The aim of this research work was to obtain the improvement of microbiological quality of traditional Apulian breads through the selection of lactic acid bacteria with antimicrobial activity and the characterization of bacterial contaminants (Bacillus spp.) from wheat semolina. Lactic acid bacteria are microorganisms used since ancient times for preparation of fermented foods such as some types of bread made with sourdough. The products of metabolism of lactic acid bacteria can extend the shelf life of bread due to their antimicrobial properties. The study of lactic acid bacteria in the wheat semolina used in the production of traditional Apulian breads may lead to the selection of strains with peculiar pro-technological characteristics for improvement of bakery product shelf life. Moreover, the use of antimicrobial metabolites as an alternative to sourdough that need a long fermentation time, may represent a new tool for control microbial contamination of bakery products. In this study, 30 samples of durum wheat semolina were subjected to microbiological analysis in order to explore their lactic acid bacteria diversity and to find strains with antifungal activity. The analysis led to the isolation of 250 isolates that were differentiated into 17 strains by rep-PCR. A representative strain of each rep-PCR pattern was used to identify the species. The sequencing of 16S rRNA gene allowed to identify the following species: Weissella cibaria, W. confusa, Leuconostoc citreum, L. mesenteroides, Lactobacillus plantarum, L. rossiae and Lactococcus lactis subsp lactis. In particular, W. cibaria and W. confusa showed the greatest genotypic variability and were the most widely diffused, since occurring in the 75% of the semolina samples. The antimicrobial activity of the fermentation products (FP) obtained by growing the 17 strains representative of the rep-PCR profiles in a flour-based medium, was evaluated in in vitro experiments against 3 fungal contaminants of bakery products (Aspergillus niger, Penicillium roqueforti and Endomyces fibuliger) as well as against Bacillus subtilis, the causal agent of "bread rope". The analysis led to the selection of 6 LAB strains belonging to the species Weissella cibaria, Leuconostoc citreum, Lactobacillus rossiae, L. plantarum e Lactococcus lactis showing antimicrobial properties. Among these strains, the fermentation product of L. citreum C2-27 showed a strong inhibitory activity towards the three above fungi, which was comparable to that of calcium propionate (0.3%, wt/vol), and also inhibited B. subtilis spore germination and delayed the development of A. niger ITEM5132 directly on bread. Biochemical investigations carried out on the FPs suggested that antimicrobial activity was mainly related to lactic (28.26 mM) and acetic acid (14.62 mM) production, and to the low pH (pH = 3.42). Along with the use of natural preservatives, prevention and reduction of bread spoilage may be achieved also through the control of microbiological quality of raw materials. Recently, several companies in Southern Italy have reported problems of deterioration of bakery products due to the presence of spores of Bacillus spp. in raw materials. As part of this research, 59 samples of wheat semolina from different localities in the areas of Bari and Foggia were examined in order to assess the possible contamination by Bacillus spp. The study showed that approximately the 90% of samples were contaminated by 100-103 spores/g. Sixty percent of isolates were identified as B. subtilis/B. amyloliquefaciens and B. licheniformis, the two species most commonly associated with ropy bread spoilage.
Il lavoro di ricerca ha avuto come obiettivo il miglioramento della qualità microbiologica di pani tipici pugliesi attraverso la selezione di batteri lattici con attività antimicrobica e la caratterizzazione di contaminanti batterici (Bacillus spp.), da semole rimacinate di grano duro. I batteri lattici sono microrganismi da sempre utilizzati nella preparazione di alimenti fermentati tra cui alcuni tipi di pane ottenuti dalla fermentazione del lievito naturale. I prodotti del metabolismo dei batteri lattici favoriscono una prolungata conservabilità microbiologica del pane grazie alle loro proprietà antimicrobiche. Lo studio dei batteri lattici presenti nelle semole rimacinate di grano duro impiegate nella produzione di pani tipici pugliesi può consentire l'individuazione di ceppi con particolari caratteristiche pro-tecnologiche per il miglioramento della qualità dei prodotti da forno. Inoltre l'uso di i metaboliti antimicrobici, in alternativa all'impiego di lievito naturale, che richiede tempi di fermentazione lunghi, può rappresentare un nuovo strumento di controllo delle contaminazioni microbiche dei prodotti da forno. In questo studio, le popolazioni lattiche isolate da 30 campioni di semole rimacinate di grano duro utilizzate per la produzione di pani tipici pugliesi sono state analizzate per individuare ceppi con proprietà antimicrobiche. L'analisi ha portato all'isolamento di 250 isolati distinti in 17 ceppi mediante rep-PCR. Un ceppo rappresentativo di ciascun profilo rep-PCR è stato utilizzato per la successiva identificazione della specie. Il sequenziamento del gene 16S rRNA ha permesso di identificare le seguenti specie: Weissella cibaria, W. confusa, Leuconostoc citreum, L. mesenteroides, Lactobacillus plantarum, L. rossiae e Lactococcus lactis subsp lactis. Tra queste, le specie W. cibaria e W. confusa hanno mostrato la variabilità genotipica più ampia e sono risultate le più comuni poiché isolate dal 75% dei campioni. La presenza di attività antimicrobica nei prodotti di fermentazione (PF) ottenuti inoculando i 17 ceppi rappresentativi dei profili rep in un substrato a base di farina, è stata valutata in vitro contro 3 funghi contaminanti i prodotti da forno (Aspergillus niger, Penicillium