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Tesina enzima

 

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“nelle piante e negli animali viventi, migliaia di processi catalitici hanno luogo fra i tessuti e i liquidi, e portano alla quantità di composti diversi della cui formazione, dai comuni materiali greggi, la linfa e/o il sangue, non possiamo intravedere nessuna causa plausibile: in futuro probabilmente lo scopriremo nella forza catalitica dei tessuti organici di cui consistono gli organi dei corpi viventi”- Berzelius, 1834.

 

 

 

TESINA realizzata da Raffaella Favale

INDICE GENERALE

 

L’ENZIMA: assioma di una vita

 

PREMESSA…………………………………………………………………………….

 

STORIA E LETTERATURA ITALIANA……………………………………………..

• Un contrastato passaggio tra ‘800 e ‘900
• Innovazioni e scoperte del XX secolo: la Belle époque
• Come si colloca in riguardo la letteratura italiana…

                                  ITALO SVEVO

 

ZOOTECNIA……………………………………………………………………………

• Una nuova scienza: la GENETICA

                                  LA REAZIONE A CATENA DELLA POLIMERASI (PCR)

• …e gli studi di Mendel
• L’importanza dell’alimentazione
• La fisiologia del rumine

 

CHIMICA………………………………………………………………………………..

• Il LATTE: composizione chimica e valore nutritivo
• Microrganismi e fermentazioni
• I prodotti lattiero-caseari…

                                   Il CACIOCAVALLO PODOLICO

 

AREA MODULARE…………………………………………………………………….

• La biotecnologia ambientale
• L’utilizzo degli enzimi per il “controllo ambientale”

 

FITOPATOLOGIA………………………………………………………………………

• Gli enzimi coinvolti nel metabolismo dei fitofarmaci
• Il controllo biologico…

                                   Il BACILLUS THURINGIENSIS

 

AREA DI PROGETTO…………………………………………………………………..

• L’importanza del paesaggio
• Le tipologie degli spazi verdi

 

 

 

 

 

Riferimenti a MATEMATICA: la cinetica di Michaelis-Menten e la sua rappresentazione grafica.

                     

                      ESTIMO GENERALE: lo scopo della trasformazione;

                                                                il giudizio economico di convenienza.

 

 

 

 

Berzelius fu un noto ricercatore vissuto tra il 1810 e il 1882, e assieme a molti altri chimici cercò di spiegare il mistero della vita, il mistero delle origini.

Nel 1926 Willställer scriverà: “la vita non è altro che l’ordinata cooperazione di processi enzimatici”; ebbene egli affermava la suprema importanza della catalisi enzimatica per la comprensione del fenomeno VITA, nonostante sostenesse, sulla struttura degli enzimi, una teoria ancora del tutto lontana da quella che noi, oggi, ammettiamo.

La catalisi è il fenomeno con cui una reazione chimica viene accelerata, o ritardata, da sostanze, per l’appunto dette catalizzatori, che al termine, risultano inalterate. Negli organismi viventi, queste reazioni hanno luogo ad opera degli ENZIMI.

Pensiamo che già nel 2000 a.C. gli egiziani e i sumeri avevano sviluppato la tecnica di fermentazione per la preparazione della birra, del pane, e del formaggio.

Nel 1878 furono identificati gli elementi della cellula del lievito che causano la fermentazione, e pertanto, venne, allora, coniato il termine enzima, che deriva dal greco “nel lievito”. Studi successivi porteranno, solamente nel 1926, al riconoscimento dell’enzima come struttura proteica.

 

 

• Ma che cosa è, e come funziona un ENZIMA?

Trattasi di una struttura molecolare di natura proteica (struttura quaternaria), che negli organismi viventi svolge la funzione di catalizzatore biologico, ossia di sostanza capace di accelerare il decorso di una reazione chimica e quindi di raggiungere nel minor tempo possibile lo stato di equilibrio termodinamico. Un enzima accelera unicamente le velocità delle reazioni chimiche, diretta ed inversa (dal composto A al composto B e viceversa), senza intervenire sui processi che ne regolano la spontaneità.

Il suo ruolo consiste nel facilitare le reazioni attraverso l'interazione tra il substrato (la molecola o le molecole che partecipano alla reazione) ed il proprio sito attivo (la parte di enzima in cui avvengono le reazioni), formando un complesso. Avvenuta la reazione, il prodotto viene allontanato dall'enzima, che rimane disponibile per iniziarne una nuova. Come per tutti i catalizzatori, infatti, gli enzimi non sono consumati dalla reazione che catalizzano, né alterano l'equilibrio chimico della stessa. In ogni caso, la differenza principale degli enzimi dagli altri catalizzatori chimici è la loro estrema specificità di substrato. Essi sono in grado di catalizzare solo una reazione o pochissime reazioni simili, poiché il sito attivo interagisce con i reagenti in modo stereospecifico (è sensibile anche a piccolissime differenze della struttura tridimensionale). Tale specificità è legata a diversi fattori che caratterizzano l'associazione tra il substrato ed il sito attivo, come la complementarietà dal punto di vista strutturale, le cariche elettriche, la natura idrofilica o idrofobica.

Sebbene l'unica differenza tra la presenza e l'assenza di un enzima sia la velocità di reazione, a volte l'assenza dell'enzima può dare il via allo sviluppo di altre reazioni non catalizzate, che conducono alla formazione di diversi substrati. In assenza di catalizzatori, infatti, possono subentrare reazioni differenti, caratterizzate da una minore energia di attivazione (trattasi dell’energia necessaria al sistema per iniziare un particolare processo).

 L'energia di attivazione consente alle molecole dei reagenti che collidono, di formare il cosiddetto complesso attivato o stato di transizione, la cui esistenza è estremamente breve. Una volta formato lo stato di transizione sono possibili due eventi: il riformarsi dei legami originali (si riottengono quindi i reagenti iniziali); oppure la rottura dei legami iniziali e la formazione di nuovi (che danno origine ai prodotti della reazione). Entrambi questi eventi risultano possibili in quanto ognuno di questi produce un rilascio di energia.

Il compito dell’enzima è quello di diminuire l’energia di attivazione richiesta dal reagente, al fine di facilitare fisicamente l’interazione delle sue stesse molecole costituenti, all’interno del sito attivo dell’enzima. La velocità enzimatica dipende dalle condizioni della soluzione e dalla concentrazione del substrato. Condizioni denaturanti, come le alte temperature (dal momento che l’enzima è una molecola proteica, a temperature elevate si manifesta la denaturazione, che consiste nella perdita parziale, se non addirittura totale della struttura della proteina, con conseguente perdita dell’attività catalitica), pH lontani dalla neutralità o alte concentrazioni saline riducono l'attività enzimatica. Alte concentrazioni di substrato, invece, tendono ad incrementare l'attività.

Alcuni enzimi sono provvisti, oltre che del sito attivo, anche di cosiddetti siti allosterici, che funzionano come degli interruttori, potendo bloccare o attivare l'enzima. Quando una molecola particolare fa infatti da substrato per questi siti, la struttura dell'enzima viene completamente modificata, al punto che esso può non funzionare più. Al contrario, può avvenire che la deformazione metta in funzione l'enzima. Molto spesso la deformazione consiste in un riorientamento dei domini che compongono l'enzima in modo da rendere il sito attivo più accessibile (attivatori) o meno accessibile (inibitori). Queste molecole che regolano l'attività enzimatica sono dette effettori allosterici. Il sito allosterico può essere anche lo stesso sito attivo dell'enzima: in questo caso, in genere, gli attivatori sono gli stessi reagenti, mentre gli inibitori allosterici saranno i prodotti. Molti effettori hanno effetti simili su più enzimi diversi: in questo modo l'allosteria può essere utilizzata per sincronizzare diverse reazioni che si trovano lungo la stessa via o su vie diverse. Ad esempio l'ATP è un inibitore allosterico di molti enzimi che operano su reazioni di catabolismo (glicolisi, ciclo di Krebs..): così quando la sua concentrazione è alta, ovvero la cellula ha molta energia a disposizione, lo stesso ATP rallenta le vie che portano alla produzione di ulteriori molecole ad alto contenuto energetico. Gli inibitori enzimatici sono sostanze in grado di diminuire o annullare l'azione catalitica di un enzima. Possono agire legandosi al sito attivo competitivamente al substrato (inibizione competitiva) o legandosi ad un sito allosterico. L'inibizione può essere reversibile, rendendo possibile il ripristino della funzione catalitica dell'enzima tramite aumento della concentrazione del substrato rispetto all'inibitore; o irreversibile con l'impossibilità di potere ripristinare l'attività catalitica. Gli induttori, invece, sono sostanze in grado di interagire con i siti enzimatici in modo da aumentare la funzionalità dell'enzima.

Gli enzimi sono enormemente utilizzati nell'industria chimica ed in altre applicazioni industriali che richiedono catalizzatori estremamente specifici. Le principali limitazioni al loro impiego sono la scarsa stabilità in solventi differenti da quello biologico e - ovviamente - il numero limitato di reazioni per cui l'evoluzione ha messo a punto enzimi efficaci. Di conseguenza, sta assumendo un'importanza sempre crescente una nuova area di ricerca che mira alla messa a punto di enzimi con determinate proprietà, sia attraverso la modifica di enzimi esistenti, sia attraverso una sorta di evoluzione in vitro.

 

 

 

 

Alcune applicazioni industriali.

settore	applicazione	enzimi utilizzati	funzioni
industria alimentare	panificazione	α-amilasi fungine	Catalizzano la conversione dell'amido presente nella farina in zuccheri semplici. Utilizzate nella produzione di pane in genere, si inattivano intorno ai 50°C e sono dunque distrutte durante il processo di cottura.
		proteasi	I produttori di biscotti le utilizzando per ridurre la concentrazione di proteine nella farina.
	alimenti per neonati	tripsina	Proteasi utilizzata per predigerire gli alimenti destinati ai neonati.
	birrificazione	Enzimi contenuti nell'orzo.	Degradano amido e proteine producendo zuccheri semplici, amminoacidi e brevi peptidi, utilizzati dai lieviti per la fermentazione.
		Enzimi dell'orzo prodotti industrialmente.	Largamente utilizzati per la birrificazione industriale come sostituto degli enzimi naturali dell'orzo.
		Amilasi, glucanasi e proteasi	Degradano i polisaccaridi e le proteine del malto.
		Beta glucosidasi	Ottimizza il processo di filtrazione.
		Amiloglucosidasi	Permette la produzione di birre a basso contenuto calorico.
		Proteasi	Rimuovono la torbidezza che si genera durante la conservazione delle birre.
	succhi di frutta	Cellulasi, pectinasi	Chiarificano i succhi di frutta
	industria casearia	rennina	Derivata dallo stomaco di giovani ruminanti (come vitelli e agnelli), è usata nella manifattura di formaggi per idrolizzare proteine.
		Vari enzimi prodotti da microrganismi	Il loro impiego è crescente nel settore.
		lipasi	Utilizzata nella produzione di formaggi come il Roquefort.
		lattasi	Degradano il lattosio a glucosio e galattosio.
	trattamento dell'amido	Amilasi, amiloglucosidasi e glucoamilasi	Convertono l'amido in glucosio (molto utilizzati nella produzione di sciroppi).
		Glucosio isomerasi	Converte il glucosio in fruttosio, per la produzione di sciroppi ad alta concentrazione di fruttosio (che, rispetto al saccarosio, presenta alte caratteristiche dolcificanti e basso contenuto calorico).

 

 

 

 

 

 

 

Riferimenti a MATEMATICA_

• la cinetica di Michaelis-Menten e la sua rappresentazione grafica

La cinetica di Michaelis-Menten descrive l'andamento della velocitàdi una reazione catalizzata da enzimi, al variare della concentrazione di substrato. Questo modello, fu proposto da Leonor Michaelis e Maud Menten nel 1913. Inibitori ed induttori enzimatici sono sostanze in grado di alterare la cinetica enzimatica.

