Gran parte della ricerca nel settore agroalimentare è sempre più orientata alla caratterizzazione e al miglioramento di prodotti naturali ricchi di composti bioattivi con proprietà nutraceutiche, in grado quindi di migliorare il benessere dei consumatori e di prevenire le malattie. Negli ultimi anni il latte e i latticini, come i formaggi e i prodotti a base di latte fermentato, hanno attirato un crescente interesse poiché, oltre all'alto valore nutrizionale, è stato dimostrato che sono una fonte di peptidi bioattivi (sostanzialmente dei “frammenti” di proteine) fortemente coinvolti in molti processi regolatori dell'organismo e quindi con proprietà nutraceutiche.
Questi peptidi sono contenuti nel latte e si liberano durante la digestione gastro-intestinale. Il loro valore consiste nel possedere attività immunitarie, antimicrobiche, antiossidanti contro l’invecchiamento, antitrombotiche, oppioidi e antiipertensive. In particolare però l’attività più studiata è la loro efficacia nell'abbassamento della pressione sanguigna, visto il significativo aumento dell'ipertensione strettamente associato alle malattie cardiovascolari, che rappresentano le principali cause di morte (fino al 30%) della popolazione adulta nei paesi sviluppati. Dagli studi e prove in laboratorio si è visto che alcune varietà di formaggi di origine italiana, olandese e svizzera hanno dimostrato di avere effetti contro l’ipertensione e che questa capacità dipende principalmente dalla varietà e dalla stagionatura. Per approfondire queste conoscenze, all’interno del progetto IALS l’Università degli Studi della Tuscia - Dipartimento DAFNE - sta conducendo delle analisi di laboratorio rivolte alla caratterizzazione di formaggi provenienti da sistemi di allevamento alpino di alta montagna, prodotti con latte estivo o con latte invernale, per valutarne le potenziali proprietà nutraceutiche.
Le analisi condotte sui formaggi estivi, con una stagionatura di sei mesi, hanno mostrato un’elevata attività contro l’ipertensione, mentre i risultati relativi ai formaggi invernali sono attualmente in corso di valutazione, anche se i primi dati confermano un’elevata quantità di peptidi bioattivi anche in questi formaggi. Il completamento delle analisi sui campioni di formaggio invernale consentirà di evidenziare quali sono i formaggi più ricchi in biopeptidi, se quelli estivi o invernali, e di valutare le proprietà nutraceutiche oltre che nutrizionali del formaggio di montagna, al punto di proporlo come un alimento funzionale, viste le ricadute positive sulla salute dei consumatori.
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A cura di
Loredana Basiricò e Umberto Bernabucci, Gruppo di Ricerca in Scienze e Produzioni Animali
Dipartimento di Scienze Agrarie e Forestali (DAFNE), Università degli Studi della Tuscia - Viterbo
ARTICOLO SCIENTIFICO COMPLETO
Progetto IALS: le analisi sui formaggi estivi provano il loro valore positivo per la salute umana
Un numero crescente di ricerche in campo nutrizionale e biomedico ha fornito consistenti prove sul ruolo della nutrizione nel mantenimento della salute e anche nella prevenzione e nel trattamento delle malattie. Pertanto, l'attuale ricerca nel settore agroalimentare è sempre più orientata alla caratterizzazione e al miglioramento di prodotti naturali ricchi di composti bioattivi con proprietà nutraceutiche, in grado di migliorare il benessere dei consumatori e di prevenire le malattie. Negli ultimi anni, tra i prodotti di origine animale, il latte e i latticini, come i formaggi e i prodotti a base di latte fermentato, hanno attirato un crescente interesse poiché, oltre all'alto valore nutrizionale, sono la principale fonte di peptidi biologicamente attivi coinvolti in molti processi regolatori dell'organismo, con ricadute benefiche per la salute e per la promozione del benessere.
