OTTIMIZZAZIONE E MODELLAZIONE DI PROCESSI BIOTECNOLOGICI VOLTI ALLA PRODUZIONE DI SAKACINA A E BIFIDOCINA B, BATTERIOCINE DI INTERESSE NEL SETTORE ALIMENTARE

La produzione per via biotecnologia di batteriocine ha attratto in questi anni grande interesse, in funzione del fatto che tali molecole sono prodotte da microrganismi GRAS e sono naturalmente presenti in molti prodotti alimentari, in cui il ruolo dei batteri lattici è significativo. Il progetto di ricerca si pone come obiettivo l’ottimizzazione su scala pilota di processi di produzione microbiologica di sakacina A e bifidocina B, batteriocine prodotte rispettivamente da Lactobacillus sakei e Bifidobacterium bifidum. La ricerca prevede la valutazione degli aspetti genetico-molecolari alla base sia dei processi di biosintesi che del meccanismo d’azione delle batteriocine in esame, con particolare riguardo all’azione nei confronti di microrganismi target, dell’ambito alimentare. Ricerche preliminari condotte impiegando le sonde fluorescenti diSC3(5) (Eugene) e cFDASE (Molecular Probes) hanno consentito di evidenziare che la sakacina A è risultata in grado di dissipare completamente il potenziale elettrochimico () e il pH transmembrana di cellule di Listeria. Rimangono tuttora da dimostrare gli aspetti relativi al meccanismo di azione della bifidocina B. Lo step essenziale per lo sviluppo di un processo per l’ottenimento di prodotto in quantità ragionevoli consiste nell’individuazione della formulazione di un terreno colturale di costo contenuto, in grado di incrementare significativamente le rese rispetto a quelle iniziali tipiche della ricerca di base, e di una adeguata procedura di purificazione. La fase di sviluppo prevede l’impostazione della ricerca impiegando procedure di disegno degli sperimentali (DoE), i cui risultati verranno elaborati impiegando specifici software (ad es. Design Expert). Allo stato attuale della ricerca è stato possibile evidenziare l’esistenza di una correlazione inversa tra la presenza di bacto-peptone e idrolizzato di caseina nel terreno colturale e la produzione sakacina A (AU/ml). La fase di modellazione ha inoltre consentito di ottenere un’equazione in grado di legare la produzione di tale molecola in funzione della formulazione del terreno colturale, con un’accuratezza (R2) pari a 0,82. Rimangono ancora da condurre gli studi di validazione del processo e, in base all’esperienza maturata, di mettere a punto ed ottimizzare il processo di produzione della seconda molecola in questione, la bifidocina B. In questo caso occorre valutare l’influenza dei parametri biotecnologici di processo in relazione alle esigenze fisilogiche/metaboliche del microrganismo stesso. L’obiettivo complessivo prevede alla fine dello studio la definizione del protocollo da cui partire per il passaggio del processo dall’accademia alla produzione. L’ottenimento in prima analisi di rese interessanti di sakacina A ha permesso di procedere alla formulazione di un bio-film a base di pullulano ad attività antimicrobica, impiegabile nel settore dell’active packaging in alternativa agli imballaggi alimentari di origine plastica.