Applicazione di metodi innovativi per valutare l'effetto di microrganismi sulla qualità di bevande e alimenti fermentati tipici

Il presente assegno di ricerca si è inserito all’interno di un progetto più ampio che ha previsto la collaborazione tra il Dipartimento di Biotecnologie, il Dipartimento di Informatica e l’azienda Antico Molino Rosso s.r.l. Il progetto di ricerca ha riguardato gli alimenti di origine vegetale come pane, pasta e prodotti simili, i quali rappresentano una componente primaria nella dieta di molte popolazioni: i cereali integrali sono caratterizzati da una vasta gamma di sostanze nutritive, composti bioattivi e fenolici, vitamine (soprattutto B e E); inoltre studi epidemiologici hanno riportato come il consumo di cereali integrali abbia un ruolo nella prevenzione delle malattie cardiovascolari e del cancro (Slavin et al., 2000; Olthof et al., 2003). Queste caratteristiche hanno motivato molte aziende e produttori ad adottare la coltivazione con metodo biologico di un’ampia gamma di antiche varietà di cereali e l’uso di macine in pietra naturale (macina a palmenti) al fine di preservare le proprietà nutrizionali delle farine. La scelta del metodo di molitura, inoltre, è un altro fattore fondamentale: in particolare, la molitura a freddo con macina a pietra consente di preservare gli elementi essenziali presenti nel germe di grano (come la vitamina E). L’obiettivo del presente progetto è stato quello di caratterizzare e valorizzare la microflora autoctona presente nelle farine ottenute da diversi cereali con metodi biologici e del lievito madre per esaltarne la qualità microbiologica (contenuto in microrganismi la cui attività metabolica e fermentativa conferisce una caratteristica positiva al prodotto finito o che sono antagonisti di altri microrganismi indesiderati). Per conseguire allo scopo del progetto, sono state selezionate presso i laboratori di Antico Molino Rosso s.r.l. una partita di grano tenero (varietà Rosso Gentile) e una partita di grano duro (varietà Saragolla): sia i chicchi appartenenti a queste due varietà che le farine derivate dalla loro macinazione sono state analizzate tramite l’analizzatore per cereali FOSS InfrateC e il Rosa (Rapid One Step Assay) Reader/Incubator. Questi strumenti hanno permesso di ottenere velocemente le caratteristiche del grano e delle farine, come la percentuale di proteine, l’indice di Zeleny, indice di colore, il fattore di panificabilità W, il rapporto tra resistenza ed elasticità (P/L), l’assorbimento dell'acqua e ceneri e il rilevamento di metaboliti dannosi (come le micotossine e il deossinivalenolo). Si è osservato che il grano duro var. Saragolla è caratterizzato da una percentuale più alta di glutine umido (25,3 g) rispetto al grano tenero var. Rosso Gentile; inoltre la semola ottenuta dalla macinazione a pietra dei chicchi di Saragolla ha un contenuto in proteine più alto rispetto alla farina ottenuta dal Rosso Gentile. Le farine così ottenute sono state consegnate al Dipartimento di Biotecnologie per l’isolamento di microrganismi di interesse alimentare come lieviti, batteri lattici e batteri sporigeni mediante l’allestimento di specifici mezzi di crescita in base al gruppo di microrganismi di interesse. Le prime prove di isolamento hanno previsto la semina nei terreni di crescita delle diluizioni seriali ottenute direttamente dalle farine. L’esito di tali prove è stato parzialmente positivo: è stato possibile isolare colonie di batteri ambientali ma non è stata osservata crescita di lieviti né di batteri lattici. Per questo motivo è stato applicato un protocollo di “attivazione” delle farine che ha incluso l’aggiunta di acqua, sale e zucchero alle farine stesse e continui passaggi di arricchimento dell’impasto così ottenuto con percentuali di sfarinati freschi. Le diluzioni seriali dell’impasto e successiva semina nei mezzi di coltura hanno permesso di osservare la crescita di lieviti solo nell’impasto ottenuto con la farina di grano duro. I lieviti così cresciuti sono stati selezionati e conservati in glicerolo per essere sottoposti alle analisi molecolari per l’identificazione a livello di specie e quindi verificarne la potenzialità come eventuali lieviti starter per questo tipo di matrici. I risultati ottenuti possono essere utilizzati per elaborare i parametri di qualità delle materie prime e dei prodotti. Inoltre l’avanzamento di conoscenza riguardo la composizione della microflora degli impasti acidi, del lievito madre permette di valorizzare la qualità nutrizionale delle farine prodotte e del prodotto di nicchia che ne deriva e, inoltre, accrescere l’efficienza e la sicurezza alimentare di questi processi industriali, garantendo al consumatore un prodotto di qualità superiore.This research fellowship is included in larger project that involved the Department of Biotechnology, the Department of Computer Science and a company, Antico Molino Rosso srl The present project was related to grain-derived foods (bread, pasta, noodles, and other food products), which represent a primary component in the diet of many populations: whole-grains are characterized by a wide range of nutrients, bioactive and phenolic compounds, phytochemicals and vitamins (B and E) which have beneficial effects on health; furthermore epidemiologic studies reported that whole grain consumption has a role in the prevention of cardiovascular disease and cancer (Slavin et al., 2000; Olthof et al., 2003). These features have motivated many companies and manufacturers to adopt organic growning of old varieties of cereals and the use of natural stone mills to preserve the nutritional properties of the flour. The goal of this project was the characterization of the flour microbiota from different cereals organically grown to enhance the microbiological quality (presence of microorganisms whose metabolic activity and fermentation gives a positive characteristic to finished product, or which are antagonists of other undesirable microorganisms). Two varieties were selected from the lab of the company: Rosso Gentile and Saragolla. Analysis with FOSS Infratec and Rosa (Rapid One Step Assay) Reader/Incubator showed the features of cereals and the derived flours as the percentage of protein, the index of Zeleny, the color index, the bread making quality factor W, the relationship between resistance and elasticity (P/L), the 'absorption of water and ash, and the detection of harmful metabolites (such as mycotoxins and deoxynivalenol).The variety Saragolla was characterized by a higher percentage of wet gluten (25.3 g) compared to variety Rosso Gentile; furthermore the flour obtained by Saragolla has a higher protein content than the flour obtained by Rosso Gentile. The flours thus obtained were delivered to the Department of Biotechnology for the isolation of food microorganisms as yeasts, lactic acid bacteria and spore-forming bacteria, through the development of specific growth media. Serial diluitions obtained directly from the flours allowed the isolation of environmental bacteri. No colonies of yeasts or lactic acid bacteria were observed. Then the flour was added with water, salt and sugar and the obtained mixture was continuously enriched with fresh flour in order to obtain a sourdough. Cultivation on different growth media allowed the isolation of several colonies of yeasts. The colonies were then selected and store. Future molecular analysis will allow their identification and their evaluation as potential starter coltures. The data obtained are the basis to develop methods for the analysis of the microbiological quality of raw materials and products. A better knowledge of flour and sourdough composition will also allow an increased food safety analysis, providing the consumer with a higher quality product