Il modello cinetico spiega come all'aumentare anche di poco della concentrazione del substrato disponibile all'enzima (di concentrazione supposta costante), la velocità della reazione aumenti vertiginosamente fino al raggiungimento di un massimo, chiamato Vmax. In questo punto la reazione ha raggiunto la velocità massima possibile semplicemente perché è presente tanto substrato da saturare tutto l'enzima presente in soluzione, perciò un'ulteriore aggiunta di substrato non servirebbe in quanto non verrebbe più attaccato da enzimi. Ciò avviene perché non sono più presenti enzimi liberi, ma solo forme enzimatiche legate al substrato.

La costante di Michaelis-Menten, KM, rappresenta la quantità di substrato necessaria affinché la reazione abbia velocità pari a metà della velocità massima.

Essa equivale al seguente rapporto:

 

 

 

 

 

 

 

Riportando su un diagramma cartesiano l'andamento della velocità di reazione, dedotta secondo la cinetica di Michaelis-Menten, in funzione della concentrazione di substrato si ottiene graficamente un ramo di iperbole.

Risultano di ovvia deduzione le seguenti considerazioni:

• a basse concentrazioni di substrato la reazione è praticamente del primo ordine, crescendo la velocità proporzionalmente ad [S] (essendo l'enzima in forte eccesso rispetto al substrato, la sua concentrazione può considerarsi costante);
• ad alte concentrazioni di substrato la velocità tende ad assume un valore massimo che diviene costante. Ciò è dovuto alla completa saturazione dell'enzima che annulla l'effetto dovuto all'ulteriore aumento della concentrazione di substrato (non è presente più enzima disponibile).

STORIA e LETTERATURA ITALIANA_

• Un contrastato passaggio tra ‘800 e ‘900

Nel periodo compreso tra il 1870 e il 1920 dal punto di vista economico, sociale, geopolitico,  culturale e scientifico, si assiste al passaggio, per niente indolore, dall’Ottocento al Novecento, che toccherà il culmine solo con lo scoppio della Prima Guerra Mondiale.                                                               All'alba del ventesimo secolo, infatti, il mondo occidentale guardava con fiducia e ottimismo al futuro, sicuro che progresso, benessere e pace avrebbero continuato a guidare i suoi passi verso conquiste sempre nuove. In effetti vi erano molte ragioni d'orgoglio: debellata la maggior parte delle epidemie e ridotta notevolmente la mortalità infantile, gli abitanti del pianeta toccavano ormai il miliardo e mezzo.

L’agricoltura, però, conobbe una grave crisi, causata dal crollo dei prezzi dei prodotti cerealicoli, parallelo a quello dei prodotti industriali. Ma la novità epocale fu che, per la prima volta nella storia, una crisi agraria non fu caratterizzata da carestia e mancanza di offerta, ma esattamente dal contrario: la sovrapproduzione.                                                                                                           

Le cause che portarono a tanto risiedono in primo luogo nella penetrazione all’interno delle campagne di una gestione del tipo capitalistico-produttiva, aggravata dall’importazione di grano proveniente dall’America. La sovrapproduzione che ne derivò, con conseguente crollo dei prezzi, mise in crisi la piccola borghesia, mentre spinse medie e grandi imprese ad una diversificazione produttiva e ad un ammodernamento della gestione, determinando così un calo di manodopera. L’ulteriore espulsione dei contadini dalle campagne, concentrata soprattutto nel Meridione, diede avvio al movimento migratorio verso il continente americano.                                                           A questo punto la società si vede distinta tra la classe borghese affermatasi (che aveva oramai raggiunto l’obiettivo di unità, nazionalità, costituzione), e il ceto medio (il popolo). Quest ultimo contrappose al principio di nazionalità borghese quello di internazionalismo, affermando che ciò che poteva unire gli uomini era solo la comune condizione socio-economica, e non l’appartenenza nazionale.

Con la guerra franco prussiana del 1870 si concluse in Europa il processo di costruzione degli Stati nazionali e l’assetto geopolitico del continente sembrò stabilizzarsi. Le aree di tensione presenti tra le nazioni furono tenute sotto controllo fino ai primi anni del Novecento, grazie alla politica dell’equilibrio di Bismarck e allo sviluppo del colonialismo, due fenomeni strettamente connessi fra loro: la stabilità dei confini e dei conflitti in Europa fu quindi garantita dal fatto che gli Stati si potevano espandere verso l’Africa e l’Asia, tranquillamente. Non appena questi due fattori si esaurirono, l’Europa si trasformò in un campo trincerato in cui si fronteggiavano due grandi schieramenti superarmati e da cui si precipitò, nel 1914, nel bagno di sangue della Prima Guerra Mondiale.

• Innovazioni e scoperte del XX secolo: la Belle époque

La Belle époque è un periodo storico, culturale e artistico che va dalla fine dell'Ottocento e si conclude una trentina d'anni dopo con lo scoppio della prima guerra mondiale. L'espressione Belle Époque (L'epoca bella, I bei tempi) nacque in Francia prima della prima guerra mondiale per definire il periodo immediatamente anteriore (1885 - 1914).                                                          

Essa nasce in parte da una realtà storica (fu davvero un periodo di sviluppo, spensieratezza, fede nel progresso) e in parte da un sentimento di nostalgia. Il trauma della guerra aveva infatti portato a idealizzare la realtà.

Alla crescita demografica fece riscontro un impressionante aumento della produzione industriale e del commercio mondiale, che tra il 1896 e il 1913 raddoppiarono. Nello stesso 1913 la rete ferroviaria del globo aveva raggiunto un milione di chilometri e le automobili cominciavano ad affollare le strade delle metropoli americane ed europee.                                                                  Parlando di trasporti, la corsa alla costruzione dei nuovi enormi e sfarzosi transatlantici costituiva il lato più grandioso di questa epoca tecnologicamente avanzata ma ancora legata a certi sentimenti romantici e utopistici. Non a caso, l'affondamento della nave più potente del mondo (il Titanic, avvenuto nel 1912) è stato considerato come il più bel sogno infranto della Belle époque.

Dalla fine dell'Ottocento in poi le invenzioni e progressi della tecnica erano stati all'ordine del giorno. I benefici che queste scoperte avevano portato nella vita delle persone erano diventate sempre più visibili: l'energia elettrica, i servizi igienici, la minore paura di affrontare le malattie e l'ignoto. Tutto questo aveva determinato un profondo ottimismo sulle possibilità dell'uomo, a cui niente sembrava precluso. In questa descrizione c'è un fondo di verità (l'espansione, economica e non solo, l'assenza di preoccupazioni o comunque una certa forma di noncuranza, il periodo di pace tra la Francia stessa e i suoi vicini europei, la fede nel progresso...) e una parte di nostalgia.          La realtà era stata in effetti abbellita anche per non risentire troppo dei traumi postbellici. Ma, senza meno, questo periodo è in Francia ricordato come un passato dorato che fu ridotto in frantumi dallo scoppio della guerra.                        

Erano un'attrazione le tecniche di illusionismo di Meliès; le prime pellicole dei fratelli Lumière; la quantità di circhi (Nouveau Cirque) i cui spettacoli fastosi, eroici e divertenti ispirarono i pittori contemporanei a Degas; i cafè concerto, dove tra i tavolini dei clienti si esibivano i cantanti, accompagnati solo dal pianoforte (vedi il noto Moulin Rouge). La borghesia parigina, si appassionava al teatro e all'opera, ma esprimeva disinteresse verso le tendenze più significative dell'arte, a cominciare dagli impressionisti.                                                                                         Gli artisti si dimostrarono, in gran parte, sensibili al fascino dell'arte per l'arte, all'ispirazione della bellezza e dell'atmosfera serena, esprimendo così il desiderio dei contemporanei di non essere coinvolti o addolorati dalla vita. Il successo parigino di D'Annunzio ne fece un simbolo di questo rovesciamento della vita nello spirito. Sul versante opposto reagiva una letteratura che si potrebbe definire "impegnata": gli scrittori della Mitteleuropa, l'arte di avanguardia tedesca e l'espressionismo, l'acuta sensibilità dei decadenti, le scelte di metodo e di contenuto, il gusto per la psicologia sperimentale e per le scoperte scientifiche dei naturalisti.

La ricerca medica e scientifica proseguiva rapidamente ottenendo risultati straordinari (Bernard, Pasteur, Berzelius, Yersin, Richet, Roux, Marie e Pierre Curie, Charcot). Occorre però menzionare che in realtà la belle époque non fu bella per tutti: alle grandi fortune dell'alta aristocrazia e al progresso del commercio e dell'industria che garantiva il potere alla stessa, si contrapponevano la mancanza di diritti politici della gran parte dei lavoratori e pesanti condizioni di lavoro, che furono attenuate solo con le leggi sociali del primo Novecento. Ad esempio il movimento femminista, nonostante le spettacolari dimostrazioni delle suffragette, ottenne il diritto di voto per le donne solo dopo la guerra.

Louis Pasteur è stato un chimico e biologo francese; grazie alle sue scoperte e alla sua attività di ricerca è universalmente considerato il fondatore della moderna microbiologia. Ha inoltre operato nel campo della chimica, e di lui si ricorda la teoria sull'enantiomeria (o isomeria ottica) dei cristalli. È significativo rilevare che tutte le grandi scoperte di questo scienziato vengono realizzate affrontando i problemi più gravi, a metà dell'Ottocento, dell'agricoltura, dell'industria agraria, dell'allevamento. La successione delle stesse scoperte corrisponde ad una successione di studi su problemi agricoli, agroindustriali, veterinari: anomalie della fermentazione della birra (1854); fermentazione del vino e dell'aceto (1861-62); pastorizzazione (1862); alterazioni del vino di origine fungina o batterica (1863-64); malattie del baco da seta (1865-70); carbonchio (antrace, malattia infettiva causata da un batterio) di bovini, ovini, equini (1881).                                                                I risultati di queste indagini assegnano a Pasteur un ruolo preminente tra i fondatori della moderna industria di trasformazione delle derrate, che non potrebbe sussistere se nel corso dei processi di manipolazione intervenissero fermentazioni incontrollabili, e del moderno allevamento animale, che per offrire i propri prodotti, a prezzi contenuti, a larghi strati di consumatori, deve governare grandi quantità di animali, un intento che sarebbe impossibile senza il funzionale controllo veterinario delle affezioni infettive. In questi termini Louis Pasteur deve essere considerato tra i grandi protagonisti della storia delle conoscenze agrarie.

• Come si colloca in riguardo, la letteratura…

In ambito filosofico si segnalò una progressiva crisi dei modelli ottocenteschi  di rappresentazione della realtà. Significativa fu la riflessione di Henri Bergson (1859-1947), il quale, in opere come Saggio sui dati immediati della coscienza del 1889, proponeva l’idea di una profonda frattura fra l’interiorità dell’uomo e la realtà esterna, sia sul piano della rappresentazione del mondo, sia su quello della coscienza di sé. Egli, accanto ad un tempo “spazializzato” (quello cioè della fisica e della quotidianità), enunciava l’esistenza di un tempo interiore, che faceva riferimento ai liberi flussi della coscienza e non era vincolato allo sviluppo rettilineo e uniforme dell’altro. Analogamente, gli studi di Sigmund Freud (1856-1939) sull’inconscio e la messa a punto del metodo psicoanalitico per la cura delle nevrosi, sconvolsero le certezze tradizionali in relazione alla mente umana. L’inconscio è una parte della psiche che sfugge alla nostra consapevolezza; esso è costituito da pulsioni istintive e da ricordi, sentimenti di paura e di colpa, che la coscienza allontana da sé rimuovendoli (perché troppo dolorosi). Ma proprio quando viene a rompersi l’equilibrio tra questi, allora si diventa pazzi, folli, irrazionali. Il primo romanzo ispirato a Freud è La coscienza di Zeno di Svevo: dissoluzione dell’unità della personalità, disgregazione intima, conflitto con l’io.

