Ingredienti proteici a base di insetti: estrazione, caratterizzazione molecolare, funzionalità tecnologiche e aspetti di sicurezza

Recentemente, a causa dell'aumento della popolazione mondiale e del consumo pro-capite di carne, gli insetti sono stati esplorati come fonte alternativa e sostenibile di proteine animali. In questa tesi di dottorato, due diverse specie di insetti, lesser mealworm (Alphitobius diaperinus) e black soldier fly (Hermetia illucens), sono state studiate come fonte di proteine da poter inserire nel settore alimentare e mangimistico. Entrambi gli insetti hanno dimostrato di essere una valida fonte di proteine, non solo per la loro quantità, ma anche per l'alto profilo nutrizionale, ricco di aminoacidi essenziali. Al fine di integrare le formulazioni di mangimi e alimenti con ingredienti proteici a base di insetti, diversi protocolli di estrazione sono stati esplorati e confrontati. Oltre ai metodi chimici, basati sull'estrazione alcalina e sul frazionamento di Osborne, l'estrazione enzimatica assistita ha dimostrato di essere altrettanto promettente. L’utilizzo di enzimi proteolitici ha dimostrato di essere un valido metodo per preservare la qualità delle proteine e migliorarne la digeribilità. Inoltre, l'idrolisi enzimatica può essere modulata per raggiungere le proprietà tecnologiche desiderate, in base all’uso finale del prodotto. La qualità delle proteine degli insetti può essere danneggiata dalla presenza di enzimi endogeni. In particolare, l’imbrunimento enzimatico nelle frazioni proteiche è risultato essere responsabile di implicazioni a livello chimico e nutrizionale. Nella presente tesi, il blanching, utilizzato come metodo di uccisione degli insetti, è stato identificato come un valido trattamento per inattivare gli enzimi e preservare la qualità delle proteine. Al fine di valutare l'inclusione di ingredienti a base di proteine di insetti nella catena alimentare, è stata anche effettuata una valutazione della sicurezza, concentrandosi principalmente sulla presenza di micotossine e sul potenziale allergenico. Entrambe le specie di insetti hanno dimostrato di rappresentare un rischio allergenico per i futuri consumatori. In particolare, è stata identificata una reattività crociata tra proteine dell'insetto e allergeni noti da crostacei, a causa della stretta omologia tra specie tassonomicamente correlate. Attraverso un approccio proteomico, la tropomiosina è stata identificata come allergene prevalente in entrambi gli insetti e la sua immunoreattività è stata confermata con un siero prelevato da un paziente allergico ai crostacei. L'estrazione enzimatica, precedentemente menzionata, è stata dimostrata essere un valido strumento biotecnologico utilizzabile per ridurre l'immunoreattività delle proteine degli insetti. Oltre agli allergeni, è stata studiata anche la potenziale bioaccumulazione delle micotossine. Infatti, uno dei principali utilizzi degli insetti è correlato alla loro capacità di crescere su un diverso spettro di substrati e sottoprodotti che potrebbero essere potenzialmente contaminati. In questo progetto di tesi, nonostante gli insetti fossero stati coltivati su substrati contaminati da micotossine, non è stata dimostrata la loro capacità di bioaccumulare micotossine. Al contrario è stata identificata la loro capacità di espellerle e / o metabolizzarle in forme non ancora note. In conclusione, i risultati ottenuti in questa tesi di dottorato supportano pienamente gli insetti commestibili come promettente fonte alternativa e sostenibile di proteine, che potrebbero essere introdotte sia nella catena alimentare che in quella mangimistica al fine di soddisfare la futura domanda di proteine di alta qualità.