I peptidi bioattivi sono specifici frammenti proteici costituiti da 2-20 residui amminoacidici che sono presenti all'interno delle struttura primaria delle principali proteine del latte e possono essere liberati dalla digestione gastro-intestinale del latte, durante i processi fermentativi e durante la stagionatura dei formaggi. I peptidi bioattivi hanno dimostrato di esercitare proprietà multifunzionali tra cui attività immunomodulanti, antimicrobiche, antiossidanti, antitrombotiche, oppioidi e antiipertensive. L'attività biologica più studiata è in realtà la loro efficacia nell'abbassamento della pressione sanguigna.
Negli ultimi anni, a causa del significativo aumento dell'ipertensione, strettamente associato alle malattie cardiovascolari che rappresentano le principali cause di morte (fino al 30%) della popolazione adulta nei paesi sviluppati, i peptidi bioattivi con potenziali effetti antiipertensivi hanno suscitato particolare interesse nella ricerca scientifica e nell'industria alimentare. Sono stati isolati da diverse fonti alimentari, ma soprattutto da prodotti lattiero-caseari come latte e formaggio (Beltran-Barrientos et al., 2016). Pertanto, i prodotti lattiero-caseari contenenti biopeptidi con potenziali effetti antiipertensivi sono considerati possibili candidati per lo sviluppo di vari alimenti funzionali che promuovono la salute tramite la prevenzione e il trattamento dell'ipertensione, a supporto dei trattamenti farmacologici, senza effetti collaterali noti.
La maggior parte dei peptidi studiati per il loro effetto antiipertensivo hanno dimostrato di possedere attività inibitoria sull'enzima di conversione dell'angiotensina (ACE) in vitro. L'ACE è uno degli enzimi chiave nella regolazione della pressione sanguigna. L'inibizione di questo enzima porta alla vasodilatazione delle arterie e al conseguente abbassamento della pressione sanguigna. I primi peptidi scoperti e più ampiamente studiati che mostrano una forte attività ACE-inibitoria in vitro sono la valil-prolil-prolina (VPP, f84-86 di β-caseina) e l’isoleucil-prolil-prolina (IPP, f74-76 di β-caseina così come f108-110 di κ-caseina) isolato dal latte acido, ma altri peptidi sono stati scoperti in idrolizzati enzimatici di caseine α, β e κ di latte bovino e in alcuni formaggi. La loro efficacia è stata dimostrata da saggi in vitro, colture cellulari e anche da studi su animali e sull’uomo.
Alcune varietà di formaggi di origine italiana (Smacchi e Gobbetti, 1998; Basiricò et al., 2015), spagnola (Gómez-Ruiz et al., 2006), olandese (Saito et al., 2000) e svizzera (Bütikofer et al., 2008), sono stati caratterizzati per la presenza di peptidi che possiedono attività ACE-inibitoria in vitro (Sieber et al., 2010). Nei formaggi, è stato osservato che il rilascio e la bioattività di questi peptidi dipendono dalla varietà e dalla fase di maturazione del formaggio. Durante la maturazione del formaggio, le caseine vengono degradate dalle proteinasi in grandi peptidi e in una seconda fase dalle peptidasi a peptidi più piccoli fino ad aminoacidi liberi (Meyer et al., 2009). In aggiunta la digestione gastrointestinale può modificare ulteriormente questa situazione; infatti è probabile che si formino anche nuovi peptidi ACE-inibitori nel tratto gastrointestinale dopo la digestione del formaggio (Parrot et al., 2003).
All’interno del progetto IALS, l’Università degli Studi della Tuscia - Dipartimento DAFNE - sta portando avanti delle analisi di laboratorio rivolte alla caratterizzazione di formaggi provenienti da sistemi di allevamento alpino di alta montagna, prodotti con latte estivo o con latte invernale, per valutarne le potenziali proprietà nutraceutiche in termini di peptidi con attività ACE-inibitoria.