ITALO SVEVO L’opera di Italo Svevo (Trieste 1861 - Motta di Livenza, Treviso 1928), pseudonimo di Ettore Schmitz, costituì un momento di passaggio tra le esperienze del decadentismo italiano e la grande narrativa europea dei primi decenni del Novecento. La coscienza di Zeno, in particolare, ha influenzato la narrativa italiana degli anni Trenta e del dopoguerra. Di famiglia ebraica, Svevo riuscì, grazie alle caratteristiche culturali di una città come Trieste, allora parte dell'Impero Austroungarico, ad acquisire uno spessore intellettuale raro nei nostri scrittori del tempo. Al centro di questa sua formazione stanno la conoscenza della filosofia tedesca (soprattutto di Nietzsche e Schopenhauer) e della psicoanalisi di Freud. Come scrittore Svevo rimase però a lungo sconosciuto e l'insuccesso dei suoi primi due romanzi, Una vita (1892) e Senilità (1898), fu anzi tale da indurlo per circa venti anni al silenzio letterario. Mentre viveva una tranquilla vita di impiegato e poi di dirigente nella ditta di vernici del suocero, non aveva affatto smesso, tuttavia, di coltivare la letteratura, come testimoniano i suoi racconti (in gran parte pubblicati postumi) e i numerosi scritti minori. Nel 1907 prese lezioni di inglese dal grande scrittore irlandese James Joyce, il quale lo incoraggiò a scrivere un nuovo romanzo. Ma solo poco dopo la fine della prima guerra mondiale Svevo cominciò a elaborare La coscienza di Zeno (1923), unanimemente considerato il suo capolavoro. In questo romanzo lo scrittore triestino, anche grazie alla conoscenza della psicoanalisi, sviluppa un'analisi psicologica di straordinaria profondità e costruisce tecniche narrative modernissime, soprattutto per la tradizione italiana. Attraverso la rappresentazione interiore della nevrosi del protagonista e narratore, l'autore riesce infatti a rendere la soggettività del pensiero e dei ricordi, in una narrazione che appare ormai quasi completamente svincolata dalle convenzioni realistiche ottocentesche. Ma la novità di Svevo sta anche nella sua ironia, nella costruzione di un personaggio "inetto", radicalmente antitragico e antieroico. 

Il protagonista del libro è Zeno Cosini, un ricco commerciante triestino che vive di malavoglia con i proventi di un'azienda commerciale, per volere del padre. Arrivato all'età di 57 anni, Zeno decide di intraprendere una terapia psicoanalitica per liberarsi da vari problemi e complessi che lo affliggono, per uscire dal vizio del fumo e dalla "malattia" che lo tormenta. Lo psicanalista, chiamato nel libro Dottor S., gli consiglia di scrivere un diario sulla sua vita, ripercorrendone gli episodi salienti. Attraverso essi si disegna la figura di un uomo inetto alla vita, "malato" di una malattia morale che spegne ogni impulso all'azione e qualsiasi slancio vitale o ideale. Zeno Cosini è un uomo che vive in un'indifferenza totale: invece di vivere la sua vita, è quest'ultima che lo travolge decidendo per lui il destino.

La struttura dell’opera è fondamentale per capire le tematiche affrontate e per avere una chiara visione del romanzo. La Coscienza di Zeno si compone di cinque episodi, ognuno dei quali concluso in sé e autosufficiente. In modo mediato e ironico, il romanzo è introdotto e chiuso tra due "documenti": la lettera dello psicanalista dottor S., il quale dichiara che l’autobiografia che seguirà era un elemento della cura cui Zeno si era sottoposto; e il diario di Zeno in cui si confessa che quella cura è fallita (di questo, alcune pagine sono quelle scritte alla vigilia dell’entrata in guerra dell’Italia; altre, rievocano il primo incontro di Zeno con la guerra; altre ancora, dove il protagonista annunzia di essere finalmente guarito da tutti i suoi mali, perché s’accorge che in realtà, i suoi non sono che il riflesso del male universale”.

“La vita attuale è inquinata alle radici. L’uomo s’è messo al posto degli alberi e delle bestie ed ha inquinata l’aria, ha impedito il libero spazio. Può avvenire di peggio. Il triste e attivo animale potrebbe scoprire e mettere a proprio servizio delle altre forze. V’è una minaccia di questo genere in aria […]. Qualunque sforzo di darci la salute è vano. Questa non può appartenere alla bestia che conosce un solo progresso, quello del proprio organismo[…]. Ma l’occhialuto uomo, invece, inventa gli ordigni fuori del suo corpo e se c’è stata salute e nobiltà in chi li inventò, quasi sempre manca in chi li usa[…]. Ed è l’ordigno che crea la malattia con l’abbandono della legge che fu su tutta la terra la creatrice”.

Soltanto la fine del mondo potrebbe liberarci dalla malattia che noi, uomini moderni portiamo dentro; l’uomo moderno, vittima della sua alienazione, non può produrre che catastrofi; l’unica possibilità che ha l’uomo di rendersi possibile la vita è quella di riaccettare la propria precarietà e il condizionamento cui l’esistere lo costringe; tolleranza, autocoscienza e ironia sono le vie possibili, a portata di mano, della salvezza. Con il personaggio di Zeno Cosini, Svevo approfondisce la sua analisi della  crisi dell’uomo contemporaneo: ne emerge la condizione di alienazione dell’uomo.  L’inetto di Svevo è pertanto il rovescio di una società dominata dall’aggressività economica e tecnologica, egli è l’escluso, il disadatto, lo scarto.

Questo romanzo viene considerato il più rappresentativo della tendenza novecentesca dei romanzi d’analisi: il contesto storico, la cultura e le scoperte scientifiche influenzano l’opera in tutto e per tutto, la psicanalisi diventa la base stessa su cui è costruito tutto il racconto, e l’analisi dei mali, delle vere o false malattie di Zeno, anticipano molte tematiche che saranno riprese e sviluppate in seguito da altri autori. Si può dire quindi che quest’opera costituisce la prima di una serie di scritti che interpreteranno lo spirito europeo del dopoguerra, e allo stesso tempo il frutto più alto e compiuto della cultura letteraria romanzesca italiana che si confronta con i fatti tragici della guerra mondiale.

 

ZOOTECNIA_

• Una nuova scienza: la GENETICA…

Alla base di gran parte delle innovazioni scientifiche che governarono il nostro pianeta agli albori del ‘900, vi è certamente la genetica; definita come la branca della biologia che studia i fenomeni che regolano l’eredità dei caratteri individuali da una generazione all’altra, nonché quelli per i quali si hanno, per variazione, differenziamenti e comparsa di nuovi caratteri nei discendenti. Tutte le proprietà degli organismi viventi, infatti, dipendono da loro corredo genetico. I geni strutturali contengono al loro interno il codice per le catene di amminoacidi che compongono le proteine (alcune di queste, gli enzimi, determinano le proprietà biochimiche di un organismo agendo da catalizzatori nelle reazioni ana- e cataboliche); i geni regolativi, sono invece quelli che controllano l’espressione dei primi.

La capacità di ogni organismo di evolversi e di adattarsi a nuovi ambienti dipende da cambiamenti nella molecola del DNA, che costituisce il suo specifico genoma. In natura, i cambiamenti nella struttura molecolare del DNA possono avvenire per mutazione (cioè per delezione o addizione sulla molecola di DNA di alcune unità), o tramite la riproduzione sessuale (cioè lo scambio di geni tra organismi affini). La ricombinazione genetica nel corso della normale riproduzione sessuale, è mediata da eventi di rottura-riunione delle molecole di DNA contenute nei cromosomi; questo processo ha un ruolo fondamentale per gli organismi viventi, poiché porta al riassorbimento del materiale genetico. Per secoli la manipolazione genetica è consistita nell’incrocio selettivo di particolari varietà di piante e di animali, tecnica con cui si interviene semplicemente sulla variabilità naturale; quindi, le possibilità di intervento sulla variazione genetica erano limitate alle specie affini.

La tecnologia del DNA ricombinante (detta anche ingegneria genetica), apre invece possibilità illimitate alla creazione di combinazioni geniche completamente nuove, cioè non presenti negli organismi che esistono in natura. L’ingegneria genetica può essere definita come la costruzione di nuove combinazioni di materiale ereditario. Tale costruzione si ottiene incorporando una molecola di acido nucleico (un DNA costruito all’esterno della cellula, mediante una qualsiasi delle molte tecniche disponibili) in un virus, in un plasmide batterico o in un altro tipo di sistema vetturale; il vettore inserisce poi il costrutto di DNA in un organismo ospite, all’interno del quale il frammento dell’acido nucleico riesce a riprodursi pur essendo estraneo, ovvero nonostante si formino combinazioni geniche che non esistono naturalmente in quell’ospite.

La possibilità di costruire in vitro molecole ibride di DNA è stata determinata dalla scoperta di enzimi, le endonucleasi di restrizione, che tagliano la molecola del DNA a livello di siti specifici, dando così origine a frammenti particolari. Mediante l’azione di un enzima detto DNA ligasi, i frammenti possono poi essere saldati ad un altro frammento di DNA di qualunque natura, purché trattato con lo stesso enzima di restrizione. Le endonucleasi di restrizione, presenti in natura in molte specie batteriche, sono dotate della capacità di distinguere, attraverso il riconoscimento di particolari sequenze nucleotidiche, il DNA della loro stessa cellula, da uno di origine estranea.

LA REAZIONE A CATENA DELLA POLIMERASI (o PCR) Trattasi di una tecnica straordinariamente importante, in quanto permette di amplificare in modo selettivo un qualsiasi frammento di DNA. L’inventore della stessa è Kary Mullis, insignito, successivamente, del premio Nobel per la chimica. Il processo della PCR si fonda sulla sequenza delle basi azotate lungo i due filamenti che formano la molecola del DNA. Questo, è composto da quattro tipi di deossinucleosidi – l’adenosina (A), la timidina (T), la guanosina (G) e la citidina (C) – che differiscono fra loro solo per la base azotata. I due filamenti, o polimeri di nucleotidi, che compongono ogni molecola di DNA sono tenuti uniti da legami idrogeno, tra coppie di basi appaiate; allora A si appaia solo con T, e G solo con C. Questa complementarietà conferisce la nota conformazione a doppia elica.

La procedura della PCR prevede tre fasi operative:

• la denaturazione del DNA; questi viene riscaldato a 95-98oC, per cui si separa nei due filamenti che lo compongono.
• l’annealing(o associazione); a 60oC vengono aggiunti alla miscela di reazione gli inneschi - o primer - oligonucleotidici, ossia brevi catene a filamento singolo di al massimo 20 basi ottenute per sintesi chimica, che si legano ai filamenti singoli nei punti in cui la loro sequenza è complementare a quella del DNA in esame.
• l’estensione ad opera della DNA polimerasi; a 37oC gli inneschi vengono estesi dalla DNA polimerasi, in presenza dei quattro tipi di deossinucleosidi trifosfato, vengono così sintetizzati nuovi filamenti di DNA, complementari ai filamenti stampo.

Queste tre fasi costituiscono un ciclo della PCR, che si realizza in meno di 2 minuti. Teoricamente un ciclo potrebbe ripetersi in modo indefinito; in realtà i nucleotidi liberi, la polimerasi e i primers, devono essere rinnovati ogni 30 cicli (all’incirca). Durante i 30 cicli, che si svolgono nell’arco di meno di 3 ore, si può ricavare un miliardo di molecole di DNA.

Con la tecnica del DNA ricombinante, oggi, si possono ottenere ormoni, proteine e anticorpi. Tra le più note sostanze prodotte ci sono l'insulina, l'ormone della crescita e l'interferone (proprio l'insulina fu la prima ad essere prodotta con il metodo della clonazione del DNA; negli Stati Uniti si incominciò appunto la produzione di questo ormone nel 1982 utilizzando come batterio produttore l'Escherichia coli). Queste scoperte hanno consentito all'industria la produzione di sostanze su larga scala a costi ridotti, la possibilità di migliorare l'efficacia di farmaci già in uso e l'ottenimento di prodotti altamente purificati e privi di contaminanti allergenici o biologici.

