Attività antifungina di batteri lattici isolati da matrici alimentari.

Bread is a staple food greatly widespread all over the world. With an annual world production of 9 billion kilograms and 65 kg consumption per capita in Europe, bread has been an important part of a balanced diet for thousands of years. Bakery products are subject both to physical-chemical deterioration and to microbial spoilage caused by numerous species of bacteria, yeasts and filamentous fungi. In particular, fungal spoilage causes conspicuous direct losses and it is considered a threat to the consumers' health. Filamentous fungi produce allergenic substances, they can cause skin or respiratory infections, and they are able to produce very toxic substances, known as mycotoxins, which represent one of the main concerns regarding food spoilage. In order to extend the products' shelf-life and to protect consumers' health, in the bakery industry it is possible to use chemical preservatives, such as calcium propionate (CaP). However, during the last few years, the consumer's market has been defined by the so-called ¿green consumers¿, that is consumers who are alert about the products' manipulation and the amount of chemical preservatives used in the formulation. To meet the demands of the consumers, it is very common for the producers to choose to rely on methods of biopreservation, that is the use of some microbial species and their metabolites to prevent food spoilage. Lactic acid bacteria (LAB), with a long history of use as biopreservation agents, show good perspective of application also in the bakery industry. LAB represent, together with yeasts, the dominant species in sourdough, also called natural yeast, the leavening agent used in the traditional bread making process. The use of sourdough, in addition to increasing the volume of the final product, preventing staling and improving the flavor and the nutritional properties of bread, it is also particularly effective in prolonging microbiological preservation due to the fact that LAB produce antimicrobial compounds, such as organic acids and bacteriocins. Until a few years ago, most of the works were focused on the use of metabolites produced by LAB in order to prevent spoilage caused by other species of bacteria; more recently, additional studies have shown the effectiveness of these antimicrobial metabolites in the prevention of fungal growth. For this Thesis work, we selected 29 strains of lactic acid bacteria, of the species Lactobacillus plantarum, Lactobacillus sakei and Lactococcus lactis subsp. cremoris isolated from sourdoughs for the production of Italian Panettone and from other food matrices, such as fermented cheeses and meats. From previous studies, 7 bacterial strains were known to have genes for the production of bacteriocins (plantaricin EF, sakain P, nisin Z, lactococcin B), while the strain B94 did not. In this study the presence of bacteriocins genes was investigated with PCR assays for the remaining 21 bacterial strains, isolated from sourdoughs: only 2 strains had the plantaricin EF gene. We carried out a series of in vitro assays to test the ability of the fermentation product of each of the 29 LAB to inhibit the growth of 18 fungal strains isolated from bakery products or form production environments (genera Aspergillus, Aureobasidium, Cladosporium, Hyphopichia, Eurotium, Neosartorya, Penicillium, Wallemia). We also carried out a series of assays using the chemical preservative calcium propionate (CaP) at the final concentration of 0,3% w/v, the m

Il pane è considerato un costituente importante di una dieta bilanciata. I prodotti da forno sul mercato sono soggetti a deterioramento fisico-chimico e ad attacco microbico da parte di numerose specie di batteri, lieviti e funghi filamentosi.La maggior parte dei lavori, fino a pochi anni fa, focalizzava l'attenzione sullo sfruttamento dei metaboliti prodotti dai batteri lattici per prevenire alterazioni causate da altre specie batteriche; più di recente, ulteriori studi hanno evidenziato l'efficacia di questi metaboliti nel prevenire o rallentare anche la crescita di contaminanti fungini. Per questo lavoro di Tesi sono stati selezionati 29 ceppi di batteri lattici, appartenenti alle specie Lactobacillus plantarum, Lactobacillus sakei e Lactococcus lactis subsp. cremoris, isolati da impasti acidi per la produzione di panettone o da altre matrici alimentari.Da studi precedenti era noto che 7 dei ceppi batterici a disposizione possedevano geni per la produzione di batteriocine, mentre per il ceppo B94 non è stata ancora identificata la produzione di alcuna batteriocina. Sui restanti 21 ceppi di lattobacilli, derivanti da impasti acidi, sono stati effettuati ulteriori saggi PCR per la ricerca di geni per la sintesi di batteriocine. Solo per i ceppi P1FMD e P1GMA è stata rilevata la presenza del gene della plantaricina EF. Sono state effettuate una serie di prove in vitro per testare l'efficacia del prodotto di fermentazione di ognuno dei 29 ceppi batterici nell'inibire lo sviluppo del micelio di 18 ceppi fungini isolati da prodotti da forno e degli ambienti di panificazione (generi Aspergillus, Aureobasidium, Cladosporium, Hyphopichia, Eurotium, Neosartorya, Penicillium e Wallemia). Sono state effettuate prove di inibizione anche utilizzando il conservante chimico CaP alla concentrazione finale dello 0,3% w/v, il massimo consentito dai limiti di legge. La quasi totalità dei ceppi batterici ha mostrato una buona attività di inibizione nei confronti di diversi ceppi fungini; i batteri più efficaci hanno dato, inoltre, risultati significativamente migliori rispetto al CaP, che ha addirittura stimolato la crescita di un terzo dei ceppi fungini. Dai risultati ottenuti con queste prove è emerso come l'utilizzo simultaneo di più ceppi batterici, con spettro d'azione verso funghi diversi, potrebbe garantire la bioprotezione del prodotto finito nei confronti di un numero maggiore di specie contaminanti. Nella seconda fase della ricerca è stato analizzato più nel dettaglio il possibile meccanismo d'azione dei batteri lattici su un numero limitato di funghi. Sono stati quindi allestiti dei nuovi esperimenti saggiando i 29 ceppi di batteri lattici a disposizione contro 4 specie fungine selezionate.I valori di crescita in condizioni ottimali sono stati confrontati con i dati di crescita in tre condizioni sperimentali: nel prodotto di fermentazione batterico tal quale; nel prodotto di fermentazione batterico il cui pH è stato portato a 5,5 (valore pari a quello del brodo sterile); nel prodotto di fermentazione batterico a pH 5,5 con proteinasi k (in cui sono state idrolizzate le componenti proteiche antimicrobiche presenti).Dall'analisi del meccanismo d'azione batterico è emerso che l'attività antifungina era legata alla presenza di peptidi antimicrobici nel mezzo per 7 ceppi di cui era noto un gene per la produzionedi batteriocine con i primer a disposizione:questi ceppi potrebbero essere in grado di sintetizzare altri tipi di batteriocine.