante la maturazione, con il più alto contenuto in 84C dopo 9 giorni di maturazione (84 ± 37 mg / kg), in 84C-DSM e CTRL-DSM dopo 20 giorni di maturazione (91 ± 28 e 88 ± 24 mg / kg, rispettivamente). I dati ottenuti supportano l’ipotesi che S. thermophilus 84C e L. brevis DSM 32386 potrebbero essere sfruttati come colture funzionali, migliorando la biosintesi in situ del GABA durante la stagionatura del formaggio.

Parole chiave: batteri lattici, formaggio sperimentale, formaggio arricchito con GABA, batteri promotori di salute, MiSeq Illumina, cromatografia liquida ad altissime prestazioni – Orbitrap Q-Exactive Mass Spectrometry

Production of Naturally γ-Aminobutyric Acid-Enriched Cheese Using the Dairy Strains Streptococcus thermophilus 84C and Lactobacillus brevisDSM 32386

Ilaria Carafa,1 Giorgia Stocco,2 Tiziana Nardin,3 Roberto Larcher,3 Giovanni Bittante,2 Kieran Tuohy,1 and Elena Franciosi1
1 Research and Innovation Centre, Food Quality and Nutrition Department, Fondazione Edmund Mach (FEM), San Michele all’Adige, Italy
2 Department of Agronomy, Food, Natural Resources, Animals and Environment (DAFNAE), University of Padova, Legnaro, Italy
3 Technology Transfer Centre, Fondazione Edmund Mach (FEM), San Michele all’Adige, Italy
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