Già da diversi anni, inserendo geni estranei nel patrimonio genetico di alcune piante, si sono ottenute varietà di prodotti della terra che maturano più in fretta o più lentamente e che sono resistenti a freddo, siccità, pesticidi e insetti. Anche per gli animali si sono ottenuti risultati simili con produzione, ad esempio, di carne o latte di migliore qualità per mezzo di animali "transgenici", cioè contenenti nelle cellule della linea germinale un patrimonio genetico modificato. La terapia genetica si basa sulla possibilità di trasferire geni per correggere, attivare, disattivare un gene difettoso ovvero di inserirne uno mancante. Il potenziale appare enorme ma i benefici concreti sembrano ancora lontani. Queste applicazioni rappresentano quasi certamente il futuro della ricerca biotecnologica nel mondo. Si possono, infine, ottenere vaccini più sicuri ed efficaci eliminando quelle parti del batterio o del virus responsabili di eventi collaterali indesiderati; si evita di manipolare batteri o virus patogeni; si aggira l'ostacolo rappresentato da quegli organismi che è difficile o impossibile far crescere in culture cellulari (è il caso del virus dell'epatite B). Una volta individuato il segmento della proteina batterica o virale che agisce da antigene, viene isolato il frammento di DNA che lo codifica e lo si clona all'interno di un microrganismo non patogeno per ottenere quantità ragguardevoli (il primo vaccino ricombinante è stato quello della rabbia, ottenuto negli Stati Uniti nel 1986).

• …e gli studi di Mendel

Sebbene l'ereditarietà biologica sia stata oggetto di interesse e stupore sin dagli inizi della storia umana, solo recentemente l'uomo ha iniziato a capire il suo funzionamento; in effetti lo studio scientifico dell'ereditarietà, non iniziò di fatto prima della seconda metà del 1800 con il monaco Gregor Johann Mendel (1822-1884). Il suo lavoro, effettuato nel giardino di un tranquillo monastero agostiniano, segnò l'inizio della genetica moderna.
Il maggior contributo di Mendel fu l'aver dimostrato che i caratteri ereditari sono trasmessi come unità che vengono distribuiti singolarmente a ogni generazione. Egli osservò l'andamento numerico di alcune caratteristiche di tre generazioni di piante di pisello (basandosi su esperimenti di ibridazione artificiale, cioè asportando le antere di un fiore contenenti il polline e cospargendo gli stigmi con il polline di un fiore di un altra varietà) ed, in seguito, analizzò matematicamente i risultati ottenuti.

Nella prima serie di esperienze, si limitò a seguire nell’ibridazione il comportamento ereditario di una sola coppia di  caratteri antagonisti (semi rotondi - semi angolosi; semi gialli - semi verdi), ed ottenne ibridi monoibridi di prima generazione F1 nei quali constatò che dei due caratteri differenziali dei genitori, solo uno era manifesto negli ibridi. Dei due caratteri costituenti una coppia antagonista, Mendel chiamò dominante quello che si rende manifesto negli ibridi F1, e chiamò recessivo quello che rimane latente. Successivamente, sottoponendo gli F1 all’autofecondazione, vide che degli F2 così ottenuti, una parte presentava il carattere di una delle varietà ibridate; ed un’altra parte presentava il carattere dell’altra varietà; mentre mancavano completamente le forme di transizione. Ricompariva quindi il carattere recessivo nel rapporto di 1 a 3. Continuando nell’autofecondazione degli F2, Mendel constatò che: gli ibridi F2 che presentavano il carattere recessivo davano nelle generazioni successive una discendenza costante (cioè presentavano sempre il carattere recessivo); gli ibridi F2 che invece presentavano il carattere dominante, per i 2/3 davano luogo a discendenti nella proporzione 3 a 1 (carattere dominante – recessivo), e per 1/3 davano luogo ad una discendenza che presentava sempre il carattere dominante.

Prima legge di Mendel: della dominanza negli ibridi (eterozigoti) di prima generazione e della loro uniformità fenotipica; gli ibridi della generazione F1, derivanti da individui omozigoti differenziati tra loro per una o più coppie di caratteri, sono degli eterozigoti nei quali si manifesta in vario modo un solo carattere (dominante), di ciascuna coppia allelomorfa, mentre l’altro carattere (recessivo), non è capace di estrinsecarsi. In ogni caso sono caratterizzati da un’alta uniformità dei loro fenotipi.

Seconda legge di Mendel: della disgiunzione o segregazione dei caratteri parentali nella 2o generazione ibrida F2; dall’incrocio di due ibridi eterozigoti della 1° generazione F1 (fenotipicamente uguali) si hanno individui F2 nei quali fenotipicamente ricompaiono i due caratteri parentali, (dominante e recessivo dei nonni), nel rapporto 3 a 1.

Terza legge di Mendel: dell’indipendenza dei caratteri; dall’incrocio di individui che differiscono per due o più coppie di caratteri, ogni coppia allelomorfa si comporta nella trasmissione ereditaria indipendentemente dalle altre.

• L’importanza dell’alimentazione

La riproduzione è il mezzo per la perpetuazione delle specie, ed attraverso la stessa si ha una continua modificazione della popolazione animale. Questa, resta poi lo scopo precipuo dell’allevamento, in quanto interpreta il tornaconto economico e la produzione dei beni di origine animale (latte, carne, uova,…). Tuttavia, affinché gli esseri si producano, è indispensabile regolare la disponibilità e la domanda di ormoni della crescita, i pesticidi, gli antibiotici e i vaccini, le tecniche di selezione, biologia molecolare, la manipolazione degli embrioni e il trasferimento di geni, ma anche e soprattutto la qualità e la quantità dei mangimi (all’interno dei quali sono contenute particolari proteine naturali - gli enzimi - che rendono possibili tutti i processi vitali). Da ciò ne deriva un maggiore controllo in riguardo all’alimentazione.

Quando vengono purificati e utilizzati nelle preparazioni alimentari, alcuni di questi enzimi offrono benefici quali un sapore, una consistenza e una digeribilità migliore. Ci sono tuttavia casi in cui l’alimento viene deteriorato e perde la propria qualità, o, addirittura, diviene tossico. I processi di trasformazione e i trattamenti a caldo, servono proprio a ridurre o a far cessare l’attività enzimatica degli alimenti.

 

Per gli esseri viventi il cibo è divisibile in tre principali categorie:

 

• Grassi;

 

• Protidi;

 

• Carboidrati.

 

o meglio, gli alimenti che appartengono almeno ad una delle seguenti categorie (molto raramente questo accade), svolgono un’importantissima funzione, qual è per l’appunto, la funzione energetica.

Pensare, camminare, respirare, la vita delle cellule,…, tutto, necessita di ENERGIA, e, poiché ogni singola azione è caratteristica e specifica, affinché si manifesti, richiede l’intervento degli enzimi.

 

A seconda della specie, la razione alimentare varia notevolmente; tuttavia, indipendentemente da ciò, il corpo “preferisce” unità molto piccole per avviare la digestione. Ogni categoria di costituenti alimentari è formata da grandi catene che devono necessariamente essere spezzettate per un migliore utilizzo. Ecco quindi, le grandi catene dei grassi rompersi, liberando acidi grassi; allo stesso modo le proteine si scindono in amminoacidi; i carboidrati in molecole di glucosio. Gli enzimi che agiscono, provocando queste frammentazioni sono rispettivamente: le lipasi per i grassi, le proteasi per le proteine, le amilasi per i carboidrati.

 

Sempre in quel lontano 1836 Berzelius dimostrò l’esistenza nel succo gastrico di un principio digestivo, che chiamò pepsina; piccole quantità di pepsina erano in grado di agire su grandi quantità di albumina, e affermò che l’azione del nuovo principio doveva essere di natura catalitica o di contatto. Il succo gastrico è colmo di enzimi, i quali attaccano gli alimenti riducendoli a sostanze di più facile e immediato assorbimento.

La sede di questa grande fabbrica, nei ruminanti, è il rumine.

 

• La fisiologia del rumine

 

I bovini sono animali poligastrici, in quanto dotati di un imponente complesso stomacale costituito da tre cavità non ghiandolari: rumine, reticolo, omaso; che precedono un’altra cavità (che è ghiandolare) molto simile allo stomaco dei monogastrici, detta abomaso.

Il rumine occupa gran parte della cavità addominale, può infatti arrivare a contenere fino a 250 litri di “roba”, e, per questa ragione viene distinto in due sacchi: il primo è il dorsale (atrio), il secondo è ventrale (recesso). La mucosa che lo riveste internamente è un epitelio pluristratificato, che dopo lo svezzamento diventa cheratinizzato, evidenziando numerose papille.

 

Il rumine viene considerato un vero e proprio “tino di fermentazione”, perché al suo interno avvengono una serie di reazioni ad opera di una vastissima microflora batterica, microfauna protozoaria, e dei relativi enzimi.

Occorre comunque precisare che il cibo non viene degradato esclusivamente nel rumine, infatti, una volta ingerito, questi con l’aiuto dei denti e della saliva, assume le sembianze di una poltiglia (si parla di bolo alimentare), che, al suo interno evidenzia già gli effetti  dei processi ana-catabolici adoperati dagli enzimi contenuti nella saliva.

 

La secrezione salivare varia a seconda dell’alimentazione e della specie, tuttavia, la saliva è al 98% costituita da acqua, nella quale sono disciolte altre sostanze, compresi alcuni enzimi quali le amilasi, che attaccano i carboidrati, o la ptialina (che nei ruminanti lascia posto all’urea) che svolge l’importante funzione tampone, bloccando il ph del rumine a livelli lievemente basici (ph 8).

Il bolo alimentare dopo aver attraversato l’esofago, giunge nel rumine, dove subisce l’azione del succo gastrico: pepsina, chimosina, lipasi, ma soprattutto HCl. La pepsina attacca le lunghe catene proteiche spezzandole in peptoni; la chimosina (detta anche caglio) è responsabile della coagulazione del latte; la lipasi esercita la sua azione lipolitica sui grassi naturalmente emulsionati, quali quelli del latte e delle uova; l’HCl agisce da batteriostatico (ha ph 2) sui germi eventualmente introdotti con l’alimento, impedisce i processi putrefattivi, denatura le proteine rendendole più idonee all’attacco degli enzimi proteolitici, infine, attiva il pepsinogeno presente nel succo gastrico trasformandolo in pepsina.

A questo punto, dopo aver attraversato le valvole cardias e piloro, il chimo, mediante profondi movimenti peristaltici, arriva nel duodeno (secondo tratto dell’intestino tenue), ove carboidrati, protidi parzialmente digeriti, e lipidi, vengono a contatto con il succo pancreatico, la bile e altri secreti intestinali, che modificano tali molecole in altre più semplici e potenzialmente assimilabili.

Naturalmente la digestione dei ruminanti è fortemente influenzata dalla razione, la quale deve essere, ed è, in stretta relazione con le condizioni fisiche dell’animale, la razza, il tipo (carne o latte), le condizioni igienico - sanitarie, il management. Ad esempio nel caso di una bovina da latte viene somministrata nella razione, all’incirca il 60-80% di foraggio fresco, il quale permette una più lunga ed intensa masticazione, una maggiore produzione di saliva, e, di conseguenza, aumenta il ph del rumine (6 - 6,8) poiché viene prodotto più acido acetico rispetto agli altri AGV.

