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    An integrated mechanical-enzymatic reverse osmosis treatment of dairy industry wastewater and milk protein recovery as a fat replacer: a closed loop approach

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    The dairy industry can be classified among the most polluting of the food industries in volume in regard to its large water consumption, generating from 0.2 to 10 L of effluent per liter of processed milk. Dairy industry effluents usually include highly dissolved organic matter with varying characteristics, and a correct waste management project is required to handle. In a framework of natural water resource availability and cost increase, wastewater treatment for water reuse can lower the overall water consumption and the global effluent volume of industrial plants. Moreover, correct dismissal of dairy industry wastewater is sometimes neglected by the operators , increasing the environmental impact due to the chemical and biological characteristics of such effluents. On the other hand, in the case of whey effluents, several by-products are still present inside, such as lactose and milk proteins. Membrane technology has some advantages including a high degree of reliability in removing dissolved, colloidal and particulate matter, like the selectivity in size of pollutants to be removed and the possibility of very compact treatment plants. For example, Reverse Osmosis (RO) technology has been successfully applied for the treatment of dairy wastes (1), and as a technology for concentration and fractionation of whey. In this work a membrane treatment approach using reverse osmosis technology is investigated and implemented: the permeate obtained can be reused as clean warm water for cleaning and sanitation of production plants, while concentrated milk proteins are modified by using transglutaminase enzyme obtaining a high temperature resistant fat replacer to be used in different low-fat products like for example mozzarella cheese.

    Proprietà barriera e meccaniche di film edibili a base di "whey protein isolate" e pectine preparati in presenza di trensglutaminasi

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    I film edibili rappresentano una valida alternativa ai film plastici derivati dal petrolio. I film edibili possono essere costituiti da proteine, polisaccaridi e lipidi. La reticolazione di tali film può essere migliorata ricorrendo ad agenti chimici, come la glutaraldeide, o ad agenti enzimatici, quali la transglutaminasi (Tgasi) (Di Pierro et al., 2005; Mariniello, Porta 2005). E’ noto che i componenti dei film e il loro grado di reticolazione hanno un effetto sulle proprietà meccaniche e di permeabilità. Recentemente nei nostri laboratori è stato dimostrato che film idrocolloidali a base mista composti da proteine e polisaccaridi possiedono migliorate proprietà barriera e meccaniche quando la componente proteica è modificata con l’enzima Tgasi (Di Pierro et al., 2010; Mariniello et al., 2010). Nel presente lavoro sono stati effettuati studi per preparare film composti da “whey protein isolate” (WPI) e pectine di limone. Una parte dello studio è stata indirizzata ad indagare il pH nel quale si ha il numero massimo di cariche dei componenti e quindi il maggior numero di interazioni (pH di complessazione, pHc). A tal scopo sono state fatte titolazioni potenziometriche di soluzioni di WPI e pectine miscelate a rapporti diversi. Il pHc è stato determinato a 5.1 mentre il miglior rapporto per la formazione dei complessi è stato trovato a 4:1 WPI-pectine. I film ottenuti in presenza di enzima possiedono diminuite proprietà barriera (H20, CO2, O2). Successivamente sono state misurate le proprietà meccaniche dei film: carico massimo a rottura (TS), percentuale di deformazione (E%) ed modulo di Young (Young ́s modulus). I risultati hanno mostrato un aumento della TS e E% all ́aumentare del pH, quando quest’ultimo si avvicina al valore di 5.6 (pI medio delle sieroproteine del WPI). In generale è possibile apprezzare che la presenza dell ́enzima favorisce una maggiore reticolazione del film migliorandone le proprietà meccaniche

    PURIFICAZIONE E CARATTERIZZAZIONE DEL FATTORE DI KUNITZ, INIBITORE DELLA TRIPSINA ISOLATO DAGlycine max, E MODIFICAZIONE ENZIMATICA MEDIANTE L’USO DELLA TRANSGLUTAMINASI MICROBICA

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    La soia (Glycine max) è un legume largamente coltivato in tutto il mondo in quanto rappresenta un’importante fonte alimentare sia per l’uomo che per gli animali. Grazie all’elevato contenuto di proteine, caratterizzate da un discreto valore biologico, e alla totale assenza di colesterolo, la soia può costituire un ottimo sostituto della carne. Recenti studi, condotti su popolazioni asiatiche, hanno evidenziato una relazione tra il prevalente consumo di soia e una riduzione di alcune patologie, quali osteoporosi e malattie cardiovascolari, e una minore incidenza di determinate forme tumorali come il cancro alla mammella, al colon e alla prostata (1). Malgrado l’elevato contenuto proteico, il valore nutrizionale del pasto a base di soia è inferiore rispetto a quello atteso, a causa della presenza di fattori antinutrizionali, tra cui è stata individuata una proteina che mostra attività di inibizione nei confronti della tripsina: il fattore di Kunitz (KTI) (2). La rimozione dei fattori antinutrizionali presenti nella farina di soia è stata tentata attraverso trattamenti specifici che hanno ottenuto diversi successi (3,4). Il KTI è una proteina di ~20 kDa con pI intorno a pH 4.5, identificata per la prima volta da Kunitz (2). Tale proteina presenta diverse varianti polimorfiche tutte costituite da un’unica catena polipeptidica di 181 amminoacidi (contenenti 5 Q e 10 K). In questo studio, si propone l’utilizzo della transglutaminasi microbica (mTG) per modificare enzimaticamente il KTI allo scopo di alterare la sua capacità di inibire la tripsina. Le proteine della soia sono un ottimo substrato per la mTG, che catalizza la formazione di legami isopeptidici intra e/o intermolecolari, oltre a promuovere l’incorporazione di ammine a basso peso molecolare sulla superficie delle proteine substrato (5). Pertanto il KTI è stato purificato da una preparazione commerciale mediante cromatografia a fase inversa in HPLC e, successivamente, caratterizzato biochimicamente e modificato dalla mTG mediante incorporazione covalente di monodansilcadaverina. Studi scientifici sono in corso per determinare la ki sia del KTI modificato e non modificato
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