Colture microbiche per l'industria alimentare

Produzione di micotossine nel Penicillium roqueforti

Nel caso del Penicillium roqueforti, si ha il gene che porta alla sintesi della PR tossina e la sequenza di ari viene utilizzata anche per individuare a livello molecolare la presenza di questo Penicillium e quantificarlo nel gorgonzola.

Alcune micotossine prodotte dalle colture microbiche sono la roquefortina C (alcaloide neurotossico), l'acido micofenolico e le PR tossine, le quali sono prodotte a bassa concentrazione dal Penicillum roqueforti durante la produzione del gorgonzola ma quelle che vengono prodotte sono molto instabili perché vanno a reagire con l'ammoniaca, i Sali d'ammonio e le caseine dando origine alla PR innina che non è tossica.

I fattori che modulano la produzione di micotossine, ad esempio nel formaggio, sono fattori biotici e abiotici. Tra i fattori biotici si ha la...

la capacità intrinseca di un ceppo di produrre o meno una tossina dipende dallo stato fisiologico in cui il fungo si trova e dall'interazione con altri organismi. Tra i fattori abiotici che influenzano la produzione di tossine ci sono i fattori ambientali e quelli legati al processo produttivo, come la temperatura, l'umidità relativa, il tempo di maturazione, la composizione, la presenza di nutrienti, il pH, il potenziale redox e l'attività dell'acqua. Ogni formaggio è diverso e ha associata una microbiota diversa, quindi il processo produttivo può variare a seconda delle diverse caratteristiche chimico-fisiche. Per determinare in laboratorio se un fungo è in grado di produrre tossine, vengono effettuate delle prove. Ad esempio, nel caso di Penicillium roqueforti, vengono coltivati in vitro su un terreno da laboratorio e viene analizzata la produzione di tossine.questo produce laroquefortina C e l'acido micofenolico; poi utilizzano al posto del terreno di laboratorio il pane e vanno a vedere quali tossine produce e poi vanno a vedere in vivo. La produzione delle tossine è una caratteristica ceppo-specifica. Le micotossine vengono prodotte da molti funghi contaminanti anche degli alimenti, ma nel caso di una coltura microbica selezionata nel tempo queste non rappresentano un grande problema perché se vengono prodotte non sono stabili o vengono prodotte in basse concentrazioni. Un altro tratto indesiderato sono i fattori di virulenza, i quali non devono essere presenti nei mo che vengono impiegati come colture microbiche. Deve essere eseguito un approfondito risk assessment a livello di ceppo. Genere Enterococcus Gli enterococchi sono un genere che include molte specie (circa 30) e da un lato sono impiegati come colture microbiche e dall'altro possono essere patogeni per l'uomo. Questi non si trovano nella lista QPS maci sono 3 specie nella lista dell'International Dairy Federation e sono Enterecoccus fecalis, faecium e durans. Questi sono dei commensali del microbiota intestinale umano ed animale, in particolare E. fecalis umano e faecium di vitelli e vacche. Gli enterococchi sono gram positivi e possono essere cocchi singoli o al massimo catene di due cellule, non sono sporigeni, sono catalasi e ossidasi negativi, anaerobi facoltativi e quindi ossigeno tolleranti. Prima del 1984 questi venivano classificati come Streptococcus e poi nel tempo hanno subito una riclassificazione. Questi sono dei microrganismi mesofili (10-45°C) ed hanno un optimum a 30°C, crescono in un ampio range di pH (4.4-9.6) e tollerano bene anche elevate quantità di NaCl fino al 6,5%. Ciò che differenzia gli enterococchi dai streptococchi è che gli enterococchi sono in grado di sopravvivere ad un trattamento termico a 60°C per 30 minuti, riescono a crescere in un terreno con il 40% di Sali dibile (vengono spesso aggiunti per inibire i gram positivi) ed inoltre idrolizzano l’esculina che è un glicoside (viene utilizzato per contare gli enterococchi e distinguerli da altri). Questi sono dei microrganismi ubiquitari e si ritrovano nel suolo, piante, liquame e sono commensali sia del microbiota intestinale di uomo che di animali. Nel caso degli alimenti questi vengono usati come colture microbiche per la fermentazione di prodotti come carne, formaggi, vegetali e vengono usati per la produzione di aromi perché hanno una forte attività proteolitica, esterasi e lipolitica e sono in grado anche di metabolizzare il citrato e produrre il diacetile (aroma importante nei formaggi). Gli enterococchi sono dei gran produttori delle batteriocine, in particolare la citolisina (classe I) che è emolitica, l’enterocina A (classe II), l’enterocina Q (classe II) e l’enterocina B; poi vi è l’enterolisina che è ad elevato

Pesomolecolare ed una enterolisina ciclica che è AS-48. In particolare la citolisina e l'AS-48 sono le due batteriocine più studiate nell'Enterococcus fecalis perché è la specie più problematica. Un isolato può produrre più di un tipo di batteriocina.

Lo spettro d'azione delle batteriocine: sono molto attive contro i gram positivi come Listeria monocytogenes, Bacillus cereus, specie di stafilococchi e molti clostridi ed hanno un'attività antagonista contro alcuni gram negativi come Pseudomonas aeruginosa ed E.coli. Quasi tutte le enterocine hanno come target primario la membrana citoplasmatica dove vanno a formare dei pori e questo determina l'annullamento del potenziale trans-membrana e l'annullamento del gradiente di pH e quindi le cellule non possono più conservare la forza protonmotrice e quindi si va incontro alla lisi o inattivazione totale della cellula che rilascia verso l'esterno.

