Salus per lactem

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RICERCA E INNOVAZIONE IN CAMPANIA  PER LA VALORIZZAZIONE DELLA FILIERA LATTIERO-CASEARIA

DIFARMA Universita' di Salerno

Un progetto (Por Campania Fesr 2007-2013 - Ricerca industriale e Sviluppo sperimentale per la realizzazione di Campus dell’Innovazione), che ha previsto una sperimentazione congiunta fra mondo accademico e aziende del settore con  la collaborazione tra Centrale del latte di Salerno (azienda capofila e vincitore del Bando), società Nexsoft e Avantech Group, specializzate in ICT e Tecnologie analitiche, la società Igeam, che opera nei servizi del settore agroalimentare e l’Università degli Studi di Salerno con responsabilità scientifica del Direttore DIFARMA* Rita P. Aquino.

Francesca Sansone*, Teresa Mencherini*, P. Campiglia*, Rita P. Aquino*


La forte crescita del settore sanitario, il prolungamento della vita media, con la conseguente crescita del numero di anziani presenti nella società, il progresso tecnologico nella produzione del cibo e la sempre maggiore consapevolezza da parte del soggetto del ruolo dell’alimentazione relativamente allo stato di salute e di benessere, hanno spinto i ricercatori e i professionisti nel settore sanitario e nell’industria alimentare a produrre alimenti e prodotti salutistici, che potessero ridurre il rischio di patologie di diversa entità ed in grado di migliorare lo stato di salute. L’approccio alla tutela della qualità alimentare ed alla sicurezza dei consumatori ha registrato negli ultimi anni considerevoli cambiamenti. La fornitura di alimenti sicuri dal punto di vista igienico e nutrizionale, in particolar modo del latte, dipende da tutti gli attori coinvolti nella complessa filiera della produzione, lavorazione, trasporto, confezionamento, vendita e consumo. In base alla definizione sintetica dell'Unione Europea e dell'Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS), la sicurezza alimentare è “una responsabilità condivisa dal campo alla tavola”. Per garantire la qualità e la sicurezza del latte lungo l'intera filiera sono necessarie procedure operative e sistemi di monitoraggio che ne garantiscano in ogni fase salubrità e verificare che tutte le operazioni siano correttamente effettuate.

Latte e formaggio personalizzati

Il latte è uno degli alimenti più completi e nutrienti, e le sue numerose proprietà sono note fin dai tempi più antichi. Viene consumato ad ogni età e in grandi quantità ed è proprio al controllo di un alimento così prezioso, ed alla ricerca e sviluppo di nuovi alimenti e prodotti salutistici derivanti dal latte che si è interessato il progetto “Salus per Lactem”.  La fortificazione/funzionalizzazione del latte può essere utilizzata per aumentare il contenuto di micronutrienti degli alimenti, per ripristinare i nutrienti persi nella lavorazione dei cibi, complementarlo con sostanze funzionali per l’organismo umano e risultando a tutti gli effetti, un prodotto alimentare tecnologico/salutistico che vanta attività benefiche e preventive. La possibilità di arricchire il latte ed i suoi derivati (formaggi, creme, yogurt ecc.) con ingredienti di particolare interesse nutrizionale e tecnologico rappresenta una nuova opportunità per la quale il mercato mostra un interesse crescente, particolarmente quando l’arricchimento risulta effettuato con modalità naturali rispettando tre requisiti essenziali quali:

  1. la sicurezza e la base scientifica dell’effetto salutistico esplicato
  2. l’aspetto, l’odore e il sapore devono essere simili a quelli degli alimenti tradizionali
  3. devono presentarsi sottoforma alimentare.

