Prof. Marilena Budroni

Microbiologia generale ed applicata

DISAABA

Anno Internazionale della Biodiversità’

LA BIODIVERSITÀ: UNA RISORSA ESSENZIALE DELLA NATURA

CONOSCENZA E VALORIZZAZIONE ATTRAVERSO LA SCUOLA

La biodiversità microbica

e

le produzioni alimentari

• Il microbiota umano

• I lieviti

• Ecologia

• Interesse tecnologico ed economico

• Alcuni esempi

• L’esperienza: i microamici

MICROBIOTA UMANO

eubatteri, archea, protozoi e funghi

1014

microrganismi nell’intestino, la maggior parte nel

colon

Nasciamo germ free

Bacteroides e Firmicutes (adulti) 60% oltre a funghi,

protozoi

Quantità di geni doppia rispetto a quelli umani

Importanza dei rapporti:

Ospite/MO

MO/MO

COEVOLUZIONE

SELEZIONE: TOP-DOWN e BOTTOM-UP

(tratto Da R E. Leyet al. (2006) DOI 10.1016/j.cell.2006.02.017)

(tratto da Serino et al. (2009) DOI 10.1016/j.diabet.2009.03.003)

(tratto da Serino et al. (2009) DOI 10.1016/j.diabet.2009.03.003)

I lieviti e le produzioni alimentari

Eucariote vs procariote

• Eucarioti – funghi

unicellulari

• Più grandi dei batteri

• Forma sferica, cilindrica,

allungata

• Non presentano flagelli

• Dispongono di tutti gli

organelli tipici delle cellule

eucariote

• Privi di clorofilla

Saccharomyces cerevisiae

Schizosaccharomyces

pombe

Candida albicans

Kluyveromyces lactis

Caratteristiche generali dei lieviti

Si nutrono per assorbimento

Sono chemioeterotrofi

Prosperano in habitat ricchi di zuccheri

Possono essere osmofili ma anche alofili

Possono vivere in simbiosi con insetti

Larghissima diffusione ambientale

Caratteristiche di interesse tecnologico

Sono ottimi fermentatori

Prediligono ambienti con pH acidi

Non resistono alla pastorizzazione

Sono mesofili/psicrotrofi

Hanno grande importanza economica

Evoluzione

(Piskur J. and Langkjaer (2004) Molecular Microbiology 53 (2) 381-389)

SPECIAZIONE

S. kudriavzevii

S. mikatae S. paradoxus

S. bayanus

S. cerevisiae

S. cariocanus

Saccharomyces sensu stricto

cerevisiae

Evoluzione

Importanza economica dei lieviti

etanolo,

estratto di lievito,

pigmenti,

integratori alimentari per uomo e animali

altre sostanze di impiego nell’industria farmaceutica

Importanza economica

Fondamentali per:

trasformazione di materie prime e

produzione di alimenti e bevande

fermentate

Rilevanza in campo alimentare

Protecnologici

Biocatalizzatori

Biofarm

AlterativiProvocano alterazioni visive e/o organolettiche

a basse T

e in condizioni di fattori di stress chimico-fisico

non si conoscono lieviti patogeni per via alimentare

30% dei SARDI mostrano INTOLLERANZA

+ -

Studio dell’attività antagonista e patogena di P. fermentans

SU MELA LIEVITIFORME

SU PESCA FILAMENTOSO

ANTAGONISTA

PATOGENO

Alcuni processi produttivi

Lievitazione del pane

I lieviti (S. cerevisiae) fermentano maltosio e saccarosio e

producono CO2, alcol etilico e prodotti secondari

La CO2 determina la lievitazione del pane

Alcol etilico e prodotti secondari di fermentazione

influiscono sulla componente aromatica

Fermentazione birraria

I lieviti S. cerevisiae (top fermenter) e

S. carlsbergensis (bottom fermenter)

fermentano gli zuccheri del mosto di

malto

Prodotti di fermentazione: alcol etilico,

CO2, acido acetico, glicerolo e altri

Vino

I lieviti sono i responsabili della fermentazione alcolica

I batteri lattici della fermentazione malolattica

pigiatura uva

aggiunta lieviti e

fermentazione

alcolica

fermentazione

malolattica

invecchiamento

imbottigliamento

Come e da dove arrivano questi microrganismi?

la loro concentrazione nel mosto dipende da:

• andamento climatico

• stato sanitario dell’uva,

• impiego di pesticidi

I lieviti nel mosto

Specie utili: Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces bayanus

Specie dannose: Brettanomyces, Dekkera, Pichia, Hansenula

Specie dal ruolo è controverso: Kloeckera apiculata,

Hanseniaspora uvarum,

Metschnikowia pulcherrima

Lieviti ellittici

Lieviti apiculati

Lieviti starter

Colture pure di lieviti

appartenenti al genere

Saccharomyces (specie S.

cerevisiae o S. bayanus)

addizionate al mosto in

quantità pari a circa 5x106

cell/ml

Produzione di metaboliti secondari

Sugar

Piruvate

Sugar

AcetylCoAAcetaldehyde

Ethanol

Ethanol

Acetaldehyde

Fatty acidCoA

Fatty acid

Fatty acid

Esters

Higher alcohol

Higher alcohol

Esters

Acetolactate

Keto Acids

Amino Acids

Sulphate

Sulphite

H2S

H2S

Acetoin

Acetate

Isobutanolo, N-propanolo,

Alcol amilico, Alcol

Isoamilico

Etilacetato, Isoamilacetato, Feniletiacetato,

Etilcaproato, EtilcaprilatoAdattato da Pretorius (2000) Yeast 16:675-729

Glicerol

assicurano un rapido inizio della

fermentazione

diminuiscono il rischio di arresti di

fermentazione

permettono la standardizzazione del

processo fermentativo

consentono di ottenere vini con standard

qualitativi richiesti dal mercato

Vantaggi legati all’utilizzo dei lieviti starter

Esistono in natura ceppi con combinazioni diverse di

caratteri

La biodiversità naturale dei lieviti ci permette

di selezionare ceppi con le caratteristiche

richieste e impiegarli come starter

Isolation’s place and year Yeast Strains

Oliena 1967 1446, 1010, 1804

Cagliari 1988 1107

Alghero 1988 1148, 1162

Sorso 1967 1163

Tortolì 1990 910-10

Jerzu 2004 U1, G1

Cannonau

Cromosomi di lievito

L’esperienza sul campo

V circolo elementare

Progetto: Incontri ravvicinati tra

microamici……Ovvero

La microbiologia spiegata dai bambini

In conclusione

L’alimentazione bilanciata ha importanti ripercussioni sulla salute

La biodiversità microbica é alla base di produzioni alimentari ad alto valore nutritivo

La biodiversità microbica può essere studiata e correlata con la salute umana e animale e la rivalutazione delle produzioni tipiche .

GRAZIE a

Ilaria Mannazzu

E Giacomo Zara

(DISAABA)

…………E a tutti voi