Tracciatori Tracciatori molecolari di qualitàmolecolari di qualità

Dr. Chiara Dall’Asta

Dipartimento di Scienze degli Alimenti

Università degli Studi di Parma

1953 – Il marchio

1963 – la tradizione 1976 – qualità nutrizionale 2004 – unicità

2010 – la qualità “globale”

La qualità di un alimento comprende:

- Sicurezza

-Composizione

- Caratteristiche nutrizionali

- Attributi sensoriali

- Attributi psicologici e sociali

- Origine geografica

- Ingredienti

- Attributi specifici (es. durata della stagionatura)

Misurare la qualità di un Misurare la qualità di un alimento?alimento?

Parametri obiettivi, facilmente misurabili,

regolati dalla legge

Parametri soggettivi, difficilmente misurabili

Parametri oggettivi, ma difficili da

misurare

TRACCIABILITA’ MOLECOLARE

Monitoraggio nel prodotto finito di caratteristiche specifiche e oggettive che lo colleghino

inequivocabilmente agli ingredienti, al luogo e alla metodologia di produzione

Il latte…

L’unicità del Parmigiano-Reggiano inizia negli allevamenti, dove le bovine vengono

alimentate nel rispetto di un rigido regolamento di produzione che impedisce l’uso

di foraggi fermentati o insilati, nonché l’utilizzo di sottoprodotti dell’industria

alimentare e di prodotti di origine animale (come da Disciplinare di Produzione in

vigore al 29.08.2011).

Marker dell’utilizzo di insilati

18.00 18.50 19.00 19.50 20.00 20.50 21.00 21.50

50000

100000

150000

200000

250000

300000

350000

400000

450000

500000

550000

Time-->

Abundance

TIC: LUIGI27.D

Acido diidrosterculico (lattobacillico)

Composto di origine microbica che si ritrova negli insilati e da lì al latte

Parmigiano Reggiano sempre assenti

Grana Padano sempre presenti

Analisi GC-MS confermata mediante NMR

Cyclopropyl-FA e uso di insilati

presenti in 150/150 campioni di latte di vacche alimentate con insilati

assenti in 80/80 campioni di latte di vacche NON alimentate con insilati

Buon marker per il Parmigiano Reggiano?

Marseglia et al. ChimAlSi, 2012

AromaAroma

Note latticheNote speziate

Note fruttateNote di frutta

secca

Note verdi/erbose

Note di carne arrosto

Aldeidi per lipolisiTerpeni da alimentazione

Esteri (LAB)

DiacetileAcidi grassi a catena

lineare (lipolisi)

Pirazine, furanoni (proteolisi + metabolismo

lattato)

Metionale, sulfuri(degradazione

metionina)

Pirazine, furanoni (proteolisi + metabolismo

lattato)

AROMA: valutazione della frazione volatile1) Valutazione dell’autenticità2) Monitoraggio di deviazioni dagli standard di

produzione3) Classificazione delle materie prime

Boscaini et al. J Agric Food Chem, 2003

TrentingranaParmigiano ReggianoGrana Padano

ParmesanParmesan(Italian style hard cheese)

1) Parmigiano Reggiano, Grana Padano e Trentingrana sono

denominati “parmesan”, spesso senza altra distinzione

2) La stessa definizione è usata da formaggi stagionati a pasta

dura non meglio specificati

3) Spesso la commercializzazione avviene come “grattugiati”.

“…cheeses that are marketed under the generic name of parmesans may not provide a good

representation of the genuine Italian parmesans such as Grana Padano and Parmigiano Reggiano”

Langford et a. J. Food Scie., 2012, doi: 10.1111/j.1750-3841.2012.02730.x

Profilo aromatico e autenticità

Differenze nella distribuzione di composti volatile fra

prodotto Italiano e Neozelandese riflettono cambiamenti

nella tecnologia di produzione (es. stagionatura di 12 mesi)

e nella composizione del latte (alimentazione della vacca +

uso latte pastorizzato).

Langford et al. J Food Scie, 2012

“A true Parmesan cheese aged at least 12 months to garantee

full parmesan flavour”

Parmigiano e Grana Padano

E’ possibile misurare la

stagionatura?

11.7 €/Kg

11.0 €/Kg

12.8 €/Kg

DuringRipeningtime…..

