COCONUT

Finanziato dall'Unione Europea - NextGenerationEU a valere sul Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (PNRR) – Missione 4 Istruzione e ricerca – Componente 2 Dalla ricerca all’impresa - Investimento 1.1, Avviso PRIN 2022 PNRR indetto con DD N. 1409 del 14/09/2022, dal titolo "miCrObial COnsortia for New plant-based fermented prodUcTs - COCONUT", codice progetto MUR P2022SPCRW - CUP J53D23018570001.

La crescente domanda di alimenti vegetali sostenibili e ad elevato valore nutrizionale ha aperto nuove opportunità per lo sviluppo di prodotti fermentati caratterizzati da migliori standard di sicurezza, qualità nutrizionale e proprietà sensoriali. Tuttavia, il successo della fermentazione delle matrici vegetali richiede colture microbiche specificamente adattate a questi substrati e capaci di costituire comunità microbiche stabili e funzionali.

Il progetto COCONUT (MiCrObial COnsortia for New plant-based fermented prodUcTs) ha avuto l’obiettivo di valorizzare la biodiversità microbica conservata in collezioni provenienti da alimenti fermentati tradizionali e spontanei, al fine di progettare consorzi microbici specifici per lo sviluppo di nuovi prodotti fermentati di origine vegetale. Anziché basarsi sull’impiego di singole colture starter, il progetto si è concentrato sulla selezione di batteri lattici (LAB) e stafilococchi coagulasi-negativi dotati di caratteristiche complementari in termini di sicurezza, proprietà metaboliche e tecnologiche, in grado di colonizzare efficacemente le matrici vegetali e guidare processi fermentativi controllati.

È stato adottato un approccio integrato che ha combinato ecologia microbica, caratterizzazione molecolare, valutazione della sicurezza, screening fenotipico e produzione di alimenti su scala di laboratorio. Oltre 300 isolati batterici provenienti da alimenti fermentati tradizionali, tra cui formaggi, vegetali fermentati, salumi fermentati e insilati, sono stati inizialmente sottoposti a screening per valutarne la diversità filogenetica. I ceppi più rappresentativi sono stati successivamente caratterizzati per la resistenza agli antibiotici, la produzione di ammine biogene e le proprietà antimicrobiche, metaboliche e tecnologiche, per poi essere assemblati in consorzi microbici mirati. Le combinazioni di ceppi selezionati sono state progressivamente validate mediante fermentazioni modello di frutta a guscio e legumi e infine applicate allo sviluppo di prototipi innovativi di alimenti fermentati a base vegetale.

Risultati attesi

I risultati ottenuti dal progetto COCONUT possono valorizzare la biodiversità microbica e le risorse genetiche dei pro-dotti tradizionali e spontanei, fornendo prototipi di alimenti fermentati innovativi e implementando una collezione di consorzi microbici di potenziale utilizzo per lo sviluppo di altri prodotti a base vegetale, promuovendo una maggiore disponibilità di alternative e surrogati dei prodotti a base di carne per i consumatori.

Risultati raggiunti

Il progetto ha raggiunto con successo tutti gli obiettivi scientifici prefissati, realizzando una piattaforma microbiologica completa per lo sviluppo di alimenti fermentati di origine vegetale. La caratterizzazione filogenetica di oltre 300 isolati batterici ha evidenziato la notevole biodiversità associata agli alimenti fermentati tradizionali, consentendo la selezione di ceppi rappresentativi di batteri lattici e stafilococchi coagulasi-negativi appartenenti a 21 specie batteriche. Tali ceppi sono stati depositati presso la University of Parma Culture Collection (UPCC), dando origine a una collezione microbiologica accessibile alla comunità scientifica, destinata a supportare future attività di ricerca e applicazioni industriali.

L'ampia caratterizzazione in termini di sicurezza e proprietà tecnologiche ha consentito di selezionare ceppi idonei all'impiego nei processi fermentativi alimentari. I microrganismi

selezionati erano caratterizzati da una limitata resistenza agli antibiotici, assenza di produzione di istamina e limitato accumulo di tiramina (nel caso di alcuni ceppi). Le loro proprietà antimicrobiche, metaboliche e tecnologiche sono state successivamente investigate per identificare caratteristiche complementari e disegnare consorzi microbici personalizzati, in grado di combinare una rapida acidificazione, un'elevata stabilità microbiologica e un adeguato potenziale di sviluppo dell'aroma.

I consorzi microbici progettati sono stati valutati mediante fermentazioni modello utilizzando due matrici vegetali rappresentative, anacardi e fagioli cannellini. Tali studi hanno dimostrato che consorzi multiceppo opportunamente assemblati migliorano significativamente le prestazioni fermentative rispetto all'impiego di singoli ceppi, favorendo una più rapida acidificazione, una migliore colonizzazione del substrato e una maggiore robustezza tecnologica del processo. Le attività sperimentali hanno inoltre permesso di ottimizzare il processo produttivo, definendo i trattamenti preliminari delle matrici e le condizioni di fermentazione più idonee a garantire un efficace controllo del microbiota autoctono, preservando al contempo le prestazioni delle colture starter selezionate.

Sulla base di questi risultati sono stati sviluppati protocolli di produzione su scala di laboratorio per prototipi innovativi di alimenti fermentati di origine vegetale. In particolare, è stata messa a punto una crema fermentata a base di anacardi mediante l'impiego di un consorzio microbico costituito da Leuconostoc mesenteroides, Lacticaseibacillus paracasei e Staphylococcus xylosus. Il processo ottimizzato ha combinato un pretrattamento termico con una fermentazione controllata, consentendo una rapida acidificazione al di sotto della soglia critica di sicurezza (pH < 4,4), un efficace controllo delle Enterobacteriaceae, un'elevata persistenza dei batteri lattici selezionati durante la conservazione refrigerata e lo sviluppo di un profilo aromatico equilibrato. La dinamica del consorzio microbico è stata inoltre approfondita mediante approcci sia colturali sia molecolari, confermando la stabilità e la funzionalità dei microrganismi selezionati durante la fermentazione e la conservazione.

Nel complesso, il progetto COCONUT ha dimostrato che la biodiversità microbica associata agli alimenti fermentati tradizionali rappresenta un prezioso serbatoio di risorse microbiche per la progettazione razionale di consorzi microbici specifici, capaci di supportare processi fermentativi sicuri, stabili e di elevata qualità in matrici vegetali. Oltre allo sviluppo di prototipi innovativi di alimenti fermentati, il progetto ha prodotto risorse microbiologiche accessibili, nuove conoscenze tecnologiche e protocolli di fermentazione che costituiscono una solida base scientifica per future applicazioni industriali e contribuiscono ad ampliare la disponibilità di alimenti fermentati vegetali sostenibili.

Dettagli del progetto

• Programma di finanziamento: PRIN 2022 PNRR
• D.D. del MUR :1409 del 14/09/2022
• Codice progetto MUR: P2022SPCRW
• CUP: J53D23018570001
• Contributo complessivo UE: € 224.665,00
• Contributo al DISTAL: € 102.820,00
• Durata: 30/11/2023-28/02/2026
• Coordinatore di progetto: Università degli Studi di Parma
• Ruolo UNIBO: RL
• Responsabile Scientifico: Giulia Tabanelli
• Ambiti di ricerca: Microbiologia agroambientale e degli alimenti