Gli AGV sono gli acidi grassi volatili (a bassa catena carboniosa), e sono il risultato della digestione della cellulosa.        Meglio, la fibra grezza degli alimenti, è, nel rumine, scissa nelle sue componenti: cellulosa, emicellulosa, lignina, cutina, silice. La cellulosa, per azione dei batteri cellulosolitici e dell’enzima cellulasi, viene depolimerizzata a cellobiosio, e successivamente a glucosio. Il glucosio, a sua volta, è impiegato per la liberazione dell’acido acetico, dell’acido propionico e di quello butirrico. L’acido acetico viene metabolizzato dal fegato e dai tessuti, ed entra nella sintesi dei lipidi del latte. L’acido propionico viene trasformato in glucosio e glicogeno. L’acido butirrico, infine, partecipa alla litogenesi ed al metabolismo energetico.

Di contro, una bovina alimentata con una maggiore percentuale di mangimi concentrati, e granella, è certamente destinata alla produzione di carne (non di latte!), in quanto è favorita la produzione di acido propionico, che viene trasformato dal fegato in glucosio e glicogeno, ed entra nella sintesi degli acidi grassi superiori caratteristici dei tessuti adiposi.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CHIMICA_

• il LATTE: composizione chimica e valore nutritivo

Secondo la legislazione italiana, il latte alimentare è il prodotto di una mungitura regolare, ininterrotta e completa delle mammelle di vacche in buono stato di salute e di nutrizione.                         La secrezione dello stesso è regolata da stimoli fisico-meccanici (mungitura) e da ormoni, quali la prolattina che consente il prolungamento della lattazione, e l’ossitocina che favorisce la mungitura in atto. Il latte si presenta come un liquido di colore bianco opalescente, di odore caratteristico e di sapore dolciastro. La sua composizione e le sue caratteristiche dipendono da una serie di fattori quali la razza, l’animale, l’alimentazione, lo stadio di lattazione, la stagione, le condizioni igieniche della stalla.

COMPOSIZIONE CHIMICA:

• Acqua

Rappresenta all’incirca l’87-88% della composizione totale; nel latte costituisce il mezzo disperdente che mantiene in soluzione, emulsione, e sospensione, i diversi componenti.

• Glucidi

I glucidi nel latte rappresentano circa il 4,8%. Sicuramente il lattosio è lo zucchero più abbondante; trattasi di un disaccaride costituito da una molecola di glucosio e da una di galattosio, che, come tutti i disaccaridi, fornisce 3,75 Kcal/g. E’ uno zucchero che viene assorbito lentamente, e la sua lunga permanenza nell’intestino favorisce lo sviluppo della microflora batterica lattica che fermentando questo glucide ad acido lattico, mantiene basso il ph e contrasta la crescita di microflora di tipo putrefattivo. Il lattosio facilita inoltre, l’assorbimento del calcio; tuttavia in presenza di gruppi amminici liberi quali la lisina (che abbonda nel latte), e in condizioni di bassa umidità e alte temperature, questi può dare origine al fenomeno indesiderato di imbrunimento non enzimatico, rilevabile soprattutto nei latti in polvere e in quelli sterilizzati. Il lattosio può subire diverse fermentazioni ad opera di vari microrganismi: f. lattica, (lattosio in acido lattico) viene sfruttata per la produzione di yogurt; f. alcolica, (lattosio in etanolo) responsabile del gonfiore precoce nei formaggi; f. propionica, (acido lattico in propionico, CO2 e acido acetico) è causa della caratteristica “occhialatura” di alcuni formaggi come l’Emmenthal; f. butirrica, (acido lattico in butirrico, CO2 e H2) causa il “gonfiore tardivo” nei formaggi a pasta filata; f. diacetilattica, (acido lattico in di acetile). Altri glucidi sono legati alla micella caseinica (frazione K); altri ancora sono considerati intermedi della sintesi del lattosio.

• Lipidi

I globuli di grasso in emulsione rappresentano il 3,5% della composizione totale. Di questi il 98% è costituito da trigliceridi, l’1% da fosfogliceridi, e il restante 1%  da lipidi in saponificabili come le vitamine liposolubili, steroli e carotenoidi. Il grasso del latte è organizzato sottoforma di globuli circondati da una membrana lipoproteica (la quale deriva probabilmente dalle formazioni cellulari entro cui sono stati prodotti i lipidi nelle cellule della ghiandola mammaria), formata da fosfolipidi, steroli e carotenoidi che orientano la parte polare verso il mezzo acquoso e la parte apolare verso i trigliceridi che compongono il globulo. Essa svolge inoltre un ruolo protettivo nei confronti degli enzimi lipolitici provocando la liberazione degli AGV, responsabili del tipico sapore di rancido.

• Protidi

Rappresentano il 3,4% della composizione totale; distinguiamo due grosse frazioni: la caseina, le proteine del siero. Oltre a queste sono presenti enzimi vari, e sostanze azotate di natura non proteica come gli amminoacidi liberi, l’urea, le basi azotate, la creatina, la creatinina e l’acido urico.          

Le caseine sono composte da diversi tipi di proteine legate insieme ad acqua, enzimi e sali minerali (principalmente calcio e fosforo) sottoforma di aggregati sferici chiamati micelle. La struttura micellare delle caseina è molto importante per i processi digestivi, per l'industria alimentare e per separare artificialmente gli altri componenti del latte vaccino. Pur non essendo particolarmente solubili le micelle vengono mantenute in sospensione colloidale (emulsione). Tuttavia è possibile farle aggregare tra loro (coagulare) per azione enzimatica, per acidificazione o per riscaldamento. Il risultato di queste operazioni è un materiale gelatinoso che prende il nome di caglio e rappresenta la prima fase della preparazione del formaggio.                                                                                     

Le proteine del siero rispetto alla caseina contengono più amminoacidi solforati, mentre sono prive di fosforo; durante la caseificazione non coagulano ma restano in soluzione nella frazione liquida residua (il siero). Le principali sono la lattoalbumina e la lattoglobulina, di notevole interesse tecnologico, per la produzione ad esempio della ricotta.

• Sali minerali

Ammontano all’incirca all’1%, si trovano in soluzione oppure legati alla caseina. Si trovano soprattutto potassio, calcio, magnesio, fosforo, sodio e cloro. Manca quasi completamente il ferro.

• Vitamine

Nel latte crudo ci sono tutte le vitamine, ma, in particolar modo quelle liposolubili: A, D, E, K; a cui si aggiungono alcune del gruppo B (B1, B2, B12, PP).

VALORE NUTRITIVO:

Un litro di latte fornisce all’incirca 640Kcal; esso contiene proteine di elevato valore biologico altamente digeribili, glucidi e lipidi in quantità equilibrata, vitamine idrosolubili e liposolubili in quantità variabile, e, infine, soddisfa abbondantemente il fabbisogno medio giornaliero di calcio.

Il latte  è quindi un alimento di grande valore nutrizionale!

 

• Microrganismi e fermentazioni

Il latte appena munto è particolarmente suscettibile all’attacco da parte dei microrganismi, i quali sono divisibili in due gruppi: saprofiti non patogeni (Lattobacilli, Streptococchi, Escherichia coli, Clostridi), e patogeni (agenti della TBC bovina, del tifo, della brucellosi). Il latte, tuttavia, contiene anche sostanze ad attività antibatterica, quali le lattenine, ma il loro potere battericida si esaurisce nel giro di poche ore, per lasciare così spazio alla proliferazione microbica. La contaminazione del latte può avvenire per via endogena (dovuta a condizioni intrinseche all’animale), o per via esogena (cioè dovuta all’ambiente).

I batteri sono microrganismi unicellulari che non possiedono un nucleo morfologicamente definito, e per questa ragione sono detti procarioti. Quelli che più interessano le trasformazioni lattiero - casearie sono i batteri lattici (Streptococcus, Lactobacillus), responsabili della fermentazione lattica:  

C12H22O11  +  H2O           2C6H12O6           4CH3CHOHCOOH

       lattosio                  IDROLISI                 glucosio+galattosio                 FERM. LATTICA                 acido lattico

La fermentazione porta all’acidificazione del latte (fenomeno indesiderato per il latte destinato al consumo diretto), necessario per la caseificazione e la produzione dello yogurt. Inoltre i batteri acidificanti, con i loro metabolici, diminuiscono il ph, creando una condizione sfavorevole per lo sviluppo dei batteri opportunisti. Oltre ai batteri lattici nel latte si trovano:

• Batteri enterici; sono di origine fecale, trasformano il lattosio in a. lattico, a. acetico, H2 e CO2, e sono i responsabili del “gonfiore precoce” dei formaggi a pasta molle.
• Batteri propionici; sono di origine fecale, trasformano lattati e a. lattico in a. propionico, a. acetico e CO2, e sono i responsabili dell’occhialatura di molti formaggi quali l’Emmenthal (“gonfiore tardivo”).
• Batteri butirrici; presenti nei foraggi insilati somministrati in inverno agli animali, trasformano lattati e lattosio in a. butirrico, CO2 e H2, e anch’essi provocano “gonfiore tardivo”.
• Batteri proteolitici; idrolizzano la caseina a singoli amminoacidi e, in alcuni casi, degradando questi ultimi fino a sostanze azotate più semplici. In genere i proteolitici favoriscono la maturazione di alcuni formaggi, tuttavia, sono spesso vettori di aromi sgradevoli e gas.
• Batteri lipolitici; sono in grado di idrolizzare i trigliceridi.

Lieviti e muffe sono invece microrganismi eucarioti. Questi, pur essendo abbastanza diffusi, raramente si sviluppano in abbondanza. I latti fermentati a fermentazione acido - alcolica come il Kefir, si ottengono con innesti, oltre che di batteri lattici, di lieviti capaci di dare origine a una fermentazione alcolica utilizzando come substrato il lattosio. Lieviti di questo tipo sono: Saccharomyces fragilis, S. lactis, Morula zephir, Candida pseudotropicalois var. lactosa, ecc. I lieviti a fermentazione gasogena possono inquinare con estrema facilità yogurt e formaggi molli (vedi “gonfiore precoce”); per quanto riguarda le muffe invece, queste, si possono sviluppare sulla superficie di latte, yogurt e burro. Le muffe più diffuse sono del tipo: Oospora lactis, Cladosporium butyri, e le Penicillium (responsabili delle tipiche chiazze verdi presenti su alcuni formaggi). Esistono, tuttavia, muffe utili ai fini della caseificazione, che sono dette proteolitiche, e di conseguenza innalzano il coefficiente di maturazione dei formaggi all’interno dei quali vengono innestate: il Penicillium ad esempio viene impiegato per la produzione del Gorgonzola e del Roquefort, ma anche del Camembert e del Brie.

• I prodotti lattiero-caseari…

Le origini dei derivati fermentati del latte, come yogurt, burro e formaggi, si perdono nella notte dei tempi. I prodotti lattiero - caseari rappresentano circa il 10% della produzione mondiale complessiva di alimenti fermentati. Oggi si sa che queste fermentazioni risultano dall’attività dei lattobacilli. Lo sviluppo dei ceppi puri (starter) e il miglioramento delle tecniche di fermentazione e delle condizioni igieniche, ha permesso notevoli sviluppi nell’ambito dell’industria casearia. In particolare, si è visto che i lattobacilli hanno un effetto inibente sui batteri dannosi, rendono desiderabili alcune delle caratteristiche organolettiche del latte, e hanno un effetto benefico sulla microflora intestinale.

La produzione del formaggio consiste sostanzialmente in un processo di disidratazione, col quale le proteine del latte (le caseine) e i grassi diventano da 6 a 12 volte più concentrati. I passaggi fondamentali nella produzione dei formaggi più comuni sono l’acidificazione del latte mediante la conversione del lattosio in acido lattico e la coagulazione della caseina mediante un processo combinato di acidificazione e proteolisi.

          …il caciocavallo PODOLICO

Formaggio tipico prodotto stagionalmente a livello locale da latte di vacca di razza podolica allevata al pascolo. E' ottenuto dalla coagulazione prevalentemente presamica di latte crudo, intero ad acidità naturale, in presenza di sieroinnesto naturale; addizionato al caglio in pasta di capretto.

