Studio dell’influenza del processo fermentativo del pattern di speciazione del selenio tramite spettrometria al plasma in HPLC-ICP-MS

Per meglio comprendere i biochimismi del selenio nei batteri lattici in studio, Lb.

fermentum (MR13) e Lb. plantarum (124a), durante un processo fermentativo,

sono state condotte delle analisi di speciazione del selenio in HPLC-ICP-MS. Tale approccio analitico consente di realizzare una discriminazione quali-quantitativa dei diversi composti del selenio presenti, nel nostro caso, nei digeriti gastrici delle diverse condizioni sperimentali di piadina. Quest’aspetto, nella specificità dei risultati, permette di osservare le performance di organicazione dei batteri lattici nella comparazione dei diversi composti organici ed inorganici presenti nel mezzo.

Nelle tabelle 19 e 20 sono riportati i risultati dell’analisi di speciazione condotta tramite HPLC-ICP-MS. L’analisi è stata realizzata sui campioni di piadina finiti sottoposti a digestione in vitro come sopra descritta. Inoltre i digeriti sono stati microfiltrati con cut-off <3KDa al fine di studiare il contenuto di selenio nella componente a più basso peso molecolare. Tale componente infatti rappresenta la parte con maggiori probabilità di essere assorbita a livello intestinale quindi rappresenta la componente più bioaccessibile del digerito. Tale tecnica ha permesso di identificare le 4 specie di selenio principali:

- selenio-metil cisteina (MeSeCys) - selenio metionina (SeMet)

Dai risultati ottenuti si può osservare che (Tab.19, Somma specie e TOT ICP- MS) nei digeriti totali sono stati rilevate concentrazioni molto superiori di selenio rispetto alle frazioni a basso peso molecolare indipendentemente dal fatto che fosse selenio naturalmente presente (Tab.19, campioni: CTq <3KDa, CTq, CTqSD <3KDa e CTqSD) o campioni in cui il selenio era stato aggiunto (Tab.19, campioni : CSe <3KDa, CSe, CSeSD <3KDa e CSeSD). Tale caratteristica è stata osservata anche nei campioni fermentati con batteri lattici evidenziando che apparentemente non c’è un effetto del processo fermentativo sulla ripartizione delle specie di selenio nelle frazioni di digerito considerate (<3KDa) in confronto a tutto il digerito. Se invece consideriamo la ripartizione tra le 4 diverse forme di selenio nella frazione a basso peso molecolare rispetto al totale del digerito si possono osservare alcune differenze importanti. Nei campioni CTq e CTqSD il selenio è costituito solo da quello naturalmente presente, rappresentato circa per il 25-30% della forma inorganica SeVI ed il 55-65% di quella organica. Il processo fermentativo tramite impasto acido aumenta la quantità di SeMet (selenio metionina), nella piadina mentre la MeSeCys, seppur presente nel campione CTq, sparisce completamente quando viete utilizzato un impasto acido (CTqSD) ad opera di possibili biotrasformazioni che avvengono nel processo fermentativo. Quando alla farina viene aggiunto selenito di sodio, la maggior parte del selenio è presente nella forma inorganica (SeIV) nei campioni dei digeriti totali e della frazione <3KDa (rispettivamente l’84% e 85% del selenio totale). Quando si realizza una fermentazione tramite impasto acido arricchito durante la sua maturazione di selenio inorganico (selenito di sodio), la componente inorganica diminuisce drasticamente sia nel digerito totale che nella frazione <3KDa che risultano rispettivamente il 35 ed il 40% del totale. Contemporaneamente è risultato un evidente incremento della componente organica rappresentata per la maggior parte dalla SeMet che assieme alla MeSeCys rappresentano il 51% e il 53% del selenio totale rispettivamente nel digerito totale (CSeSD) e nella frazione <3KDa (CSe<3KDa).

In termini assoluti l’aggiunta di selenio alla farina attraverso un impasto acido arricchito non modifica la quantità di selenio organico presente nel digerito,

con impasto acido è risultata essere drasticamente ridotta. Non avendo rilevato un analogo incremento della forma inorganica si possono fare due ipotesi: 1) i processi di digestione in vitro e le fasi preparative dell’analisi HPLC-ICP-MS portano a perdere la maggior parte della frazione inorganica del selenio; 2) le specie organiche derivanti dalla fermentazione tramite impasti acidi non sono state identificate perché non conosciute e quindi non confrontabili con specie presenti nel data bank disponibile.

