Giovanna FERRARI | Progetti

IMPATTO DELLE TECNOLOGIE INNOVATIVE SUGLI ALLERGENI ALIMENTARI

Nel corso della prima annualità del progetto è stato analizzato l’effetto di un processo basato sull'uso delle alte pressioni idrostatiche su alcuni allergeni alimentari di natura proteica (glutine e albumina). In particolare, è stato effettuato uno studio sistematico dell’effetto delle principali variabili di processo (pressione, temperatura e tempo) sulle caratteristiche reologiche e chimico-fisiche di tali allergeni, mettendo a punto preliminarmente i protocolli di estrazione e risospensione in soluzioni tampone. Definita la composizione della soluzione tampone, il pH e la concentrazione massima di allergene in soluzione (12, 25, 50 e 100 mg/mL in soluzione tampone di fosfato di sodio (50 mM, pH = 8)), i campioni di allergeni sono stati sottoposti all’azione dell'HHP utilizzando un impianto di laboratorio che consente di realizzare cicli di pressurizzazione a temperatura controllata. L'impianto ha una capacità di 50 ml, pressione massima di esercizio di 14.000 bar e temperatura variabile fra 0 e 120 °C. Dalla sperimentazione effettuata si evince che il trattamento HHP, pur non influenzando i limiti della regione viscoelastica lineare dei campioni proteici, può indurre la formazione di gel al di sopra di un livello soglia di pressione. All’aumentare del livello di pressione si ottengono gel più definiti e rigidi con valori maggiori dei moduli G’ e G’’, soprattutto ad elevati tempi di trattamento ed in corrispondenza di maggiori concentrazioni, ovvero nelle condizioni in cui l’aggregazione proteica causata dalle alte pressioni risulta essere più rilevante. I dati sperimentali dimostrano l’applicabilità di modelli teorici per la rappresentazione e la previsione delle condizioni di trattamento corrispondenti al verificarsi di fenomeni di denaturazione e di aggregazione proteica. Tali alterazioni strutturali, che avvengono secondo meccanismi non ancora ben chiari, sono misurabili attraverso analisi reologiche. Pertanto, nella seconda annualità l’attività di ricerca sarà finalizzata a determinare la correlazione tra proprietà reologiche degli allergeni e livello di denaturazione proteica indotto alle diverse condizioni di processo, attraverso lo sviluppo di modelli teorici in grado di rappresentare la dipendenza dei parametri reologici dalle condizioni operative e dai parametri di prodotto di cui è stata già dimostrata la rilevanza nella sperimentazione precedente. Dai parametri dei modelli ottenuti sarà possibile caratterizzare in forma sintetica ed immediata il comportamento del materiale e, utilizzando i parametri che consentono di confermare la bontà del fitting, si potrà quantificare lo scostamento tra i punti sperimentali ottenuti e quelli valutati mediante ciascun modello.Si procederà poi anche alla modellazione matematica delle cinetiche di idrolisi enzimatica assistita dall'HHP. Sulla base dei dati sperimentali già ottenuti e tenendo conto del ruolo svolto dalle principali variabili di processo e di prodotto, sarà ipotizzato un meccanismo rappresentativo della reazione di idrolisi ad elevata pressione e sarà possibile caratterizzare la cinetica enzimatica di ciascun enzima per la specifica proteina idrolizzata. I modelli messi a punto per rappresentare le cinetiche enzimatiche saranno utilizzati per il fitting dei dati sperimentali allo scopo di determinare la dipendenza delle costanti cinetiche dalle variabili di processo e dal tipo di prodotto.Si procederà, infine, a validare i modelli matematici sviluppati e, mediante analisi statistica, a valutarne validità e range di applicabilità. Alla luce di un’attenta analisi dei risultati sarà possibile ottimizzare i cicli di processo che verranno testati su matrici alimentari reali allo scopo di valutare l’impatto del processo sulle proprietà nutrizionali e sensoriali dell'alimento l’efficacia del trattamento al variare delle caratteristiche del prodotto.