Formaggio a pasta cotta e filata lavorato manualmente, non sottoposto a stufatura e salato per immersione in salamoia; a maturazione media (1-4 mesi) di tipo lipidico - proteolitica. E' un prodotto a pasta elastica, uniforme di colore giallo paglierino o a pasta dura, sfogliabile di colore giallo. Ha una crosta sottile liscia (1 mese) o spessa (4 mesi). Si presenta a pera con testina, altezza 30 cm, diametro 22 cm, peso 2,5 kg. E' un formaggio a sapore dolce (1 mese) o leggermente piccante (4 mesi) utilizzato soprattutto come prodotto da tavola.

PRODOTTO

Denominazione: Caciocavallo podolico (Casicavaddi).

Ingredienti: latte di vacca, caglio, sale.

Peso Netto: 2,5 kg.

Area di Produzione: Avellino, Salerno

CONSERVABILITA' Temperatura di conservazione: temperatura ambiente ( < 15° C ). Tempo di conservazione: 6 mesi. Oltre tale periodo di conservazione, il prodotto può andare incontro a spaccature sia della crosta che della pasta, all' interno delle quali si può avere sviluppo fungino. La pasta assume una colorazione che va dal giallo intenso al bruno ed il sapore diviene decisamente piccante.

MATERIA PRIMA Latte di vacca podolica in una munta.

TECNOLOGIA DI TRASFORMAZIONE

Mungitura: E' manuale ed eseguita una volta al giorno, al mattino, in secchi di alluminio. Successivamente, il latte viene travasato in bidoni di diverso tipo e capacità e conservato a temperatura ambiente per 1-3 ore nella "masseria" (locale di trasformazione e di ricovero dei pastori - casari ) fino al momento della trasformazione.

Trasporto del latte: non e' effettuato, in quanto e' lo stesso allevatore che trasforma il latte.

Trasformazione: il tradizionale caglio di capretto non sempre reperibile e' sostituito con quello industriale. Per la preparazione del caglio artigianale, i caglioni di capretto sono lasciati ad asciugare per 10-15 giorni, quindi sono forati, riempiti di latte ed essiccati per altri 20 giorni circa. Successivamente sono triturati e salati e la pasta così ottenuta viene conservata in vasetti. Non e' utilizzato un vero e proprio sieroinnesto, ma nel "tinaccio" di caseificazione viene lasciato, durante la notte, il siero residuo della lavorazione precedente . Al mattino successivo si allontana il siero che verrà utilizzato per la produzione della Manteca, lasciando le pareti del "tinaccio" di legno bagnate ed intrise di siero acidificato che costituirà una sorta di sieroinnesto naturale.

Lavorazione in caldaia: il latte e' filtrato con setaccio metallico, su cui e' posto un panno a trama fine (seta), nel "tinaccio" di legno (una volta di faggio) della capacità di 300l, in cui avviene la coagulazione. Circa un terzo del latte e' previamente riscaldato, a 70° C con fuoco a legna, in caldaia di rame stagnato con grossi manici ("caccavo") della capacità di 50-100l. Il latte così trattato viene addizionato alla restante massa presente nel "tinaccio" onde raggiungere la temperatura finale di 36-30° C, valutata empiricamente dal casaro. Sono quindi aggiunti 40g di caglio in pasta per quintale di latte con un tempo globale di coagulazione e rassodamento di 40 minuti. Il coagulo e' rotto, mediante tre successive rotture, con spino fino alle dimensioni di chicco di mais in un tempo complessivo di 30-35 minuti. La cagliata e' quindi lasciata maturare per 50 minuti circa a temperatura ambiente ed in seguito si ricopre con il siero, riscaldato nel "caccavo" a 80°C. In tali condizioni la pasta, inizialmente alla temperatura di 70°C, matura in circa tre ore con un raffreddamento finale a 40°C. Vengono quindi eseguite prove di filatura prelevando piccole porzioni di pasta e filandole con siero caldo in un recipiente emisferico di legno di olmo ("coccio") della capacità di 2-3l. Quando la pasta raggiunge il grado di elasticità desiderato (valutato empiricamente sottoponendola a tensione), e' estratta dal "tinaccio". Il tempo totale di lavorazione in caldaia e' di circa 2 ore escluso quello di sosta sotto siero.

Trattamento della cagliata estratta: la cagliata, estratta manualmente, e' posta ad asciugare per 10-15 minuti su un tavolo di legno ("tompagno") situato nello stesso locale di trasformazione. A questo punto la pasta si presenta di colore giallo paglierino e consistenza gommosa. In seguito viene tagliata con coltello dapprima in grosse fette e poi in fette sottili.

Filatura: la filatura e' effettuata manualmente in un recipiente basso a largo di legno mediante aggiunta di "acqua bianca" (soluzione acquosa al 20% di siero acido proveniente dalla lavorazione del giorno precedente ) preventivamente riscaldata a 85°C. Segue la formatura manuale su circa 2.5 kg di pasta alla quale viene conferita inizialmente una forma semisferica e quindi la caratteristica forma a pera con testina. Le forme sono infine immerse in acqua fredda (10-15°C) per 1-2 ore, per favorirne il rassodamento.

Salatura: e' impiegata una salamoia al 20-22% e 15-16° C. La durata della salatura e' di circa 60 ore.

Stagionatura: i Caciocavalli, legati in coppia con corda di rafia, sono appesi ad asciugare nello stesso ambiente di caseificazione per 2-4 giorni. Dopo la stagionatura, le forme sono sottoposte a pulitura superficiale delle muffe mediante un panno.

CARATTERISTICHE PECULIARI DEL PRODOTTO Il caciocavallo podolico ha forma tondeggiante più o meno piriforme ( diametro 22cm ed altezza 30cm ) con ingrossamento superiore del collo al quale vengono applicate corde di rafia. Il formaggio con solo 1 mese di stagionatura si presenta esternamente con crosta sottile, liscia ed uniforme, di colore giallo paglierino. Quello più stagionato invece ha crosta dura e di colore giallo intenso. La pasta compatta, morbida, burrosa all'inizio della stagionatura, in seguito diviene dura a sfoglie sovrapposte di colore giallo paglierino che evolve in giallo con la stagionatura. Il sapore e' dolce e delicato nel formaggio giovane, leggermente piccante in quello stagionato

LEGISLAZIONE Questo formaggio, rientrando nella categoria generale del "caciocavallo" e rispettando quanto previsto dal D.P.R. del 30 ottobre del 1955, n. 1269 e' un formaggio a denominazione tipica.

NOTE PARTICOLARI Il latte utilizzato per la produzione del Caciocavallo podolico proviene prevalentemente da allevamenti di bovini podolici che, secondo alcuni esperti, discenderebbero dal Bos primigenius  o Uro, il primo bovino addomesticato. Originariamente il bovino podolico, grazie alla robusta morfologia, veniva allevato soprattutto per lavoro.

La tipicità del Caciocavallo podolico, oltre che nella particolarità della trasformazione (sieroinnesto ottenuto facendo sostare il siero della lavorazione precedente nel tinaccio bagnato dal siero acido per la caseificazione), risiede nella peculiarità del latte di partenza. I bovini podolici sono presenti oggi nella dorsale appenninica del meridione, vengono allevati esclusivamente allo stato brado e sono soggetti alla transumanza nel periodo novembre - marzo. Le qualità organolettiche del formaggio derivano dall' alimentazione costituita da pascolo di montagna ricco di essenze aromatiche.

 

 

 

Riferimenti all’ESTIMO GENERALE_

• Lo scopo della trasformazione

L’enorme aiuto che l’allevamento conferisce allo sviluppo di un’azienda agraria consiste nella produzione (latte, carne, uova,…) e nel rilascio di letame nel terreno. In generale, l’azienda agraria è già di per sé un’industria trasformatrice delle sostanze minerali in prodotti diretti del suolo. Alcuni di questi si possono utilizzare o vendere come tali (vedi frumento, frutta), mentre altri possono richiedere ulteriori trasformazioni prima di essere destinati alla vendita o ad altre utilizzazioni (vedi foraggio, latte, uva, olive).

Le industrie relative possono costituire parte integrante dell’azienda agraria, come quelle per l’allevamento del bestiame per la trasformazione del foraggio. Le industrie più appariscenti, invece, cioè quelle non legate alle leggi biologiche dell’azienda, sono al di fuori di questa e costituiscono altrettante imprese a sé stanti, ognuna con una fase territoriale molto vasta comprendente un numero più o meno elevato di imprese agricole comuni.

A volte la trasformazione si rende necessaria: quando il prodotto diretto non può essere utilizzato allo stato grezzo (come il foraggio), oppure quando non può essere conservato oltre un certo tempo (come il latte e la frutta), ed ancora quando il prodotto diretto è povero ed allo stato grezzo darebbe luogo a notevoli spese di trasporto (come il legname da brucio). La trasformazione o meno del prodotto grezzo in prodotti più finiti è in funzione del confronto che si può stabilire fra il prezzo di mercato e quello di trasformazione di detto prodotto. Alcuni prodotti ,poi, possono subire diverse trasformazioni; così il latte può essere trasformato in formaggio, più o meno grasso, in burro e in latte magro, in latte condensato o polverizzato, ecc.

Il prodotto di trasformazione del prodotto grezzo si determina dopo averne ricercato il valore di trasformazione. Questo, si ricava mediante il bilancio, all’attivo del quale figurano i prodotti finiti principali e secondari, al passivo tutte le spese occorse alla trasformazione.

Supponiamo di avere 50.000 q.li di latte da trasformare in formaggio a pasta semidura (es. Caciocavallo Podolico) ed in burro; il relativo bilancio di trasformazione è il seguente:

RICAVI	SOMME	COSTI	SOMME
prodotti principali:		quote fabbricati	3.825,00
formaggio q.li 4750 × €490,00	2.327.500,00	quote macchine e attrezzi	26.225,00
burro q.li 360 × €300,00	108.000,00	spese varie: caglio, sale, combustibili, energia elettrica, tele, noleggi (trasporto latte)	147.868,00
		imposte e contributi	11.405,00
prodotti secondari:		salari	105.160,00
ricotta q.li 225 × €280,00	63.000,00	stipendi	24.025,00
siero e latticello q.li 44.000 × €0,20	8.800,00	interessi capitali	35.355,00
TOTALE	2.507.300,00	TOTALE	353.863,00

valore di trasformazione = € 2.507.300,00 - € 353.863,00 = € 2.153.437,00

prezzo di trasformazione =  € 2.153.437,00 / q.li 50.000,00 =  € 43,07

Il prezzo di trasformazione esprime, quindi, la quantità di moneta che si può assegnare all’unità di misura del prodotto grezzo, supposto di trasformarlo in prodotti finiti.

• Il giudizio economico di convenienza

Esso viene espresso in diverso modo a seconda dei casi:

• per alcuni prodotti (come foraggio, legname), la trasformazione è obbligatoria. In questo caso sarà cura dell’imprenditore adottare la manipolazione cui corrisponde il più alto prezzo di trasformazione.
• diversi altri prodotti (come latte, olive, uva), quando non sono facilmente deperibili, possono essere sia trasformati che venduti come tali. L’imprenditore ricorrerà allora, alla vendita diretta del prodotto grezzo quando il suo prezzo di mercato supera quelli ottenibili con le trasformazioni. Diversamente l’imprenditore preferirà ricorrere all’industria trasformatrice.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AREA MODULARE_

• La biotecnologia ambientale

Di pari passo con l’intensificarsi dei processi di inurbamento e di industrializzazione presso tutte le società, cresce nel mondo intero l’interesse per le condizioni in cui oggi versa l’ambiente, e per la qualità di ciò che lasceremo in eredità alle generazioni future. La produzione di rifiuti tende ad aumentare al crescere dello sviluppo economico, pertanto la massiccia immissione di sostanze chimiche tossiche nell’aria, è una delle principali conseguenze dell’inquinamento ambientale.