Per questo studio i biopeptidi sono stati estratti secondo il metodo di Rizzello et al., (2005). Questa metodica prevede la preparazione degli estratti solubili in acqua dei formaggi, consentendo di separare la componente proteica da quella lipidica, e rappresenta il primo passo per valutare l’attività ACE-inibitoria dei biopeptidi presenti. Questa modalità comporta anche l’omogeneizzazione dei campioni di formaggio in acqua distillata, seguita da agitazione a bagnomaria per 60 minuti a 40 °C e da una centrifugazione per separare la frazione acquosa contenente la frazione proteica da quella lipidica. La frazione acquosa deve essere filtrata ed acidificata fino a pH 4.6 al fine di precipitare i grossi frammenti di caseina presenti ed ulteriormente filtrata per la separazione della porzione di peptidi aventi peso molecolare inferiore a 3000 Da, che è la frazione acquosa con la più alta abbondanza di peptidi con potenziale attività biologica.
Per testare l’attività antiipertensiva dei campioni di formaggio le frazioni solubili contenenti i biopeptidi sono state testate con il saggio di ACE-inibizione che permette di determinare l’IC50 dei campioni di formaggio, mediante un kit colorimetrico. Precisamente, per valutare il potenziale ACE-inibitorio di un campione di formaggio o per classificare i singoli peptidi bioattivi in base alla loro capacità ACE-inibitoria in vitro, si utilizza un indicatore che è l’IC50 (Vermeirssen et al. 2002). Il valore IC50 rappresenta la concentrazione di peptidi bioattivi in grado di inibire del 50% l'attività dell’enzima ACE.
Le analisi condotte sulla frazione solubile proveniente dai formaggi estivi, con una stagionatura di sei mesi, hanno mostrato un’elevata attività ACE-inibitoria; infatti i valori di IC50 ottenuti sono compresi fra 1.88 ± 0.50 e 2.21 ± 0.31 µg di peptidi/mL e sono molto vicini a quelli di biopeptidi ritenuti a forte azione ACE-inibitoria. I risultati relativi ai formaggi invernali, analizzati dalla squadra di IALS, sono attualmente in corso di valutazione. Questi risultati preliminari sono indicatori di una elevata quantità di peptidi bioattivi naturalmente presenti in questi formaggi, che si sono formati durante la fase di maturazione dei formaggi.
In letteratura è riportato che l'inibizione dell'ACE è maggiore nel formaggio ottenuto da latte crudo rispetto al formaggio derivato dal latte pastorizzato e dipende fortemente dal grado di proteolisi e dall'età dei formaggi (Pihlanto e Korhonen, 2014). Secondo alcuni autori (Sieber et al., 2010; Pripp et al., 2006) l'attività ACE-inibitoria dei formaggi aumenta fino a un certo livello di maturazione e successivamente diminuisce. Di conseguenza l’utilizzo di latte crudo o trattato, il tipo di lavorazione, in termini di colture microbiche utilizzate per la produzione del formaggio, e la durata della stagionatura sono considerati fattori chiave per la formazione dei peptidi ACE-inibitori.
Il completamento delle analisi sui campioni di formaggio invernale per la determinazione dell’attività ACE-inibitoria consentirà di evidenziare eventuali differenze stagionali nel contenuto dei biopeptidi, e di valutare le proprietà nutraceutiche oltre che nutrizionali del formaggio di montagna, permettendo di proporlo come un alimento funzionale, in quanto il suo consumo può avere ricadute positive sulla salute dei consumatori.
Referenze
- Basiricò, L., Catalani, E., Morera, P., Bernabucci, U., De Noni, I., & Nardone, A. (2015). Release of angiotensin converting enzyme-inhibitor peptides during in vitro gastrointestinal digestion of Parmigiano Reggiano PDO cheese and their absorption through an in vitro model of intestinal epithelium, Journal of Dairy Science, 98(11), 7595-601.
