Alimenti funzionali:
Cinzia Cecchini
Dipartimento di Scienze Morfologiche e
Biochimiche Comparate
UNICAM
Alimenti funzionali - definizione
 Un
alimento che oltre al suo valore
nutrizionale di base contiene
ingredienti che sono in grado di
recare benefici fisiologici a chi lo
consuma
 Benefici correlati a malattie croniche (es. cancro,
malattie cardiovascolari) e non alle sindromi classiche
da carenza
Dip.Scienze Morfologiche e Biochimiche Comparate
Alimenti funzionali - descrizione
Sono cibi e bevande utilizzati
nell’alimentazione quotidiana
 Derivano da sostanze che si trovano in natura
 Vengono consumati come parte della dieta
giornaliera
 NON SONO pillole o pozioni
 Danno benefici fisiologici specifici
 Rispondono alle esigenze di tutela della salute

Benefici nutrizionali ed
effetti funzionali
Componente
Beneficio
nutrizionale
Effetto funzionale
Vitamina C
Antiossidante (malattie
cardiovascolari/cancro)
Prevenzione
dell’osteoporosi
Zinco
Prevenzione dello
scorbuto
Crescita e
calcificazione delle
ossa
Prevenzione
dell’anemia
Funzione enzimatica
Acidi grassi
poli-insaturi
Energia; funzione
delle membrane
Calcio
Acido folico
Prevenzione di difetti
del tubo neurale
Immunostimolazione
negli anziani
Riduce il rischio di
malattie cardiovascolari
Alimenti funzionali - produzione




Eliminare qualsiasi componente deleterio (es. una
proteina allergenica)
Incrementare la concentrazione dell’ingrediente
benefico (es. acido folico, estratti vegetali) mediante
aggiunta diretta, incroci nella coltivazione delle piante
Aggiungere un ingrediente non normalmente presente
(es. antiossidanti, oligosaccaridi)
Sostituire un componente con un altro più benefico (es.
grassi saturi con olio di pesce)
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Effetto funzionale vs beneficio per la salute
Effetto funzionale






Colesterolo/trigliceridi nel
siero
Immunostimolazione
Immunosoppressione
Biodisponibilità dei minerali
Equilibrio della microflora
intestinale
Diminuzione della formazione
di sostanze cancerogene
Beneficio per la salute






Prevenzione delle malattie
cardiocircolatorie
Resistenza alle infezioni
Soppressione delle allergie
Osteoporosi
Resistenza alle infezioni
intestinali
Prevenzione delle neoplasie
Alimenti funzionali - esempi







Probiotici (lattobacilli, bifidobatteri)
Oligosaccaridi (raffinosio, inulina, frutto-oligosaccaridi)
Vitamine antiossidanti (A, C, E)
Estratti vegetali (flavonoidi, cumarine, carotenoidi)
Acidi grassi e lipidi (olio di pesce)
Fitoestrogeni (soia, semi di lino, riso)
Carboidrati (fibre sol/insol, amido resistente)
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Probiotico: da latte avariato
a strumento clinico
Effetti benefici dei probiotici
Probiotici - definizione
Supplementi alimentari costituiti da
microrganismi vivi che hanno effetti
benefici sulla salute del consumatore


Pensati per agire mantenendo l’equilibrio della
microflora intestinale
Solitamente comprendono batteri acido lattici (LAB)
 Lactobacillus
 Bifidobacterium
 Streptococcus
Microflora intestinale
Il ruolo della flora batterica intestinale per la
salute dell’individuo è fondamentale. Il colon
umano contiene circa 400 specie di batteri e
attualmente si stanno studiando gli effetti
delle varie specie e il ruolo che esse svolgono
nella salute intestinale
Microflora intestinale
La funzione della microflora intestinale dal punto di
vista nutritivo, metabolico, immunologico e
protettivo è tale da poterla ritenere un vero e
proprio organo tra i più attivi dell’organismo
Caratteristiche di un ceppo
batterico probiotico
Non essere patogeno
 Deve sopravvivere nell’alimento in numero elevato
fino al consumo dello stesso
 Sopravvivere a contatto con il pH gastrico
 Sopravvivere a contatto con gli acidi biliari
 Aderire ed interagire con la superficie intestinale
 Colonizzare l’ambiente intestinale
 Spiazzare i batteri competitori patogeni
 Essere geneticamente stabile