 “Salus per Lactem” si è dedicato a studiare le peculiarità nutrizionali e curative del latte, con l’intento sia di classificare il latte ed indirizzarlo correttamente verso una specifica filiera produttiva (ad esempio formaggi a pasta molle o dura), sia di destinarlo al consumo da parte di specifici utilizzatori con particolari problemi di salute come ad esempio, pazienti ipertesi o con problemi di colesterolemia. Grazie allo studio e alla caratterizzazione dei peptidi e dei microorganismi che influenzano le proprietà organolettiche, nutrizionali del latte, e le proprietà terapeutiche dei suoi componenti bioattivi è stato possibile avere una vera e propria classificazione del latte valorizzandolo in tutte le sue peculiarità nutrizionali e curative, fino all’ottenimento di latti e formaggi personalizzati.  I ricercatori che hanno preso parte al progetto “Salus per Lactem” si sono dedicati alla caratterizzazione di numerosi bioattivi riuscendo ad individuare e sviluppare strumenti per la classificazione del latte di testa, permettendo il direzionamento verso una specifica filiera produttiva o verso una specifica categoria di consumatori. Il latte è diventato in questo modo un prezioso alleato della salute dell’uomo, diventando protagonista anche del paniere di alimenti “funzionali”, generando, attraverso la sua assunzione quotidiana, effetti positivi su una o piùfunzioni specifiche dell’organismo.

Recupero e valorizzazione dei sottoprodotti della filiera lattiero-casearia

L’industria lattiero-casearia prepara il latte per il consumo diretto oppure lo trasforma in altri prodotti (burri, formaggi ecc.). Dai processi di lavorazione si ricavano una serie di sottoprodotti, quali il latticello, il siero o la scotta, utilizzati fino a poco tempo fa per l’alimentazione animale o considerati elementi da smaltire, in quanto rifiuti speciali, senza trovare una seconda valorizzazione (la Regione Campania da sola, produce circa 250 mila tonnellate di siero l’anno come residuo della trasformazione a formaggio del latte di differenti specie animali). Oggi, grazie al progresso della ricerca, il siero si può trasformare, con il contributo della tecnologia, in un’enorme fonte di sostanze a elevato valore aggiunto, di grande interesse alimentare, farmaceutico e cosmetico: proteine e derivati proteici, zuccheri con proprietà potenzialmente prebiotiche, sali minerali e vitamine. Uno degli obiettivi realizzativi è stato quello di sviluppare prodotti salutistici, sfruttando le proprietà e le caratteristiche farmaco-nutrizionali del latte, dei suoi derivati (formaggi, creme, ecc.) e dei sottoprodotti (prodotti di scarto come siero, scotta o latte fresco rimasto invenduto) derivanti dalla lavorazione, producendo un positivo riscontro socio-economico e ambientale. Nell’ambito di questo progetto è stato messo a punto un metodo rapido, selettivo ed economico, per il recupero ed il riutilizzo della Riboflavina (vitamina B2) attraverso l’utilizzo di una speciale resina polimerica che consente la purificazione di prodotti lattiero-caseari dalla riboflavina attraverso un meccanismo di adsorbimento idrofobico sulla superficie polistirenica, consentendo il recupero del 95% della vitamina dopo un singolo trattamento.  Addirittura, dal siero è possibile ricavare dei derivati che potrebbero sostituire alcuni prodotti dell’industria farmaceutica, con il vantaggio che non comportano controindicazioni biomediche. “Salus per Lactem” è riuscito a mettere a punto procedimenti tecnologici per il recupero di micro e macro nutrienti e sostanze bioattive dal siero e dai sottoprodotti della filiera lattiero-casearia ed è stata compiuta una completa caratterizzazione strutturale di componenti biologicamente attivi (bio-tipizzazione di batteri, individuazione delle sequenze peptidiche, sintesi dei peptidi bioattivi, valutazione delle potenziali attività biologiche) utili per scopi terapeutico-preventivi.

Gli ingredienti attivi recuperati ed il lattosio (disaccaride presente solo nel latte), altra grande risorsa recuperabile dagli scarti di processo, sono stati usati per sviluppare ingredienti funzionali (integratori alimentari bilanciati, alimenti funzionali e nutraceutici) da impiegare nel settore dietetico-farmaceutico a scopo preventivo o terapeutico (latte e creme funzionalizzati, stracchino funzionalizzato, barrette energetiche, yogurt funzionalizzato con Vitamina B2 o succhi d’arancia attività antiossidante).

