Giosafatto, Concetta Valeria Lucia (2005) Uso dell'enzima transglutaminasi come strumento biotecnologico per la preparazione di film idrocolloidi a composizione mista. [Tesi di dottorato] (Inedito)

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Abstract

L’obiettivo perseguito nel presente progetto si prefiggeva di ottenere film edibili idrocolloidi a composizione mista utilizzando come strumento biotecnologico la transglutaminasi microbica (mTG) per polimerizzare la componente proteica di tali film. La mTG catalizza la formazione di legami isopeptidici intra e/o intermolecolari fra il gruppo γ-carbossiamidico di residui glutamminici e il gruppo ε-aminico di residui lisinici entrambi endo-proteici. Proteine della farina dei semi di soia (modificate e non con la mTG) e pectine di mela sono state utilizzate come molecole modello per ottenere film manipolabili e trasparenti. Questi film sono stati caratterizzati da un punto di vista della solubilità (in differenti pH e condizioni denaturanti) e della permeabilità al vapore acqueo, ossigeno e anidride carbonica. Tali analisi hanno dimostrato che i film preparati in presenza di mTG presentano una minore solubilità rispetto ai film in cui è assente l’enzima. Le prove di permeabilità hanno indicato che i film preparati con proteine modificate dalla mTG offrono una barriera all’acqua, all’ossigeno ed all’anidride carbonica maggiore di quella fornita dai film preparati in assenza di mTG. Le pectine di origine commerciale sono state poi sostituite da omogenati provenienti dal finocchio (Foeniculum vulgare) allo scopo di trasformare tali “wastes” ad alto impatto ambientale in materie prime per ulteriori processi di trasformazione biotecnologici. Tali omogenati sono stati utilizzati per la preparazione di film in presenza delle proteine della soia modificate e non dall’enzima. I film ottenuti hanno dimostrato avere un ottimo grado di manipolabilità e sono stati quindi sottoposti a prove di natura meccanica, prove che sono servite a stabilire la resistenza dei film. I risultati ottenuti hanno dimostrato che tale parametro aumenta notevolmente in presenza della mTG, dimostrando che l’enzima crea un materiale con una reticolazione più omogenea e resistente. In un secondo momento gli estratti grezzi di finocchio sono stati sostituiti dalle pectine estratte da tale ortaggio. Per capire le basi responsabili delle loro capacità filmanti, queste pectine sono state caratterizzate dal punto di vista chimico-molecolare. Effettuata tale caratterizzazione, le pectine estratte dal finocchio sono state utilizzate come fonte glucidica per la preparazione di ulteriori film di cui la componente proteica era rappresentata dalla faseolina che, essendo una proteina globulare, è capace di formare complessi e coacervati con le pectine Tali film sono stati sottoposti a prove di “swelling”, ovvero di capacità di rigonfiamento in diverse condizioni, di pH, di pressione osmotica e forza ionica. Le pectine del finocchio, così come le pectine estratte da altre matrici vegetali, si rigonfiano con il diminuire della forza ionica e della pressione osmotica ma si restringono con l’aumentare del pH. Inoltre l’aggiunta della faseolina fa ridurre i valori di “swelling”, dimostrando che l’aggiunta della proteina rende più compatta la matrice polisaccaridica, in modo tale da porre resistenza ad un’eccessiva idratazione. Tra le caratteristiche della faseolina si annovera la sua attività anti-feeding nei confronti di larve molto dannose all’agricoltura. Questa caratteristica risulta molto importante in previsione di un’applicazione dei film proposti come teli per la pacciamatura. È stato verificato, mediante un saggio in vitro, che l’attività anti-feeding della faseolina si conserva anche quando la proteina è modificata dalla mTG, lasciando immaginare quindi un possibile utilizzo dell’enzima anche per la produzione di pellicole da utilizzare in campo agronomico. Naturalmente in un prossimo futuro ci si propone di studiare questi film dal punto di vista della biodegradabilità, della solubilità e della permeabilità in condizioni simulanti le condizioni del terreno, ambiente di elezione per tutte le applicazioni destinate all’agricoltura.

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