Effetti benefici dei probiotici
 Attenuazione
dell’intolleranza al lattosio
 Ipocolesterolemia
 Trattamento/prevenzione della diarrea
 Immunomodulazione
 Prevenzione/trattamento di neoplasie
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Benefici dei probiotici sulla
salute - conclusioni
Attenuazione
dell’intolleranza al lattosio
Ipocolesterolemia
Trattamento/prevenzione
della diarrea
Modulazione immunitaria
Prevenzione/trattamento
del cancro




   (Modello animale)
 (Uomo)
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Probiotici
I fermenti 10 e lode
Sono stati individuati batteri lattici specifici come:
Lactobacillus acidophilus
Lactobacillus gasseri
Lactobacillus casei
Lactobacillus johnsonii
che appartengono alla normale flora intestinale umana e che
sono capaci di sopravvivere al passaggio nello stomaco

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Probiotici
I fermenti 10 e lode
L’errore più frequente è quello di confondere questi
“super batteri” con quelli comuni dello yogurt:
Lactobacillus bulgaricus
Streptococcus thermophilus
Questi batteri, non sono probiotici perché vengono distrutti
dai succhi gastrici, dai sali biliari e quindi non
raggiungono l’intestino

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Da dove vengono isolati?
50 colonie
•Lactobacillus: API 50 CHL
•Bifidobacterium: API 20 STREP
test in vitro per la selezione di
potenziali ceppi probiotici

Non essere patogeno (GRAS Status)

