Study of chemical-physical and biochemical changes in food of animal origin by proteomic approach

The study of animal food proteins arises from the necessity to understand how such components modify their chemical-physical and biochemical behaviour through technological processes, enzymatic actions and the storage conditions of the raw material to reach at the finished product. The meat and dairy products can boast of being prestigious products of Italian food production. The proteomic approach developed on cooked meat products showed significant quantitative and qualitative differences induced by the technological process: cooking, cutting or crushing and salting. The results demonstrate that in cooked hams and emulsified products, protein aggregations reflect the processing conditions, which for cooked products are characterized primarily by disulfide bridges and in emulsified products from inter-protein bonds of covalent nature. It often happens that the dairy industries of our country use powdered milk, UHT milk, frozen milk and curds, national or foreign, and other products that often turn out to be of low quality. The dairy industry use frozen raw materials and semi-preserved for their low cost and to cope with an increasingly competition of large retailers and major industries. Therefore, the proteomic study allows to set up the analytical techniques which allow to protect the quality mark and the "Made in Italy". The electrophoretic techniques adopted on buffalo mozzarella PDO revealed the presence of several conditions of proteolysis, induced by the hydrolysis of β-CN by plasmin activity and fragments dell'αs1-CN by chymosin activity, also confirmed by mass spectrometry. These results indicated the use of frozen or refrigerated milk, frozen curds or low quality semi-preserved products and so on, not suitable for the production of buffalo mozzarella PDO with designation of origin, as the EC Regulation n ° 1107 provides only the ‘use of buffalo fresh milk from buffalo reared in the same production area’. This study also led to the determination of an "index of freshness" monitoring the level of proteolysis of 75 samples of buffalo mozzarella PDO, plus three control samples. In this analysis there were detected quantitative values of β-CN and fragments of γ-CN and comparing the intensity of the bands, it was possible to calculate this index called Φ. The higher was Φ value the higher was the freshness. In addition, the study was conducted by monitoring the freezing effect on buffalo milk, quantifying the β-CN through immunochemical technique, indirect test Elisa, which recognizes the antigen by a specific antibody and the complex is revealed with a non-specific secondary antibody, which carries a chromogenic group, which is colored after enzymatic action. The results of this first investigation showed that the plasmin can act during freezing on the samples.

Lo studio della componente proteica in alimenti di origine animale, nasce dall’esigenza di dover comprendere come tali componenti, modifichino la propria conformazione chimico-fisica e biochimica, attraverso i processi tecnologici, l’azione enzimatica e le condizioni di stoccaggio della materia prima e del prodotto finito. I salumi e i prodotti lattiero caseari, possono vantarsi di essere prodotti prestigiosi della produzione alimentare agricola Italiana. L’approccio proteomico studiato sui prodotti a base di carne cotti ha evidenziato notevoli differenze sia quantitative che qualitative indotte dal processo tecnologico, dalla cottura, se sottoposto a taglio o sminuzzamento e salatura. I risultati dimostrano che nei prosciutti cotti e nei prodotti emulsionati, le aggregazioni proteiche riflettono le condizioni di trasformazione, che per i prodotti cotti sono caratterizzate principalmente da ponti disolfuro e nei prodotti emulsionati da legami inter-proteina di natura covalente. Accade di frequente che le industrie lattiero-casearie del nostro Paese si approvvigionino di latte in polvere, latte a lunga conservazione, latte e cagliate congelate nazionali ed estere, ed altri prodotti che spesso risultano essere di bassa qualità. Materie prime conservate e semilavorati sono utilizzati dall’industria lattiero-casearia per il loro basso costo e per far fronte ad una concorrenza sempre più agguerrita della grande distribuzione e delle grandi industrie. Pertanto, lo studio proteomico, permette di allestire procedure analitiche che consentono di tutelare il marchio di qualità e il “Made in Italy”. Le tecniche elettroforetiche adottate su mozzarelle di bufala Campane DOP, hanno rivelato la presenza di diverse condizioni di proteolisi, indotte dall’idrolisi della β-CN ad opera della plasmina, e frammenti dell’αs1-CN, per conto della chimosina, riscontrate anche mediante spettrometria di massa, indicando l’uso di latte congelato o refrigerato, cagliate congelate o semi-prodotti di basa qualità e non idonei alla produzione della mozzarella di bufala Campana con denominazione di origine, in quanto il Regolamento CE n°1107, prevede esclusivamente l’utilizzo di latte di bufala fresco e proveniente da bufale allevate nella stessa zona di produzione. Lo studio ha portato anche alla determinazione di un “indice di freschezza”, monitorando il livello di proteolisi di 75 campioni di mozzarella di bufala Campana DOP e tre campioni controllo. In questa analisi sono stati rilevati i valori quantitativi della β-CN e i frammenti della γ-CN e, confrontando le intensità delle bande, è stato possibile calcolare questo indice chiamato Φ. Più il valore di Φ calcolato è stato elevato maggiore era la freschezza della mozzarella. Inoltre, lo studio è stato condotto monitorando l’effetto che il congelamento ha sul latte di bufala, quantificando la β-CN mediante tecniche immunochimiche, quale Test Elisa indiretto, che riconosce l’antigene mediante un anticorpo specifico ed il complesso così formatosi è rivelato con un anticorpo secondario aspecifico a cui è legato un gruppo cromogeno che si colora dopo l’azione enzimatica. I risultati di questa prima indagine hanno mostrato che la plasmina può agire sui campioni anche durante il congelamento.