roqueforti e Endomyces fibuliger) e Bacillus subtilis responsabile dell'alterazione batterica nota come "pane filante". Le analisi hanno portato all'individuazione di 6 ceppi appartenenti alle specie Weissella cibaria, Leuconostoc citreum, Lactobacillus rossiae, L. plantarum e Lactococcus lactis. Tra questi è stato selezionato il ceppo L. citreum C2-27 il cui prodotto di fermentazione ha dimostrato un'attività paragonabile a quella del propionato di calcio (0,3% p/vol) verso i tre funghi, ha inibito la germinazione delle spore di B. subtilis, ed infine è risultato efficace nel ritardare lo sviluppo di A. niger ITEM5132 direttamente sul pane. Indagini biochimiche condotte sui PF hanno indicato negli acidi lattico (28,26 mM) e acetico (14,62 mM) prodotti e nel valore di pH acido (3,42) i principali responsabili dell'attività antimicrobica. Il contenimento delle alterazioni del pane può essere raggiunto non solo mediante l'uso di conservanti naturali, ma anche con il controllo della qualità microbiologica delle materie prime. Recentemente diverse aziende del Meridione d'Italia hanno segnalato problemi di deterioramento delle produzioni panarie attribuiti alla presenza di spore di Bacillus spp nelle materie prime. Nell'ambito dell'attività di ricerca sono stati esaminati 59 campioni di semole rimacinate di grano duro provenienti da alcune zone della provincia di Bari e Foggia al fine di valutare l'eventuale contaminazione di Bacillus spp. Lo studio ha dimostrato che ca. il 90% dei campioni presentavano un livello di contaminazione compreso tra 100-103 spore/g e che il 60% degli isolati ottenuti sono stati identificati come B. subtilis/B. amyloliquefaciens e B. licheniformis, le due specie più comunemente associate all'alterazione del pane filante.
Miglioramento della qualità di pani tipici pugliesi. Identificazione di batteri lattici con proprietà antimicrobiche e di Bacillus sporigeni isolati da semole di grano duro / Mara Favilla. - (23/12/2009).
Miglioramento della qualità di pani tipici pugliesi. Identificazione di batteri lattici con proprietà antimicrobiche e di Bacillus sporigeni isolati da semole di grano duro
23/12/2009
Abstract
The aim of this research work was to obtain the improvement of microbiological quality of traditional Apulian breads through the selection of lactic acid bacteria with antimicrobial activity and the characterization of bacterial contaminants (Bacillus spp.) from wheat semolina. Lactic acid bacteria are microorganisms used since ancient times for preparation of fermented foods such as some types of bread made with sourdough. The products of metabolism of lactic acid bacteria can extend the shelf life of bread due to their antimicrobial properties. The study of lactic acid bacteria in the wheat semolina used in the production of traditional Apulian breads may lead to the selection of strains with peculiar pro-technological characteristics for improvement of bakery product shelf life. Moreover, the use of antimicrobial metabolites as an alternative to sourdough that need a long fermentation time, may represent a new tool for control microbial contamination of bakery products. In this study, 30 samples of durum wheat semolina were subjected to microbiological analysis in order to explore their lactic acid bacteria diversity and to find strains with antifungal activity. The analysis led to the isolation of 250 isolates that were differentiated into 17 strains by rep-PCR. A representative strain of each rep-PCR pattern was used to identify the species. The sequencing of 16S rRNA gene allowed to identify the following species: Weissella cibaria, W. confusa, Leuconostoc citreum, L. mesenteroides, Lactobacillus plantarum, L. rossiae and Lactococcus lactis subsp lactis. In particular, W. cibaria and W. confusa showed the greatest genotypic variability and were the most widely diffused, since occurring in the 75% of the semolina samples. The antimicrobial activity of the fermentation products (FP) obtained by growing the 17 strains representative of the rep-PCR profiles in a flour-based medium, was evaluated in in vitro experiments against 3 fungal contaminants of bakery products (Aspergillus niger, Penicillium roqueforti and Endomyces fibuliger) as well as against Bacillus subtilis, the causal agent of "bread rope". The analysis led to the selection of 6 LAB strains belonging to the species Weissella cibaria, Leuconostoc citreum, Lactobacillus rossiae, L. plantarum e Lactococcus lactis showing antimicrobial properties. Among these strains, the fermentation product of L. citreum C2-27 showed a strong inhibitory activity towards the three above fungi, which was comparable to that of calcium propionate (0.3%, wt/vol), and also inhibited B. subtilis spore germination and delayed the development of A. niger ITEM5132 directly on bread. Biochemical investigations carried out on the FPs suggested that antimicrobial activity was mainly related to lactic (28.26 mM) and acetic acid (14.62 mM) production, and to the low pH (pH = 3.42). Along with the use of natural preservatives, prevention and reduction of bread spoilage may be achieved also through the control of microbiological quality of raw materials. Recently, several companies in Southern Italy have reported problems of deterioration of bakery products due to the presence of spores of Bacillus spp. in raw materials. As part of this research, 59 samples of wheat semolina from different localities in the areas of Bari and Foggia were examined in order to assess the possible contamination by Bacillus spp. The study showed that approximately the 90% of samples were contaminated by 100-103 spores/g. Sixty percent of isolates were identified as B. subtilis/B. amyloliquefaciens and B. licheniformis, the two species most commonly associated with ropy bread spoilage.I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