Capitolo 8: Conclusioni

Recentemente è stato riscontrato un crescente interesse nello studio dell’interazione tra batteri lattici e ioni metallici e i microelementi presenti in tracce. La loro riscontrata capacità di bioassobire, bioaccumulare e biotrasformare tali elementi ne ha reso molto interessante l’applicazione nel settore alimentare sia per la possibilità di rimuovere metalli da acqua o alimenti liquidi che per la possibilità di produrre alimenti arricchiti e sia per l’alimentazione animale che per quella umana. Infatti l’incorporazione di selenio in ceppi probiotici ha dimostrato di aumentare la loro attività contro E.coli. I Lb. casei e Lb. rhamnosus arricchiti di selenio hanno dimostrato un efficace riduzione nella tossicità del Cadmio. Lb

reuteri e Lb rhamnosus, come altri probiotici, si sono rivelati in grado di

migliorare lo stato ossidativo grazie all’arricchimento con selenio.

Dalla mia sperimentazione ho ottenuto molteplici indicazioni che riguardano la possibilità di produrre un alimento fermentato a base di cereali ed elevato contenuto di selenio bioattivo.

In particolare, ho riscontrato che la capacità di crescere in presenza di elevate concentrazioni di selenio (come selenito di sodio) è un carattere abbastanza comune nei ceppi del genere Lactobacillus studiati. Questo rappresenta un importante aspetto applicativo in quanto precedentemente è stato riscontrato che in altri prodotti fermentati la scarsa resistenza degli starter appartenenti al genere

Lactobacillus rappresentava un fattore limitante per la realizzazione del processo

fermentativo contestualmente alla biorganicazione del selenio. Inoltre l’aggiunta di selenio alla farina attraverso un impasto acido arricchito non ha aumentato la quantità di selenio organico presente nel digerito, ma ha drasticamente ridotto la componente inorganica rispetto ad una aggiunta diretta sulla farina. Questo rappresenta un aspetto molto interessante in quanto a parità di selenio aggiunto la componente bioattiva rappresenta la maggior parte.

sull’alimento tal quale ma dopo la sua digestione, che, seppure effettuata in vitro, ha un certo valore predittivo. Ulteriori aspetti da chiarire vanno cercati sia nel miglioramento delle performances analitiche che nell’identificazione delle specie di selenio presenti.

Dal punto di vista applicativo questo lavoro costituisce una base sia per la comprensione del ruolo dei processi fermentativi nell’individuazione di alimenti o ingredienti innovativi di tipo funzionale ma anche per la produzione di nuovi microrganismi probiotici in grado di migliorare lo stato ossidativo o prodotti nutraceutici ricchi di selenio bioattivo .

Bibliografia

A.C. Nielsen - Nucci S. (2009). “L’industria alimentare italiana e gli alimenti funzionali” presentazione al convegno: “L'industria alimentare italiana e gli alimenti funzionali: la tradizione presenta il benessere”, 11 Giugno 2009, Federalimentare, Milano.

Aidepi (2013): Sito web: http://www.foodweb.it/2012/07/aidepi-bilancio- 2011-positivo-per-pasta-e-dolci/ .

Alina Kabata-Pendias, Arun B. Mukherjee, (2007). Trace Elements From Soil to Human, Springer; 1 edition.

Alwazeer, D., Cachon, R., Divies C. (2002). Behavior of Lactobacillus

plantarum and Saccharomycescerevisiae in fresh and thermally processed

orange juice. Journal of food protection, 65 (10) : 1586-1589.

Alzate A., Pérez-Conde M.C., Gutiérrez A.M. , Cámara C. (2010). Selenium-enriched fermented milk: A suitable dairy product to improve selenium intake in humans. International Dairy Journal, 20 : 761-769. Alzate, A., Fernandez-Fernandez, A., Perez-Conde, M. C., Gutierrez,