Sopravvivere al pH acido dello stomaco

Sopravvivere in presenza degli acidi biliari

Aderire e colonizzare la superficie intestinale

Spiazzare i batteri competitori patogeni

Resistere agli antibiotici

Essere geneticamente stabile
a. Resistance to low pH
t=0
survival %
t=5 h
F
86%
G
96%
H
91%
D
93%
8
P
59%
6
E
63%
4
C
64%
L
97%
16
14
Log CFU/ml
12
10
2
0
F
G
H
D
P
Isolated strains
E
C
L
b. Resistance to bile salts
The count of the colonies (CFU/ml) on MRS agar +
bile salts shows the resistance to conjugated and
deconjugated bile salts when compared to the
count on MRS agar without Bile salts.
The survival is expressed as percentage.
c. Resistance to antibiotic
Strain 1
40
Strain 2
Legend:
E erythromycin
35
RD rifampicin
Inhibition zone diameter (mm)
30
AMP ampicillin
N neomycin
25
AML amoxycillin
20
VA vancomycin
OA oxolinic acid
15
AMP ampicillin
K kanamycin
10
TE tetracycline
5
P penicillin
0
E
RD
N
AML
VA
OA
AMP
Antibiotics
K
TE
P
GN
CT
GM gentamicin
CT colistin sulphate
c. Resistance to antibiotic
Kirby-Bauer method
E
AMP
N
AMP
AML
AML
E
N
B
A
2. Antipathogenic activity
“Deferred cross-streak” technique (Fang et al., 1996 Strompfovà et al., 2004) against pathogens:
S. aureus, E.coli, C. albicans, V. anguillarum, V. alginolyticus …
In vitro adhesion assays using HT29 cell
line
Cell line HT-29, isolated from human colon
adenocarcinoma, providing an advantageous cell
model as it expresses in vitro a morphological
and functional differentiation and exhibits the
features of mature enterocytes, including
polarization, a functional brush border and apical
intestinal hydrolases.
Adhesion of nine Lactobacillus strains to HT29
intestinal cell lines
L. rhamnosus
Adhesion %
L. casei (Fyos®, Nutricia) *
20
18
16
14
12
L. acidophilus 1 (LC1®, Nestlé) *
Lactobacillus GG ATCC 53103 *
L. casei (BIO®, Danone) *
L. paracasei
L. casei Immunitas (Actimel®, Danone) *
10
8
6
4
2
0
L. casei Shirota (Yakult®, Yacult) *
L. casei var. rhamnosus (Lactophilus®,
Laboratoires Lyocentre) *
Bacterial strain
In vitro adhesion assays using intestinal
mucus
• Mucus extraction from fish intestine (Ouwehand et
al., 1999)
• Mucus preparation
• In vitro adhesion assay (Bianchi et al.,2004): mucus
deposited in polystyrene wells and detection of
adhered bacteria (labelling cFDA)
Molecular characterization of
strains
ARDRA (Amplified Ribosomal
Msp I
DNA Restriction Analysis):
restriction analysis by EcoR I,
BamH I, Sst I, Alu I, Msp I e
Rsa I enzymes.
TGGE – Temperature
gradient gel
electrophoresis
500 bp
215 bp
Lanes:
1)-9) ladder 100bp
2)-3)-4) L. delbruekii delbruekii
5) L. acidophilus
6) C. divergens
7) Lc. Lactis lactis
8) L.plantarum
10) E. avium
11)-12)-13)-14) E. faecium
Design of specific primers (16S rDNA) to
monitoring (QPCR) the colonization of the strains in
fish gut during and after probiotic treatment.
1
2
3
4
5
6
7
8
1)
Ladder 100bp
2)
Negative control
3)
L.plantarum
4)
E. faecium
5)
L. paracasei
6)
B. adolescentis
7)
L. delbruekii delbruekii
8)
L. acidophilus
DEPOSITO CEPPI
I ceppi devono essere depositati presso una collezione internazionale (es.
DSMZ (DSMZ – DEUTSCHE SAMMLUNG VON MIKROORGANISMEN UND
ZELLKULTUREN, Germany) come:
Enterococcus faecium DSM 17263
Lactobacillus plantarum DSM 17264
PILOT FERMENTER
“APPLIKON BIOTECH BENCH” 30 liters
1SP1: speed
1PH1: pH
1TE1:
temperature
1DX1: oxygen
1AF1: air-flow
Development of
probiotic-containing feeding
 Biomass, cell pellets
 Lyophilized powder
 Micro spray
 Microencapsulation
Determining and Adding a sufficient number of cells
Assessment of Technological
properties of strains
 Growth curves
 Oxygen Tolerance
 Viability test of strain during storage at low
temperatures
 Viability test after freeze-dried treatment
 Viability test after hot temperature exposure
 Viability test in live feeding and dry feeding
Assessment of Technological
properties of strains
Enumeration of cells in the final food product
 Stability test during storage of food product
 Viability test in aquatic environment
 Viability test of a mixture of strains in all the
above cases
 Determination of effects on sensory properties
Probiotici
I più conosciuti …
I fermenti attivi presenti in
tutti gli yogurt Danone
sono batteri attentamente
selezionati da Danone
Vitapole che, con la loro
azione, facilitano le
funzioni principali svolte
dalla flora intestinale
Bifidobacterium
bifidus attivo
essensis
Lactobacillus casei
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Probiotici
I più conosciuti …
Lactobacillus LC1 è uno
speciale fermento lattico
selezionato nel centro
ricerche Nestlé di Losanna
che a livello intestinale
arricchisce la flora batterica
e lotta contro i batteri
indesiderabili, mentre a
livello generale aiuta la
capacità di difesa del nostro
organismo.
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Lactobacillus casei
Probiotici
Utilizzati anche negli animali