Innovazione tecnologico-formulativa

Una delle attività del progetto ha previsto la formulazione di prodotti per la salute quali nutraceutici, integratori alimentari, alimenti e bevande funzionali che rispetto ai comuni alimenti, esercitano effetti benefici sui sistemi immunitario, endocrino, nervoso, circolatorio e digestivo contribuendo in maniera significativa al mantenimento dello stato di salute e alla prevenzione di un certo numero di malattie oppure utilizzabili in patologie che beneficiano di supplementi alimentari, alimenti funzionali e nutraceutici.  In particolare, sono state utilizzate microparticelle polimeriche per produrre uno yogurt funzionalizzato.

Alcuni dei bioattivi isolati e recuperati dalla filiera lattiero-casearia, ma anche fitoestratti con proprietà terapeutiche, sono stati trasformati in un micro-nanoparticolato solido, utilizzabile per la produzione di prodotti salutistici. Le micro particelle sono state prodotte con tecnologie avanzate di microincapsulazione e sono risultate in grado di essere incorporate con facilità nella matrice alimentare, senza alterarne la stabilità e le caratteristiche organolettiche essenziali per essere accettate dal consumatore.

La forma micro-nano particellare ha garantito maggiore stabilità e biodisponibilità dopo somministrazione, favorendo la manipolazione degli ingredienti nelle fasi produttive e di stoccaggio. In particolare, il progetto ha permesso di sviluppare e caratterizzare sistemi particellari di grado alimentare via spray-drying contenenti bioattivi del latte incapsulati in matrice di lattosio (stabilizzato con CMC-sodica) anch’esso recuperato dal siero prodotto durante le fasi di produzione del formaggio. Il sistema micro particellare messo a punto è risultato applicabile a veicolare molti funzionali modello tra i quali ad esempio succhi da citrus (succo di arancia amara, arancio dolce, bergamotto) o estratti vegetali (Lannea micro carpa) ad elevato contenuto di sostanze antiossidanti.

Inoltre, la selezione della tecnica di microincapsulazione Spray-drying, già ampiamente assorbita dall’industria alimentare, anche per la produzione di latti in polvere, è risultata vincente in termini di facile trasferimento tecnologico e scale-up industriale.

Produzione di uno yogurt funzionale

Nell’industria agro-alimentare la qualità dei prodotti finiti, delle materie prime e dei semilavorati, si intende come “…la combinazione di attributi o caratteristiche di un prodotto che hanno significato nel determinare l’accettabilità del consumatore” o “nel soddisfare le esigenze (bisogni ed aspettative) del consumatore”. Produrre un alimento funzionale significa produrre un alimento esattamente identico “sensorialmente” all’alimento tradizionale al fine di mantenere inalterata la qualità sensoriale è l’accettazione delle caratteristiche percepibili di un prodotto, da parte di un consumatore che sia il regolare fruitore di una “categoria di prodotti”, o comunque compreso nel “target di mercato”. Nella produzione dell’ingrediente funzionalizzante ed in seguito dello yogurt funzionalizzato sono state verificate sia tutte le caratteristiche organolettiche legate all’accettabilità del prodotto da parte del consumatore nonché le caratteristiche fisiche dello yogurt (pH, acidità titolabile, sineresi) che sono parametri fondamentali da controllare sia perché sono indice di qualità e indicatori di buone condizioni di packaging e conservazione sia perché influenzano la qualità percepita e, quindi, l’accettabilità da parte del consumatore. Inoltre, durante lo studio, particolare rilievo è stato dato alla verifica dell’attività funzionale dell’alimento neo-prodotto. Non bisogna trascurare che l’innovazione alimentare del functional food, ha un ruolo fondamentale nell’evitare carenze alimentari, nel ripristinare le normali funzioni fisiologiche dell’organismo e come coadiuvante nella prevenzione delle malattie, migliorando la qualità nutrizionale delle fonti alimentari e fornendo un beneficio per la salute pubblica, con un rischio minimo per la salute. I fortificanti e le sostanze funzionalizzanti devono essere in una forma che l’organismo possa utilizzare facilmente e la stabilità del nutriente, l’assorbimento all’interno degli alimenti fortificati ed il rilascio dalla matrice alimentare dopo ingestione devono essere definiti e standardizzati per ottimizzare l’apporto del nutriente, in relazione alla dieta da reintegrare.