Le comunità microbiche influiscono sulla nostra esistenza quotidiana in molti modi, ma il più importante è sicuramente la depurazione dei rifiuti solidi, delle acque e del suolo. Il flusso regolare di sostanze ed energia in tutti gli ecosistemi della Terra, dipende, infatti, in larga misura, proprio dalle immense e molteplici capacità metaboliche con cui la vastissima gamma delle specie microbiche trasforma le sostanze organiche ed inorganiche (biodegradazione).                              Spesso si attribuisce al termine “biodegradabile” il significato di “innocuo per l’ambiente”, ma questo non è sempre vero; il più delle volte, in effetti, le prove di biodegradabilità vengono condotte in condizioni che favoriscono l’attività microbica, condizioni che in natura non si verificano facilmente.

Nelle comunità rurali il riciclaggio dei rifiuti umani, animali e vegetali, è una pratica antichissima che spesso ha prodotto ottimi concimi o combustibili. Sono stati, oggi, messi a punto, molti sistemi che vanno dai pozzi neri, le fosse settiche e i depuratori, agli impianti a letto di ghiaia, i filtri a percolazione, o i fanghi attivi, associati a processi di digestione anaerobica. Gli scopi principali di questi sistemi (o bioreattori), sono la riduzione dei rischi per la salute pubblica e l’abbattimento dei composti organici ossidabili tramite processi biologici, con produzione finale di un effluente, o scarico, che può essere immesso nell’ambiente senza effetti nocivi. Naturalmente l’efficienza dei bioreattori dipende dalla versatilità metabolica di popolazioni microbiche miste (presenti al loro interno).                                                                                                                                                           Per quanto riguarda i rifiuti solidi, uno dei sistemi di trattamento più diffusi è la discarica controllata, una tecnica di interramento a fermentazione anaerobica che comporta bassi costi. I rifiuti solidi vengono stoccati in avvallamenti situati in terreni di scarso valore. I materiali scaricati ogni giorno, vengono compressi e ricoperti da uno strato di terra. Se gestite in modo improprio, queste discariche possono causare gravi forme di inquinamento da metalli pesanti, da inquinanti altamente tossici e da prodotti della decomposizione anaerobica, i quali, filtrando dalla discarica nelle acque sotterranee, possono arrivare a inquinare le falde idriche che forniscono acqua alla città. Il prodotto che si ottiene è il metano.

IL COMPOST Trattasi di un processo di fermentazione aerobico, che converte i rifiuti solidi organici in un materiale stabile, igienicamente sicuro e simile all’humus, la cui massa ha subito una notevole riduzione, e può essere nuovamente immessa nell’ambiente in tutta sicurezza. Il compostaggio è un processo di fermentazione che avviene su substrato solido. Di questi, i più utilizzati sono: i chicchi di cereali, semi di legumi, crusca di grano, materiali lignocellulosici come la paglia, la segatura e i trucioli di legno. Nelle fermentazioni in questione, la componente microbica può consistere in monocolture pure, in colture miste di vari microrganismi noti, o in colture miste composte da comunità microbiche indigene (Agaricus in primis, ma anche Lactobacilli, Aspergillus e Penicillium). Il compostaggio avviene in un letto compatto di particelle solide nel quale crescono e si riproducono i microrganismi in esso già presenti. La libera circolazione dell’aria è un requisito essenziale per il processo. I substrati di partenza vengono accatastati in pile statiche o aerate, in tunnel coperti o in bioreattori rotanti (a tamburo o a cilindro). A volte può essere necessario un qualche tipo di pre-trattamento, come la triturazione e lo sminuzzamento dei materiali, per ridurre le dimensioni delle particelle.

La reazione biologica fondamentale del compostaggio consiste nell’ossidazione dei composti organici mediante l’ossigeno, così da ottenere CO2, acqua e altri sottoprodotti organici.

Il livello di umidità deve essere compreso fra il 45% e il 60%, altrimenti l’ambiente diventa sfavorevole alla colonizzazione microbica. I materiali organici solidi sono solubilizzati lentamente dagli enzimi esogeni secreti dagli agenti della fermentazione; questa reazione viene perciò considerata un fattore limitante la produttività. La cellulosa e la lignina sono abbondantemente presenti nella maggioranza dei rifiuti solidi; un elevato contenuto di lignina ostacola la biodegradazione, la lignina è particolarmente resistente alla decomposizione, perciò viene degradata solo parzialmente, e in molti casi può impedire la demolizione di altre sostanze che altrimenti verrebbero facilmente decomposte.

L’applicazione della biotecnologia al campo della gestione di questi rifiuti, o inquinanti rischiosi, ha portato allo sviluppo di sistemi fondati su biocatalizzatori per degradare, detossificare o accumulare le sostanze contaminanti. L’utilizzo di agenti biologici, in particolare microrganismi, nel trattamento degli inquinanti, si è concretizzato soprattutto in interventi di risanamento ambientale. Il biorisanamento si fonda su un principio di ottimizzazione delle condizioni ambientali, in modo che i processi naturali di degradazione microbica possano avvenire con la massima rapidità e la massima efficienza possibili. Il biorisanamento è basato sulla stimolazione della crescita microbica in situ, mediante l’addizione di sostanze nutritive; oppure nel prelievo di campioni di microrganismi dal sito inquinato, arricchendo la miscela microbica; o ancora, modificando con l’ingegneria genetica ceppi di microrganismi, dotandoli della capacità di degradare inquinanti organici che allo stato naturale non sono in grado di attaccare.

• L’utilizzo degli enzimi per il “controllo ambientale”

Come detto, gli enzimi possono essere presenti in soluzione oppure fissati ad un substrato.             La fissazione al substrato richiede un processo di stabilizzazione affinché questi, possano rimanere attivi nell’ambiente di lavorazione. Le principali tecniche di immobilizzazione sono: l’adsorbimento (con supporti solidi, scambiatori di ioni), l’ancoraggio (a ceramica, vetro, carbone, a cui l’enzima sarà covalentemente legato), l’inclusione in un gel (mediante riscaldamento dell’enzima); l’incapsulazione (tenendo l’enzima in soluzione).

L’impiego degli enzimi ha il vantaggio che non vi sono effetti collaterali, comparsa di ceppi competitivi, e, rispetto alle sintesi chimiche, grande specificità, attività catalitica e semplicità di impiego.

Nell’industria alimentare è sviluppatissimo l’utilizzo di microrganismi vivi, aggiunti all’alimento, durante la lavorazione:

PRODUZIONE	MICRORGANISMI impiegati
pane e prodotti da forno, bevande alcoliche come il vino	lieviti, prevalentemente Saccaromiceti
yogurt, kefir, latti fermentati	batteri lattici (per dare vita alla fermentazione lattica)
aceto, acido citrico, lattico	batteri acetici (per dare vita all'ossidazione acetica)
formaggi	batteri lattici, Aspergilli
oli vegetali	batteri e miceti
enzimi	batteri, lieviti, tessuti animali e vegetali
dolcificanti	batteri, lieviti, enzimi

Le azioni microbiche sugli inquinanti chimici, consistono in interventi di DEGRADAZIONE, dove i composti complessi vengono resi più semplici; di CONIUGAZIONE, al contrario, comportando l’addizione di composti già di per loro complessi; di DETOSSIFICAZIONE, convertendo i prodotti iniziali in composti non tossici; di ATTIVAZIONE, aumentando, viceversa, la loro tossicità.

In conclusione, una biotecnologia che voglia operare nel rispetto dell’ambiente  deve intervenire a tre livelli:

• Bonifica dell’inquinamento; per esempio rimozione degli sversamenti di greggio, detossificazione di terreni contaminati, trattamento degli scarichi urbani e industriali.
• Controllo dell’inquinamento; per esempio recupero di metalli tossici, pesanti, dalle acque di scarico delle miniere, utilizzo di enzimi anziché cloro nella produzione di pasta di legno e/o carta.
• Protezione dall’inquinamento; per esempio gli impianti a ciclo chiuso per la produzione di enzimi, implicando l’uso di materie rinnovabili, e la formazione di rifiuti che consistono in fanghi biodegradabili, utilizzabili come fermentanti.

Perché una qualsiasi tecnologia possa essere considerata ecologicamente sostenibile, non deve comportare alcuna forma di degrado ambientale, quindi né lo sfruttamento eccessivo delle risorse naturali, né la creazione di carichi insostenibili per l’ambiente.

 

 

 

 

 

 

 

FITOPATOLOGIA_

• Gli enzimi coinvolti nel metabolismo dei fitofarmaci

L’utilizzo di sostanze di sintesi chimica per la lotta contro gli agenti nocivi alle colture agricole ha rappresentato uno dei più potenti mezzi di affermazione dell’agricoltura moderna, praticata soprattutto nella seconda metà del ‘900, e che ha permesso il raggiungimento di ingenti rese produttive, tali da sostenere il trend progressivamente crescente della popolazione mondiale, in particolare nei paesi industrializzati che ne sono stati, ovviamente, i maggiori beneficiari. Con fitofarmaco (o antiparassitario, o fitosanitario), si definisce una categoria di sostanze a composizione chimica diversa. Tali composti inorganici, organici naturali e di sintesi, sono formulati commercialmente per combattere, prevenire e/o curare, attraverso svariati meccanismi di azione, le infezioni causate ai vegetali da organismi nocivi quali funghi, batteri, insetti, acari, nematodi, virus, ecc. nonché a contrastare o eliminare specie vegetali indesiderate (infestanti).

Il suolo è un sistema biologico in equilibrio precario, ed ogni disturbo dell’ambiente, può determinare modificazioni dell’attività della microflora, e di conseguenza della fertilità del terreno. Il crescente uso dei fitofarmaci, sebbene con l’intento di proteggere le colture, altera per azione diretta o indiretta questo equilibrio per tempi brevi, medi o lunghi, a seconda che il prodotto agisca rapidamente o persista per parecchio tempo nella sua forma iniziale (o nelle sue forme metaboliche). Una volta introdotta nell’ambiente, la molecola del fitofarmaco è sottoposta a processi di degradazione abiotica (quando entra a contatto con la luce solare) e/o biotica (dovuta all’azione dei microrganismi del suolo). La velocità della degradazione microbica dei pesticidi in pieno campo dipende in gran parte dall’interazione con le condizioni climatico ambientali.

I principali processi coinvolti nel metabolismo dei fitofarmaci sono:

• Reazioni di ossidazione; sono tra i processi più importanti, ed avvengono in ambiente aerobico. I catalizzatori sono le monossigenasi, diossigenasi, laccasi e perossidasi; pertanto l’ossigeno è un reagente d’obbligo. I prodotti che si ottengono manifestano una maggiore polarità, di conseguenza riescono a rendersi solubili in acqua, e, in questo modo possono essere biodegradati e più facilmente immobilizzati covalentemente su sostanze umiche. Nei processi di idrossilazione, poi, ad opera di idrolisi, monossigenasi e ossigenasi miste, alla molecola del pesticida viene aggiunto un gruppo ossidrilico che rende il composto più polare. L’idrossilazione può avvenire sia sull’anello aromatico, che in compositi alifatici, in tutti i casi vi è comunque la necessità di O2 e di NADH in modo da rendere le ossigenazioni capaci di aggredire il composto (molti fitofarmaci presentano uno o più anelli aromatici, pertanto il loro completo metabolismo è legato alla possibilità di rottura dell’anello; mentre alcuni microrganismi sono in grado di rompere l’anello del benzene, è stato visto che i pesticidi con anelli aromatici che presentano diversi sostituenti, sono molto più resistenti all’attacco microbico, in funzione del tipo di legame, dello specifico sostituente, della posizione dei sostituenti e del loro numero).
• Reazioni di riduzione; sono quelle che maggiormente si riscontrano nei terreni asfittici (ad esempio nei suoli allagati, oppure ovunque vi siano ambienti anaerobici). A queste, tuttavia, sono correlati altri processi, tra i quali la saturazione dei doppi legami, o la riduzione ad alcool di gruppi aldeidici e/o chetonici.
• Reazioni di idrolisi; queste, possono avvenire in assenza o in presenza di ossigeno, e durante il loro corso, il gruppo ossidrilico viene introdotto nella molecola del pesticida ad opera dell’acqua. Si tratta di reazioni che non richiedono la presenza di cofattori, pertanto, vengono catalizzate da enzimi intracellulari, oppure extracellularmente ad opera delle idrolisi escrete dagli organismi viventi nell’ambiente circostante.
• Reazioni di sintesi; sono maggiormente rappresentate dalle reazioni di coniugazione in cui si verifica l’unione di più molecole; infatti, per mezzo delle fenolossidasi e delle perossidasi, i microrganismi del suolo sono in grado di operare reazioni di sintesi legando residui di fitofarmaci alla sostanza organica del suolo.