Il contenuto intracellulare. In particolare l'enterolisina A ha come target la parete dei microrganismi sensibili ed è in grado di degradarla determinando la lisi della cellula.

Gli enterococchi sono dei patogeni nosocomiali, quindi isolati negli ospedali e sono associati e possono causare endocarditi, infezioni addominali e alle vie urinarie in soggetti immunocompromessi, quindi patogeni opportunisti.

Circa l'80% di queste infezioni è causata dall'Enterococcus fecalis. I tratti implicati nella patogenicità sono dei fattori di virulenza e l'antibiotico resistenza. Anche questi fattori sono ceppo-specifici.

I fattori di virulenza sono delle molecole in grado di amplificare la capacità di un microrganismo di causare un'infezione. Questi sono la sostanza di aggregazione, la quale è una proteina di superficie che promuove l'aggregazione delle cellule tra loro e l'adesione delle cellule degli enterococchi alle cellule eucariote.

Questo tipo di fattore è stato ritrovato solo in E.fecalis. Il secondo fattore è la citolisina o beta-emolisina che è il fattore di virulenza più studiato negli enterococchi ed è un peptide in grado di lisare le cellule sia batteriche che dell'ospite. Poi vi è la gelatinasi che è un'endopeptidasi extracellulare in grado di idrolizzare diversi substrati come gelatina, insulina, collagene, emoglobina e quindi la sua azione determina un danneggiamento del tessuto dell'ospite e quindi questo è un evento che favorisce la traslocazione del batterio, ovvero la diffusione dell'infezione. Questa gelatinasi è anche implicata nella formazione del biofilm. Si ha un altro fattore che è enterococcal surface protein che è studiato sia nel fecalis che nel faecium e questo è codificato dal gene ESp; questo contribuisce all'adesione ed è coinvolta nell'evasione del sistema immunitario dell'ospite.cioè riesce a nascondersi dal sistema immunitario. Questo gene ESp è cromosomale e non è trasmissibile. Si ha poi la formazione dei pili che possono essere coinvolti nell'adesione delle cellule epiteliali e nella formazione di biofilm. Infine si ha EfA che è un gene trovato sia in fecalis che in faecium ed è un adesina che gioca un ruolo fondamentale nelle endocarditi, quindi stato infiammatorio e di infezione. Questi fattori di virulenza si trovano in un'isola genomica chiamata isola di patogenicità e sono regioni molto grandi (150mila paia di basi) e molto ricche di sequenze di inserzione, le quali sono degli elementi genetici mobili che si possono tagliare (scindere) e si possono spostare all'interno di un genoma oppure possono trasportare con sé anche porzioni di genoma e trasferirsi in altri microrganismi di specie e generi diversi. Quindi il genoma degli enterococchi è un genoma molto plastico perché.può cambiare grazie allo spostamento di porzioni del genoma. La virulenza degli enterococchi non deriva solo dalla presenza di questi fattori, ma è dovuta anche alla presenza di geni che sono correlati all'antibiotico resistenza. Molti enterococchi hanno geni che conferiscono l'antibiotico resistenza a molti antibiotici e quindi questo li rende molto pericolosi in caso di infezioni. Questi possono avere un'antibiotico resistenza intrinseca, cioè portata a livello cromosomale e quindi non viene trasferita con trasferimento genico orizzontale, oppure può essere un'antibiotico resistenza acquisita ed in questo caso i geni si trovano su plasmidi o trasposoni che sono elementi genici mobili che possono essere trasmessi. L'antibiotico resistenza acquisita più rilevante che portano gli enterococchi è la vancomicina (molto impiegato in ospedale) e questa resistenza può essere trasferita. Questo gene per l'antibiotico resistenza.vita e ha rivoluzionato il trattamento delle malattie infettive. Tuttavia, l'abuso e l'uso indiscriminato degli antibiotici hanno portato alla comparsa di batteri resistenti, come nel caso della vancomicina. La vancomicina è un antibiotico di ultima linea utilizzato per trattare infezioni gravi causate da batteri resistenti ad altri antibiotici. Tuttavia, alcuni isolati di enterococchi presenti nei formaggi possono essere resistenti alla vancomicina. Questi isolati sono considerati contaminazioni del latte di partenza e devono essere selezionati durante le colture microbiche. Gli enterococchi, nonostante la loro reputazione negativa come agenti patogeni, possono anche essere utilizzati come probiotici. Ci sono due ceppi di enterococchi utilizzati come probiotici: E. faecium ceppo SF68, che non ha fattori di virulenza, e E. fecalis, che è alla base del prodotto tedesco "yimbioflor". Quest'ultimo ceppo di Enterococcus manca della citolisina e dell'iauloronidasi, ma contiene una sostanza di aggregazione che favorisce la colonizzazione. Gli enterococchi sono ampiamente utilizzati come colture microbiche grazie alla loro capacità di produrre batteriocine. Possono essere utilizzati come starter, starter secondari, probiotici e colture di protezione. La scoperta degli antibiotici ha sicuramente migliorato le aspettative di vita e ha rivoluzionato il trattamento delle malattie infettive. Tuttavia, è fondamentale utilizzare gli antibiotici in modo responsabile per evitare la comparsa di batteri resistenti e preservare l'efficacia di questi importanti farmaci.

vita dell'uomo, però