Il potenziale della microbiologia
predittiva nelle strategie di problemsolving della tecnologia alimentare
Come trasformare il costo analitico in
un guadagno competitivo per l’impresa
Un caso studio, ovvero: l’importanza della
progettazione del disegno sperimentale
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Attività antimicrobica di estratto
acquoso di bacche di mirto nei
confronti di Listeria monocytogenes.
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Applicabilità dell’estratto di mirto in sistemi
alimentari?
1.! Le concentrazioni efficaci in vitro devono essere aumentate fino
a circa 10 volte per mantenere l’efficacia nell’alimento.
2.! La matrice può interagire con i componenti attivi degli estratti
o può proteggere il microbiota.
3.! Fattori come il pH possono potenziare l’azione di alcune
molecole attive.
4.! I microrganismi presenti negli alimenti possono essere
stressati dalla presenza di altre sostanze antimicrobiche, di
fattori intrinseci, di sale, ecc.
B><6C(D'BEAFE,=6>'!>,=G<'
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P'Q'RS'T'UR+'V+'T'UR++'V+W'T''UR+X'V+'V'X''''''
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Estratto di mirto: 0-1,0%
Sale: 0-4%
pH: 4,0-6,0
Parametri riscontrabili in
alimenti
Sviluppo di 6 ceppi (ATCC 7644, ATCC 19114 e
4 isolati) a 37°C per 5 giorni, monitorato
mediante turbidometria automatizzata
(Bioscreen), effettuando 5 ripetizioni per
ciascuna combinazione.
I risultati sono stati modellati secondo lequazione di Gompertz,
modificata da Zwietering (1990):
5(6(17(8($9)(:4$9)(::1;(8(;<=7>;?17@(8(:1/4,@(A(7@@(
dove :
b1 corrisponde al parametro A, cioè al valore massimo di crescita
b2 corrisponde a µ max, ovvero alla massima velocità di sviluppo
b3 corrisponde a !, cioè alla durata della fase lag in ore
RUN
SALE
pH
ESTRATTO
1
3%
5,5
0,75%
2
1%
5,5
0,75%
3
3%
5,5
0,25%
4
1%
5,5
0,25%
5
3%
4,5
0,75%
6
1%
4,5
0,75%
7
3%
4,5
0,25%
8
1%
4,5
0,25%
9
2%
5,0
0,5%
10
2%
6,0
0,5%
11
2%
4,0
0,5%
12
2%
5,0
1,0%
13
2%
5,0
0%
14
4%
5,0
0,5%
15
0%
5,0
0,5%
16
2%
5,0
0,5%
17
2%
5,0
0,5%
CONTROLLO
0%
6,0
0%
Risultati ottenuti
C@)'Y'
5
2
3
7
ATCC
7644
B-KK"'Z'
Run
max
A
R2
Controllo
5,04
0,065
0,996
0,948
3
0,216
0,004
0,575
0,953
4
11,35
0,011
0,608
0,976
13
4,32
0,021
0,851
0,970
RUN
SALE
pH
ESTRATTO
1
3%
5,5
0,75%
2
1%
5,5
0,75%
3
3%
5,5
0,25%
4
1%
5,5
0,25%
5
3%
4,5
0,75%
6
1%
4,5
0,75%
7
3%
4,5
0,25%
8
1%
4,5
0,25%
9
2%
5,0
0,5%
10
2%
6,0
0,5%
11
2%
4,0
0,5%
12
2%
5,0
1%
13
2%
5,0
0%
14
4%
5,0
0,5%
15
0%
5,0
0,5%
16
2%
5,0
0,5%
17
2%
5,0
0,5%
CONTROLLO
0%
6,0
0%
Quindi?
Dal punto di vista microbiologico risultati positivi:
l’estratto di mirto combinato con sale e pH ha una
forte azione inibente nei confronti dei ceppi di L.
monocytogenes valutati!
MA:
Regressione non realizzabile.
Modelli che descrivano il comportamento dei ceppi non ottenibili.
Disegno sperimentale fallito!
Valutazioni preliminari:
Sviluppo dei sei ceppi di L. monocytogenes in presenza di
concentrazioni sub-letali di estratto di mirto (37°C, 24 h)
!
Nuova impostazione: CCD 2
RUN
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
Controllo
SALE
1,5%
0,5%
1,5%
0,5%
1,5%
0,5%
1,5%
0,5%
1%
1%
1%
1%
1%
2%
0%
1%
1%
0%
pH
6,5
6,5
6,5
6,5
5,5
5,5
5,5
5,5
6,0
7,0
5,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
7,0
ESTRATTO
0,156%
0,156%
0,078%
0,078%
0,156%
0,156%
0,078%
0,078%
0,117%
0,117%
0,117%
0,195%
0,039%
0,117%
0,117%
0,117%
0,117%
0%
Estratto di mirto:
0,039-0,195%
Sale: 0-2%
pH: 5,0-7,0
CCD 1:
Estratto di mirto: 0-1,0%
Sale: 0-4%
pH: 4,0-6,0
Valutazioni preliminari
Sviluppo dei sei ceppi in condizioni di controllo (estratto di mirto 0%,
sale 0% pH 7,0
6.-'3+J-.%+'K."[*+'3+'
%J+*@KK"I'
('M(100'\]YY^'W^'_N'
4'M(100'`a``Y^'\N'
B'MZN'
Confermati i 6
ceppi
selezionati
C
A
B
!
Risultati
I tre diversi gruppi osservati in base al profilo di sviluppo in
condizioni di controllo non trovano conferma nel comportamento
osservato nei diversi run!
STRAIN
EQUATION
R
F
SE
p
ATCC19114
84.13 -1744.30 [ME] + 9047.22 [ME]2
0.827
15.16
16.18
<0.0003
ATCC 7644
no significant correlation
2
79.85-22.548 [pH] + 1.735 [pH]2
0.797
12.25
0.0036
<0.0001
3
no significant correlation
5
84.09 - 1782.60 [ME] + 9212.59 [ME]2
0.820
14.383
16.80
< 0.0004
7
65.844 - 18.125 [pH] + 1.408 [pH]2
0.733
8.159
0.746
<0.0044
ATCC19114
- 0.70 -9.255 [ME]2 + 0.015 [pH]2
0.904
31.56
0.064
<0.0000
ATCC 7644
- 0.137 + 0.0147 [pH]2
0.830
33.41
0.061
<0.0004
2
- 0.023 - 0.833 [ME] + 0.014 [pH]2
0.937
50.48
0.003
<0.0000
3
-0.027 - 8.663 [ME]2 + 0.0170 [pH]2 – 0.0149 [ME] [NaCl] 0.884
15.48
0.776
<0.0001
5
- 0.023 -8.074 [ME]2 + 0.0179 [pH]2
0.661
11.68
0.126
< 0.0038
7
3.0967 – 1.069 [pH] + 0.1068 [pH]2 – 0.222 [pH] [ME]
0.933
29.10
0.048
<0.0000
!
!
A
!
!
!
Estratto di mirto e pH fattori più significativi.
Differenze tra i ceppi nella risposta alla combinazione dei parametri
ATCC 19114
Effetto additivo estratto di mirto e pH
3
7
Effetto interattivo tra estratto e pH
Conclusioni
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' 'F"%%+9+*-'+8K+-7"'-&#,-).#3+'0")0-)1.&5+")+'3+'-%1.&#"'%+8+*+'&'
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'F"1-)5+&*-'+8K+-7"'3+'0")0-)1.&5+")+'3+'-%1.&#"'8+)+8-^'1&*+'
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'
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Conclusioni
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