Per tali motivi, nell’ambito di questo studio, il rilascio e la dissoluzione dei bioattivi dopo ingestione dello yogurt, sono stati studiati in vitro. In letteratura non sono riportati studi di questo tipo su un alimento, che in generale, non essendo una fonte di rischio per l’organismo umano, non necessita di un controllo da un punto di vista biofarmaceutico. Nel caso dei functional foods, invece, sembra essere necessaria (e richiesta) un’indagine più accurata sul destino delle sostanze funzionali dopo l’assunzione dell’alimento. I risultati ottenuti hanno dimostrato che l’ingrediente funzionale micro particellare prodotto con buone rese di produzione, soddisfacenti efficienze di incapsulazione, ottime caratteristiche tecnologiche (solubilità in acqua e facilità di manipolazione in fase di formulazione) e adeguata stabilità chimico-fisica nel tempo è compatibile con lo yogurt e facilmente incorporabile in fase di produzione per la funzionalizzazione dell’alimento. Lo yogurt prodotto è risultato stabile sia fisicamente che microbiologicamente e le  microparticelle incorporate sono in grado di rilasciare tutto l’ingrediente funzionale in fase di digestione dello yogurt, rendendolo completamente disponibile all’assorbimento. Inoltre, l’analisi sensoriale condotta su un panel di consumatori abituali di yogurt, ha permesso di valutare le sensazioni percepite dal consumatore durante tre momenti ben precisi dell’alimentazione con lo yogurt: 1. gli istanti immediamente precedenti al consumo/assaggio, in cui il prodotto viene osservato, annusato e agitato con un cucchiaino; 2. La percezione del prodotto durante l’assaggio; 3. Le valutazioni successive all’assaggio. Lo yogurt funzionale si è rivelato accettabile con un buon livello di preferenza rispetto allo yogurt tradizionale e si è dimostrato conforme in termini di caratterini di tipicità nel tempo e nello spazio commerciale. 

Conclusioni

Il Progetto Salus per Lactem è un primo esempio di collaborazione fra diverse componenti di un medesimo settore che uniscono le loro capacità di ricerca ed imprenditoriali per giungere a risultati positivi per il territorio e per coloro che potranno utilizzare i “frutti” del lavoro scientifico. Il progetto “Salus per Lactem” non si è limitato a formulare soluzioni, ma ha consegnato al mondo dell’industria percorsi concreti di azione. Finalmente le imprese, in primis quelle del territorio, saranno in grado di valorizzare i sottoprodotti della filiera, mediante la produzione di nuove materie prime per la formulazione di integratori alimentari,cosmetici funzionali, alimenti funzionali e nutraceutici.

 

(Gould, W.A. (1977), FoodQuality Assurance. AVI Publishing, Westport, CT)

(Lawrence X. Yu, U.S. Food and Drug Administration: AdvisoryCommittee for Pharmaceutical Science and ClinicalPharmacology 8, 2012).

(Galvez, F.C.F., Resurrecion A.V.A. (1992), “Reliability of the focus grouptechnique in determining the qualitycharacteristics of mungbean (Vigna radiata (L.) Wilczek) noodles”. Journal of SensoryStudies, n. 7, pp. 315-326).

(Trejo, R et al. 2014)

(ISO 9000 (2005), “Fundamentals and vocabulary”. Quality Management Systems. International Organization for Standardization. TC 176/SC)

 

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