- Beltrán-Barrientos, L. M., Hernández-Mendoza, A., Torres-Llanez, M. J., González-Córdova, A. F., & Vallejo-Córdoba, B. (2016). Invited review: Fermented milk as antihypertensive functional food. Journal of Dairy Science, 99(6), 4099-4110.
- Bütikofer, U., Meye, J., Sieber, R., Walther, B., & Wechsler, D. (2008). Occurrence of the angiotensin-converting enzyme-inhibiting tripeptides Val-Pro-Pro and Ile-Pro-Pro in different cheese varieties of Swiss origin. Journal of Dairy Science, 91, 29–38.
- Gómez-Ruiz, J. Á., Taborda, G., Amigo, L., Recio, I., & Ramos, M. (2006). Identification of ACE-inhibitory peptides in different Spanish cheeses by tandem mass spectrometry. Europian Food Research and Technology, 223, 595–601.
- Meyer, J., Bütikofer, U., Walther, B., Wechsler, D., & Sieber, R. (2009). Changes in angiotensin-converting enzyme inhibition and concentrations of the tripeptides Val-Pro-Pro and Ile-Pro-Pro during ripening of different Swiss cheese varieties. Journal of Dairy Science, 92, 826–836.
- Parrot, S., Degraeve, P., Curia, C., & Martial-Gros, A. (2003). In vitro study on digestion of peptides in Emmental cheese: analytical evaluation and influence on angiotensin I converting enzyme inhibitory peptides. Nahrung, 47(2), 87-94.
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- Pripp, A. H., Sorensen, R., Stepaniak, L., & Sorhaug, T. (2006). Relationship between proteolysis and angiotensin-I-converting enzyme inhibition in different cheeses. LWT Food Science and Technology, 39, 677–683.
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- Sieber, R., Bütikofer, U., Egger, C., Portmann, R., Walther, B., & Wechsler, D. (2010). ACE-inhibitory activity and ACE-inhibiting peptides in different cheese varieties. Dairy Science and. Technology, 90, 47–73.
- Smacchi, E., & Gobbetti, M. (1998). Peptides from several Italian cheeses inhibitory to proteolytic enzymes of lactic acid bacteria, Pseudomonas fluorescens ATCC 948 and to the angiotensin I-converting enzyme. Enzyme Microbiol and Technology, 22, 687–694.
- Vermeirssen, V., Van Camp, J., & Verstraete, W. (2002). Optimisation and validation of an angiotensin-converting enzyme inhibition assay for the screening of bioactive peptides. Journal of Biochemical Biophysical Methods, 5, 75-87.
Il progetto IALS prevede come primo step lo studio delle caratteristiche nutrizionali dei foraggi impiegati nelle diverse stagioni, estiva e invernale, per l’alimentazione delle bovine in alta montagna. Attraverso la nutrizione animale è infatti possibile manipolare e migliorare la composizione del latte e dei prodotti che ne derivano. In particolare, l'alimentazione al pascolo, basata sul consumo di erba fresca, comporta notevoli vantaggi sia in relazione al benessere degli animali che alle caratteristiche nutrizionali e funzionali dei prodotti che ne derivano (latte, formaggi, carne).
Il latte e i formaggi dei ruminanti alimentati con erba fresca di alta montagna sono più ricchi di componenti bioattivi con potenziali effetti benefici per la salute umana e presentano caratteristiche sensoriali tipiche molto apprezzate dai consumatori.
La tracciabilità e l’autenticità di tali prodotti può essere confermata attraverso analisi chimiche lungo la filiera: erba – latte- formaggi .
La produzione casearia ha rappresentato - e rappresenta tuttora - una delle forme più peculiari di espressione della cultura, dell'economia e della caratterizzazione ambientale di un territorio. Ciò spiega la grande varietà di forme, di tipologie, di organizzazione produttiva, di lavorazione, di stagionatura e di conservazione del prodotto, che descrivono il sistema della trasformazione casearia. Un formaggio tradizionale può essere definito un prodotto caseario legato ad un territorio, in cui la gente del luogo con la propria cultura e le proprie tradizioni ha messo a punto e poi mantenuto un sistema di produzione e trasformazione del latte con tecniche, frequenze di produzione e sistemi di stagionatura disponibili solo in quel determinato territorio.