1.
2.
3.
4.
Sono utilizzati come adiuvanti alimentari per facilitare
la digestione, per incrementare le produzioni e per
prevenire le sindromi enteriche nei giovani animali. Di
uso frequente sono:
Lattobacilli
Streptococchi
Bacilli
Lieviti
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Probiotici
Utilizzati anche negli animali
loro impiego nell’alimentazione animale è
indicato per favorire l’attività della microflora
dell’apparato digerente limitandone gli effetti
negativi senza la necessità di ricorrere all’uso degli
antibiotici che si prestano a molte considerazioni
critiche (Selezione veterinaria, 14, 1995)
 Il
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Probiotici
Utilizzati anche negli animali
Nei bovini da carne i
probiotici sono in grado
di indurre un incremento
ponderale
uguale
a
quello che si ottiene con
gli antibiotici
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Probiotici
Utilizzati anche negli animali
Nei suini prevengono le
forme enteriche specie nel
periodo post svezzamento,
riducono il consumo di
alimento e nelle scrofe
provocano un miglior tasso
di fertilità
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Probiotici
Utilizzati anche negli animali
Nei volatili accrescono l’indice
di digeribilità degli amidi,
inibiscono la proliferazione dei
coliformi e delle salmonelle e
con la diminuzione delle forme
diarroiche si creano le
condizioni per un
miglioramento della lettiera
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Probiotici
Utilizzati anche negli animali
Nei
conigli
riducono
l’incidenza delle turbe
digestive e migliorano
l’indice di crescita
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Probiotici
Utilizzati anche negli animali
Nelle mucche da latte ad alta
produzione i lieviti vivi
attivano la microflora della
digestione
ruminale
con
positive ripercussioni sulla
produzione
e
sulla
percentuale di grasso e
proteine nel latte
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Probiotici
Utilizzati anche negli animali
Negli
allevamenti dei pesci
(acquacoltura) riduce la mortalità
delle larve, l’insorgenze di infezioni
con un aumento della produttività,
riducendo l’uso degli antibiotici.
Probiotici
Utilizzati anche negli animali
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Prebiotici:
dalla fibra alimentare agli
oligosaccaridi non digeribili
Effetti benefici dei prebiotici
Prebiotici - definizione
Componenti alimentari non digeribili,
che hanno la proprietà di favorire nel colon
la crescita e/o l’attività di una o di più
specie batteriche benefiche per l’ospite



Fibre alimentari
Amido resistente
Oligosaccaridi non digeribili
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Fibre alimentari
Resti di cellule vegetali che sono resistenti
all’idrolisi degli enzimi dell’uomo
 Solitamente costitute da lignina e polisaccaridi
 Fibre particolate, non solubili, nessun effetto sul
livello di colesterolo sierico
 Fibre viscose (pectina, guar gum), se consumate ad
alte dosi abbassano il colesterolo sierico
 Fibre intermedie (-glucani da crusca di orzo e di
avena)

Amido resistente







Struttura fisica del granulo, retrodegradazione
Amido che resiste alla digestione degli enzimi pancreatici
Raggiunge il colon intatto
E’ metabolizzato dalla microflora del colon
Determinante per le funzioni dell’ intestino crasso
Esperimenti in vivo dimostrano che la fermentazione di
amido resistente produce alte concentrazioni di butirrato
Butirrato ha un ruolo importante nel nutrimento delle
cellule del colon e riduce il rischio di neoplasie
Oligosaccaridi non digeribili (NDOs)
Carboidrati a basso peso molecolare
 2 - 10 unità polimeriche
 Scarsamente digeriti nel tratto gastrointestinale
prossimale
 Raggiungono il colon intatti
 Sono fermentati dalla microflora intestinale

Dip.Scienze Morfologiche e Biochimiche Comparate
NDOs studiati
 Galatto-oligosaccaridi
 Oligosaccaridi
della soia
 Frutto-oligosaccaridi
 Lattulosio
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NDOs –potenziali effetti benefici
sulla salute