The compositionofthe peptide fractionofcheeseisstrictlyrelatedtothe ageingprocess

Proteolyticenzymes(differentspecifities)

Free amino acidsin cheese

Enzymaticactivity

Caseins

NPADs(Non ProteolyticAminoacyl Derivatives)

produced and degraded continuoslyduring ageing

γ-glutamyl-, lactoyl- and pyroglutamyl-amino acids produced during the ageing

time

ProteolyticPeptides

102 campioni di Parmigiano-Reggiano prodotti in zone diverse: Modena, Reggio Emilia, Mantova and Parma

Sforza et al. Summilk Conference, 2011

Fig.1 Profilo peptidico di un campione di Parmigiano-Reggiano di 18 mesi ottenuto mediante analisi UPLC-MS

14

Analisi di peptidi proteolitici e NPAD mediante tecnica dello XIC

Identificazione dei composti di interesse (30 composti)

Analisi statistica mediante Regressione Lineare Multipla

CORRELAZIONE MIGLIORE

Area Peptide/Area Trp0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45Mes

e st

agio

nat

ura

cal

cola

to

Mese stagionatura noto

NPAD/Trp

MESE STAG. = 194.171*Lactoyl-Val/Trp + 490.750*Butyryl-Val/Trp - 98.749*Lactoyl-Leu/Trp +

y = 0.9861xR2 = 0.9851

Training set:

confronto tra il grado di stagionatura calcolato con la retta e quello noto, per i campioni utilizzati nell’analisi statistica

Test set:

confronto tra il grado di stagionatura calcolato con la retta e quello noto, per i campioni NON utilizzati nell’analisi statistica

Sforza et al. Summilk Conference, 2011

Buona accuratezza, ma necessità di un’attenta

calibrazione con un vasto set di campioni

Autenticità:Autenticità:

Il problema delle Il problema delle “buste”“buste”

20% del mercato europeo

Quale origine geografica? – Analisi NMR Quale origine geografica? – Analisi NMR (I)(I)

5 campioni di Parmigiano Reggiano

1 formaggio tipo Parmigiano Reggiano (no marchio consorzio)

1 formaggio a pasta dura tipo grana (Italia)

1 formaggio a pasta dura tipo grana (Repubblica Ceca)

1 formaggio a pasta dura tipo grana (Lituania)

ANALISI NMRANALISI NMR

Sforza et al., RAFA Conference, 2011 Discriminant function 1

Dis

crim

inan

t fu

nct

ion

2

PR-REItalianCzechLithuanianPR-RE not marked

Classificazione corretta al 100% nel training test e nel gruppo di

cross-validazione.

Quale origine geografica? – Analisi NMR Quale origine geografica? – Analisi NMR (II)(II)

PR-RE 14 mesi elevato contenuto in Ile e Leu

PR-RE 30 mesi elevato contenuto in Thr

Aumento degli ammino acidi in stagionatura

Campioni esteri Leu, Ile, Lac, But, Ace

PR-RE Thr, Val, Pro, Glu, Lys, Ala, Ser

33 campioni (25 PR-RE, 8 esteri)

Consonni et al., Talanta, 2008

Presenza/Assenza di LisozimaPresenza/Assenza di Lisozima

SELDI – TOF - MS

Grana Padano

Parmigiano Reggiano

Mix grattugiato

Lisozima standardLimite di rivelazione: 15mg/Kg

Utilizzo nel formaggio:50 – 350 mg/Kg

Il Disciplinare del Parmigiano-Reggiano vieta espressamente l’utilizzo di lisozima, mentre altri formaggi tipo grana lo permettono.

Dragoni et al., Food Anal Methods, 2011

Analisi veloce, strumentazione costosa

L’utilizzo di tracciatori molecolari è quindi un

approccio basato su evidenze scientifiche rivolto:

• alla tutela del prodotto in termini di autenticità e

protezione del marchio

• al miglioramento costante della qualità attraverso

il monitoraggio delle unicità tecnologico-

organolettiche

TAKE HOME MESSAGETAKE HOME MESSAGE

Necessità di una gestione dei dati scientifici in termini di comunicazione ai fini della valorizzazione

del prodottotradizione

mercato globale

Arnaldo DossenaStefano SforzaGianni GalavernaTullia Tedeschi

Valeria CavatortaFrancesca LambertiniChiara BottesiniElisa Morini

Gerardo PallaAugusta Caligiani

Angela Marseglia

Erasmo NevianiMonica GattiCamilla LazziValentina BerniniBenedetta Bottari

Elisa SgarbiFederica MeliLuca Iacopino

Chimica e Biochimica degli Alimenti

Microbiologia degli Alimenti Nutrizione Animale

Afro QuarantelliFederico Righi