Effetto dei processi termici di trasformazione alimentare sulla qualità proteica di insetti edibili

World population will achieve nine billion people by 2050, as consequence, current food production should double to meet the world nutrition needs, especially in terms of protein sources. For these reasons, more sustainable breeding systems should will be set up. In this context, insects could be promising candidates both in human nutrition and in animal breeding, not only for their high nutritional quality but also of their lower environmental impact. Indeed, if insects are bred on chosen substrates, they could provide high quality proteins in amounts comparable to those of meat and fish, but resulting in a lower CO2 emission, limited waste production and lower water and feed consumption.To date, it is estimated that edible insect species are more than 1900 and it has been known that they are part of the traditional diet of two billion people in Asia, Africa and South America.However, EU has established that, for safety purposes, a risk assessment (with particular reference to allergenicity (EFSA, 2015)) for insects use as food (entomophagy) but also as feed is needed. Both fields require a manipulation by the breeder and/or by the worker who transforms the insect into a protein source (dried flours or freeze-dried products).The aim of this thesis work was to assess the processing (boiling and frying) effect on the protein profiles of five edible insects (Alphitobus diaperinus, Tenebrio molitor, Bombyx mori, Gryllodes sigillatus and Locusta migratoria). As it has long been established in the literature, high temperatures used in industrial and/or domestic treatments may alter the protein structure and consequently may affect food allergenicity. In addition, the protein profile of Tenebrio Molitor larva and flour (one of the insect species most used in aquaculture) has been analyzed as well. The protein extracts of all insects have been separated in one-dimensional electrophoresis (1-DE) in order to evaluate shifts in protein profiles caused by processing and, only for T. molitor, immunoblot analysis has been performed with the sera of two allergic patients (occupational exposure). The three immune-reactive bands (two for larva and one for flour) have been analyzed by MALDI-TOF/TOF mass spectrometry. Three potential allergens have been identified: a Melanization-related protein (belonging to the vitellogenin family, only in larva sample), a Cockroach allergen-like protein (known in literature as an allergen in other insect species) and a 86 kDa early-staged encapsulation inducing protein, (belonging to the hemocyanin family) already known in other insects, mites and shellfish as major allergens.

Si ritiene che entro il 2050 la popolazione mondiale possa raggiungere i nove miliardi di persone. Ne consegue che, per poterne soddisfare i bisogni nutrizionali, la produzione alimentare attuale dovrebbe raddoppiare, soprattutto in termini di fonti proteiche.Viste tali premesse, sarebbe opportuno trovare sistemi di allevamento maggiormente sostenibili. In questo scenario, gli insetti rappresenterebbero dei candidati promettenti sia nel campo della nutrizione umana che in quello degli animali da allevamento, non solo per la loro qualità dal punto di vista nutrizionale ma anche per il ridotto impatto ambientale. Essi, infatti, se allevati su substrati selezionati, fornirebbero proteine di alta qualità e in quantità paragonabili a quelle apportate dalla carne e dal pesce, sebbene comportando un'inferiore emissione di CO2 e di scarti e un minor consumo di acqua e di mangime.Ad oggi, si stima che le specie di insetti edibili siano più di 1900 ed è noto che facciano già parte delle diete tradizionali di almeno due miliardi di persone in Asia, Africa e sud-America. Tuttavia, l'UE ha stabilito che per motivi di sicurezza, è necessaria una valutazione dei rischi (con particolare riferimento all'allergenicità (EFSA, 2015)) derivanti dall'utilizzo di insetti come alimenti (entomofagia) ma anche come mangimi, applicazioni che richiedono entrambe una manipolazione da parte dell'allevatore e/o di chi trasforma l'insetto in fonte proteica (farine essiccate o prodotti liofilizzati).Lo scopo di questo lavoro di tesi è stato quello di valutare l'effetto del trattamento termico (bollitura e frittura) sul profilo proteico di cinque insetti edibili (Alphitobus diaperinus, Tenebrio molitor, Bombyx mori, Gryllodes sigillatus e Locusta migratoria). Come è noto in letteratura le elevate temperature utilizzate nei trattamenti industriali e/o domestici possono alterare la struttura proteica e conseguentemente influenzare l'allergenicità dell'alimento trasformato. Oltre ai cinque insetti edibili è stato analizzato anche il profilo proteico della larva e della farina del Tenebrio molitor, una delle specie più utilizzate come mangime in acquacoltura. Gli estratti proteici di tutti gli insetti sono stati separati in elettroforesi monodimensionale (1-DE) per osservare l'eventuale cambiamento del profilo proteico causato dai trattamenti termici, e nel caso del T. molitor, si è proceduto all'analisi con immunoblotting utilizzando i sieri di due pazienti allergici (sensibilizzati per esposizione professionale). Le tre bande reattive (due nella larva e una nella farina), ossia riconosciute dalle IgE dei pazienti, sono state identificate in spettrometria di massa MALDI-TOF/TOF. Sono stati individuati tre potenziali allergeni, uno presente solo nella larva, Melanization-related protein (appartenente alla famiglia delle vitellogenine) e due comuni alla larva e alla farina: Cockroach allergen-like protein, già nota in letteratura come allergene in altre specie di insetti, e 86 kDa early-staged encapsulation inducing protein, che appartiene alla famiglia delle emocianine già note in acaro e crostacei come allergeni maggiori.