Batteri lattici non starter durante la stagionatura del formaggio: sopravvivenza, crescita e produzione di molecole potenzialmente coinvolte nella formazione dell'aroma

I batteri lattici (LAB) costituiscono un gruppo eterogeneo di batteri tradizionalmente utilizzati nella produzione di formaggi. Essi possono svolgere diversi ruoli durante la caseificazione, gli starter LAB (SLAB) sono i protagonisti del processo di fermentazione, mentre i non starter LAB (NSLAB) esplicano il loro ruolo durante la maturazione del formaggio. Il lavoro di ricerca di questo dottorato si è focalizzato sullo studio del contributo dei NSLAB durante la stagionatura del formaggio. In particolare è stato preso in esame uno dei più famosi formaggi Italiani a lunga stagionatura, il Parmigiano Reggiano. Durante la maturazione del formaggio gli SLAB muoiono e lisano di conseguenza; i NSLAB, invece, iniziano a crescere e si sviluppano durante la stagionatura. Durante il periodo di maturazione del Parmigiano Reggiano i NSLAB crescono in mancanza di zuccheri del latte, perché il lattosio è già stato consumato dagli SLAB durante le fasi iniziali della produzione del formaggio. La capacità dei NSLAB di sopravvivere e crescere in queste condizioni potrebbe essere dovuta alla loro abilità di utilizzare fonti energetiche alternative, come i prodotti derivanti dalla lisi cellulare dei SLAB. Il primo studio riportato in questa tesi di dottorato, ha confermato la capacità dei NSLAB di sopravvivere e crescere utilizzando come fonte di energia solo i prodotti di lisi cellulare degli SLAB. Gli esperimenti condotti per sostenere questa ipotesi hanno dimostrato che i prodotti derivanti dalla lisi di L. helveticus (SLAB) possono fornire nutrienti sufficienti a consentire la crescita in vitro di due specie di NSLAB, L. casei e L. rhamnosus. Inoltre, l’osservazione di cambiamenti nella composizione del prodotto di lisi degli SLAB dopo la crescita dei NSLAB, suggerisce che alcuni composti possano essere consumati o prodotti dal metabolismo della microflora non starter durante la crescita. Ulteriore scopo di questa tesi di dottorato è stato indagare se il metabolismo dei NSLAB, che crescono utilizzando le fonti di nutrimento disponibili nel formaggio stagionato, potesse contribuire alla produzione di molecole volatili coinvolte nella formazione del flavour del formaggio. I risultati ottenuti hanno portato a supporre che molte molecole importanti, che contribuiscono al flavour, derivino da vie metaboliche seguite dai NSLAB, come il metabolismo del lattato/citrato, il catabolismo degli aminoacidi e degli acidi grassi liberi e dall’uso dei pochi zuccheri contenuti nel formaggio stagionato (come N-acetilglucosamina derivante dalla parete cellulare degli SLAB). La presenza di questi composti volatili ha confermato che, durante la stagionatura, la microflora NSLAB contribuisce a sviluppare l’aroma del formaggio. Infine, è stata valutata la capacità dei LAB di sintetizzare nuove molecole, coinvolte nell’aroma caratteristico del formaggio, γ-glutamil-amminoacidi e lactoyl-amminoacidi. E’ stato osservato che, L. helveticus, scelto come rappresentante della microflora starter, e L. rhamnosus, rappresentante dei NSLAB, sono in grado di produrre sia γ-glutamil-fenilalanina e lactoyl-fenilalanina grazie probabilmente ad una particolare un'attività enzimatica batterica. Mentre il primo composto è stato prodotto solo dalle cellule dopo lisi, la lactoyl-fenilalanina è stata prodotta dalle cellule dei LAB sia durante la crescita che dopo lisi, in quantità diverse a seconda della specie, della condizione cellulare e del tempo di incubazione. Vista la bassa resa delle reazioni, la maggiore quantità di queste molecole, che si trova nel formaggio, potrebbe essere una conseguenza del loro accumulo durante il lungo periodo di maturazione che caratterizza i formaggi a lunga stagionatura. Le capacità dei NSLAB e le loro attività durante la maturazione del formaggio si sono rivelate molto interessanti e potrebbero trovare una applicazione tecnologica nella produzione di formaggi o altri prodotti fermentati stagionati. In particolare, lo studio e la conseguente conoscenza delle abilità specie-specifiche dei NSLAB che portano alla formazione di composti aromatici, potrebbero essere di grande interesse per i produttori di formaggi in tutto il mondo.