Modificano la microflora intestinale e le sue attività
metaboliche in modo potenzialmente benefico
Riducono il tasso triglicerico nel siero degli animali
Diminuiscono le sostanze carcinogene che inducono
danni al DNA e lesioni precancerose nella mucosa
normale dei ratti
Aumentano l’assorbimento di calcio nell’intestino
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Prebiotici
I più conosciuti …
Granverde è un alimento funzionale
prebiotico ottenuto da varietà selezionate
di frumenti teneri o duri raccolte prima
della maturazione completa. I semi
vengono essiccati e subito condizionati in
atmosfera controllata senza altri trattamenti
 Notevole capacità regolatrice delle
funzioni intestinali perché contiene elevate
quantità di fruttooligosaccaridi (FOS)
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Simbiotici - definizione
Probiotici e prebiotici vengono utilizzati in
combinazione. I microrganismi vivi vengono usati
insieme ad un substrato adatto alla loro crescita
(es. FOS + Bifidobacterium)
Vantaggi:
 Migliorata sopravvivenza del microrganismo
 Vantaggi individuali dei singoli componenti
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Simbiotici
I più conosciuti …
Elisir , il gelato Pro-Biotico
ELISIR è il gelato attivo che favorisce
l'equilibrio della flora intestinale e
stimola le difese immunitarie. Contiene
batteri utili (Lactobacillus) in grado di
regolarizzare le principali funzioni
dell'organismo e di prevenire alcune
patologie.
LUNGA VITA, MA CON GUSTO!
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Simbiotici
I più conosciuti …
BENEFIT il gelato Pre-Biotico
BENEFIT è il gelato funzionale che, per
la presenza della Inulina fibra estratta
dalla cicoria, aiuta lo sviluppo dei batteri
utili e ne favorisce l'attività. Dalla natura
un puro regolatore per il nostro
benessere.
STAR BENE, IN PERFETTO
EQUILIBRIO
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Simbiotici
I più conosciuti …
BIO-PLUS gelato Simbiotico
BIO-PLUS è il gelato completo, che
contiene sia i batteri utili, tra cui il
Bifidus e Lactobacillus, sia le sostanze
come l'Inulina che ne favoriscono lo
sviluppo. Protegge l'organismo con
regolarità, mantenendolo puro.
PER TUTTI I GOLOSI
DI BENESSERE
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V Programma Quadro
Quality of Life
Area: Food, Nutrition and Health
 DEPROHEALTH:
Probiotici di seconda generazione
 CROWNALIFE: Invecchiare in salute
 MICROBE DIAGNOSTICS: Funzione dei batteri
 PROGID: Nuove strategie per combattere le malattie
croniche dell’intestino
 PROTECH: Probiotici in salute per la vostra salute
Invecchiare in salute
CROWNALIFE - Partners








INRA - Institut National de la Recherche Agronomique, Francia
Deutsches Institut fuer Ernabhrungforschung, Germania
University of Reading, Gran Bratagna
Universiy of Ulster, Irlanda del Nord
Università di Camerino, Italia
Karolinska Institutet, Svezia
Orafti, Belgio
Danone, Francia
Dip.Scienze Morfologiche e Biochimiche Comparate
CROWNALIFE: Functional foods,
gut microflora and healthy ageing
Anziani frazione in aumento nella popolazione
Europea
 Anziani sono sensibili alle malattie degenerative e
infettive del tratto gastro-intestinale
 Trovare appropriate strategie nutrizionali
preventive
 Mantenere/restaurare le specie microbiche
intestinali che esercitano funzioni protettive

Dip.Scienze Morfologiche e Biochimiche Comparate
Alimenti funzionali - conclusioni
Obiettivo degli alimenti funzionali è quello di:
trasformare i progressi scientifici ottenuti nel
comprendere il ruolo della dieta nel preservare la
salute in alimenti effettivi
 conservare la qualità e la sicurezza nella moderna
produzione alimentare

Dip.Scienze Morfologiche e Biochimiche Comparate
CURARE LA VITA
CON LA VITA
Dip.Scienze Morfologiche e Biochimiche Comparate