La qualità e autenticità di questi prodotti coinvolge quindi aspetti diversi e per qualificare e valorizzare i formaggi tradizionali è necessario identificare opportuni indicatori di qualità misurabili. Oggi sappiamo che le caratteristiche intrinseche positive degli alimenti sono strettamente legate al genotipo degli animali allevati (biodiversità), al sistema di allevamento (intensivo, estensivo, pascolo, biologico) e alle tecnologie di trasformazione (es.: caglio, lavorazione della cagliata, stagionatura); esse quindi consentono non solo di definirne la tipicità, ma anche di produrre alimenti funzionali per particolari fasce di consumatori.
Tra le centinaia di composti isolabili con metodi chimici e derivanti dalla dieta degli animali, dall’ambiente e dai complessi fenomeni maturativi cui i formaggi vanno incontro durante la stagionatura, i più importanti e caratterizzanti sono sicuramente, da un lato, quelli che hanno un'azione positiva in termini nutrizionali sulla salute dell'uomo e dall'altro quelli che caratterizzano il prodotto collegandolo ai luoghi ed alle tecnologie di produzione.
Uno dei segnali più visibili della crisi del mondo agricolo è l’abbandono dell’attività in molte aree marginali e soprattutto in montagna. Le produzioni lattiero-casearie di malga sono in declino, il pascolo viene progressivamente invaso da forme boschive non sempre di pregio, i fabbricati rurali vengono lasciati andare e sono soggetti a degrado e crolli, l’equilibrio idrogeologico di molti versanti risulta compromesso, la qualità del paesaggio montano costruito in secoli di attività agricola tende a degradarsi.
Ad aggravare il quadro di instabilità si aggiunge l’abbandono della montagna da parte dei giovani e il costante invecchiamento della popolazione che portano ad una difficile gestione dei territori, ad una bassa propensione all’innovazione e quindi alla ricerca di una nuova strada per il rilancio economico degli ambienti più depressi. Tuttavia, l’attività agricola resiliente rimane indispensabile per la gestione del territorio e dell’economia delle valli alpine e svolge funzioni di cui beneficiano anche i cittadini, i turisti e gli altri fruitori occasionali della montagna.
La ricerca scientifica legata al progetto IALS per la valorizzazione della filiera produttiva degli allevamenti di alta montagna vede come partner di progetto due aziende zootecniche da latte localizzate nel territorio del Verbano-Cusio-Ossola: l’Azienda Agricola Dellapiazza di Jodi Maccagno e l’Azienda Formazza Agricola di Lara Pennati. Il latte ed i formaggi prodotti da queste aziende sono oggetto di ricerca; in particolare nel corso del progetto verranno evidenziate le proprietà funzionali e nutrizionali di latte e formaggi di montagna a partire dalle caratteristiche del foraggio (erba sfalciata e pascolo) con cui vengono alimentati gli animali nel periodo estivo e in quello invernale. Ciò determina fortemente l’unicità del sapore dei prodotti trasformati, strettamente correlato al luogo di produzione e al benessere delle vacche allevate.
Grazie alle ricerche di iGRAL si approfondiranno le conoscenze sulle caratteristiche nutrizionali delle carni di bovini delle razze Highland e Sarda ottenute al pascolo.
La qualità di un alimento è “l’insieme delle caratteristiche del prodotto che contribuiscono all’accettabilità del prodotto stesso da parte del consumatore”, che esprime il suo giudizio esclusivamente sulla base di percezioni e giudizi dettati, oltre che dal sapore e aspetto dell’alimento, da criteri etici riconducibili, nel caso di prodotti di origine animale, alla salvaguardia del benessere animale, all’allevamento eco-sostenibile e all'impatto ambientale.