Poiché i microrganismi sono i maggiori responsabili dell’attività enzimatica del suolo, quest’ultima può essere distinta in diverse categorie, infatti:

• le attività enzimatiche sono correlate a specifiche reazioni, e pertanto non possono riflettere lo stato nutriente totale di un suolo o di tutta l’attività metabolica dei microrganismi;
• l’attività enzimatica del suolo, poi, in quanto dipendente anche dall’attività degli enzimi extracellulari immobilizzati sui colloidi, può non essere così sensibile ai fattori  ambientali come l’attività microbiologica;
• l’applicazione dei fertilizzanti può incrementare la produzione così come l’attività microbiologica, ma essi possono diminuire le attività enzimatiche.

Nelle reazioni citate, vengono impiegati diversi tipi di enzimi: intracellulari, associati alle membrane cellulari, associati alla sostanza umica, secreti dalle cellule, legati alle cellule morte o a detriti cellulari. Occorre comunque considerare le complesse relazioni esistenti tra i fitofarmaci e la popolazione microbica, tra i fitofarmaci e gli enzimi, tra i fitofarmaci e i colloidi del suolo; perché i risultati non sono mai gli stessi! Infatti se un fitofarmaco inibisce l’attività di un enzima, questo effetto può perdurare fino a che la concentrazione del fitofarmaco è sufficientemente tale da permettere ancora una sua interazione con l’enzima.

L’attività microbiologica di un suolo può essere determinata nel suo complesso, con diverse metodologie, tra cui: la respirazione, i cambiamenti nel contenuto di acidi nucleici e calcolo della carica negativa, le attività enzimatiche specifiche. L’evoluzione della CO2 e l’assorbimento di O2, rappresentano solo alcune delle tecniche impiegate per la valutazione degli effetti dei pesticidi sull’attività metabolica globale della popolazione microbica. Il quantitativo di CO2 sviluppata come respirazione basale della biomassa microbica, viene indicato, infatti, come quoziente metabolico, pur essendo un parametro variabile in funzione dello stato fisiologico e della composizione della biomassa stessa. Un incremento di questo quoziente, indica un effetto deprimente dei pesticidi sui microrganismi, i quali, sono costretti ad utilizzare una gran parte della loro energia per mantenersi agli stessi livelli, riducendo così l’attività di mineralizzazione.

Negli ultimi anni sono stati messi a punto nuovi metodi in grado di prevedere il comportamento di un pesticida nel suolo, ma anche il suo destino e la durata di persistenza. Il primo tentativo fatto da questi ricercatori è stato quello di simulare in laboratorio alcune condizioni che possono verificarsi nel microambiente legato ai microrganismi, mediante variazioni delle condizioni di temperatura e di umidità.

• Il controllo biologico

L’uso di pesticidi chimici ha migliorato enormemente la produttività in agricoltura e in silvicoltura. Il mercato dei pesticidi è dominato, e certamente continuerà ad esserlo, dai composti chimici di sintesi, ma sta crescendo nei consumatori l’interesse verso la qualità degli alimenti e l’eventuale presenza in essi di residui tossici.

Per questa ragione è opportuno parlare di “controllo biologico”, al fine di definire l’utilizzo che nel campo viene fatto, di microrganismi particolari, di insetti e di predatori naturali. Il più famoso agente di controllo biologico è il Bacillus thuringiensis, un batterio che durante la sporulazione forma cristalli di una proteina molto tossica per gli insetti (soprattutto lepidotteri), ma altamente specifica.

Notizie generali: i prodotti a base di Bacillus thuringiensis sono stati i primi insetticidi biologici ad essere diffusamente impiegati per la difesa delle colture. Già agli inizi del 1900 furono evidenziate le proprietà insetticide del B.t. ma solo agli inizi degli anni '60 l'industria cominciò a mettere a punto dei preparati idonei per l'utilizzazione in agricoltura. Il B.t. è un batterio gram-positivo caratterizzato dalla presenza di un cristallo di natura proteica contenente una tossina, la delta-endotossina, attiva nei confronti di numerose specie di insetti. Ad oggi, sono state isolate più di trenta sottospecie di B.t., attive contro Ditteri, Lepidotteri e Coleotteri. Tra le principali sottospecie impiegate vi è il B. thuringiensis ssp. Kurstaki, utilizzato per la lotta essenzialmente contro le larve dei lepidotteri.

Meccanismo d'azione: il B.t. è attivo solamente per ingestione sulle larve, nei confronti delle quali l'efficacia risulta inversamente proporzionale all’età e quindi al peso. Il trattamento deve essere effettuato alla comparsa delle larve di prima età, essendo questa età larvale più sensibile alla tossina, infatti uova e adulti non si dimostrano sensibili. I bacilli, agiscono senza il bisogno di riprodursi all'interno dell'organismo ospite, ma come un vero e proprio veleno. Quando giunge nell’intestino medio delle larva dell'insetto, il B.t. viene sottoposto ai normali processi digestivi ed il cristallo proteico si diffonde nell'intestino. Qui, a contatto con i succhi digestivi dell'ospite e in presenza di un ambiente altamente alcalino (pH 9,5-12), si scioglie liberando la delta-endotossina, che paralizza i muscoli dell'apparato digerente causando l'interruzione dell'attività trofica della larva (entro mezz'ora dall'ingestione). Nelle specie più sensibili, inoltre, l'epitelio dell'intestino medio viene distrutto con conseguente morte molto rapida della larva; in altre specie più tolleranti la morte sopraggiunge qualche giorno più tardi.  

Settore d'impiego: B. thuringiensis sottospecie kurstaki, viene impiegato su agrumi, castagno, pomacee, drupacee, vite, fragola, actinidia, olivo, bietola rossa, ravanello, rapa, solanacee, cucurbitacee, cavoli, ortaggi a foglia ed erbe fresche, fagiolo, fagiolino, cardo, sedano, finocchio, carciofo, porro, ravizzone, colza, soia, girasole, cotone, patata, mais, barbabietola da zucchero, tabacco, floreali, ornamentali, forestali, pioppo. Derrate immagazzinate: leguminose in granella. Altri impieghi: applicazione in vivaio sulle colture autorizzate in campo, tappeti erbosi, impiego su floreali e ornamentali da appartamento e da giardino domestico.

Compatibilità: i formulati a base di B.t. possono essere impiegati in miscela con numerosi acaricidi, insetticidi, fungicidi e coadiuvanti. Risultano incompatibili con agenti ossidanti, formulati a reazione acida o alcalina. Non devono essere utilizzati con acqua a pH superiore a 8. Bisogna fare attenzione alle miscele con altri prodotti a base di olio o agenti bagnanti in quanto potrebbero aumentare il rischio di fitotossicità.

Se si vuole fare un confronto fra le caratteristiche dei pesticidi chimici e quelle dei pesticidi microbici, emergono i seguenti risultati:

CARATTERISCHE DEL PRODOTTO; la velocità d’azione è in genere più rapida nei pesticidi chimici, così come l’efficacia arriva quasi sempre al 100% (contro il 90-95%), lo spettro di azione è poi, estremamente limitato nei pesticidi microbici.

SICUREZZA DEL PRODOTTO; i pesticidi chimici sono più complessi e costosi, e sono, inoltre, i responsabili di molti danni riscontrati all’ambiente.

 

 

AREA DI PROGETTO_

• L’importanza del paesaggio

Il verde urbano, sia pubblico che privato, è uno degli elementi più necessari per il benessere dell’uomo. Le città, negli ultimi cinquanta anni, sono state sottoposte ad una notevole espansione urbanistica e, in rapporto, gli spazi verdi previsti da destinare a vegetazione, sono rimasti spesso nelle previsioni, cedendo il passo ad uno sviluppo abitativo sfrenato ed approssimativo, con la conseguenziale ridotta attenzione per la qualità della vita. I segni più evidenti sono l’inquinamento atmosferico ed acustico, i paesaggi privi di armonia e di equilibrio. Da qualche tempo, per via di una crescente sensibilità, in sede di sviluppi e nuove progettazioni strutturali ed infrastrutturali, si pone molta attenzione alle problematiche connesse alle tematiche ed agli impatti ambientali. Ogni opera è studiata alla presenza di molteplici e diverse figure, dall’ingegnere, all’architetto, all’agronomo, al biologo ed al paesaggista che, di concerto, sviluppano le migliori strategie, nella piena condivisione, nel rispetto delle peculiarità paesaggistiche del luogo, oltre che nella salvaguardia della salute e del benessere dell’uomo.

Il verde esercita sull’ambiente, sei funzioni principali:

• funzione igienico - sanitaria; una delle più importanti attività svolte dagli alberi è sicuramente quella di produrre ossigeno (gas indispensabile per la vita di tutti gli organismi aerobi). Inoltre, in quanto fotosintetici, essi consumano elevate quantità di anidride carbonica, agendo quasi da filtro biologico nei confronti degli inquinanti atmosferici, ma anche di quelli acustici (formando una sorta di barriera). La vegetazione contribuisce, poi, attraverso vari meccanismi, a mitigare la temperatura dell’aria, e a limitare l’instaurarsi di un microclima urbano più caldo e secco rispetto alle aree circostanti.
• funzione ecologica; gli alberi, nelle varie parti di radici, foglie, frutti, semi e gemme, ospitano e costituiscono fonti alimentari per alcune specie di animali, sia invertebrati (insetti), sia vertebrati (uccelli), dando così un contributo positivo all’aumento della diversità biologica. Intervengono anche favorendo l’autodepurazione e la fertilità del suolo.
• funzione idrogeologica; il verde migliora le capacità di ritenzione idrica del terreno. La funzione degli alberi è innanzitutto di protezione della superficie del suolo dall’erosione, e successivamente, di diminuzione della violenza delle inondazioni, di prevenzione dalle frane, e di trattenimento di coltri nevose.
• funzione psichico – sociale; guardare spazi verdi ha un effett benefico sull’umore, e provoca una sensazione di salute che attraversa sia il nostro corpo che i nostri pensieri. La funzione sociale è la rappresentazione del verde come luogo di ritrovo (per i giovani, i bambini, gli anziani).
• funzione estetica; il verde è “bello”. Gli alberi da un lato sono in grado di impedire la visione di alcune brutture (vecchie case, ambienti degradati), dall’altro lato costituiscono un’interruzione della città, del grigiore di cemento e asfalto, arricchendola, così, di nuove strutture, forme e colori.
• funzione didattica; per affrontare qualunque tipo di lavoro, risultano di fondamentale importanza la conoscenza e la motivazione di quanto si sta per intraprendere. Per questa ragione è utile informare la gente dei benefici e dei vantaggi che si possono ricavare anche da un piccolo giardino.

In ambiente urbano la vegetazione, in particolare l’albero, ha un ruolo determinante quale componente architettonica di primaria importanza, inserendosi nel contesto cittadino tra i fabbricati, i monumenti, le strade ed i manufatti, essendo ormai divenuta parte integrante ed insostituibile della vita cittadina proprio per le molteplici funzioni a cui assolve.

• Le tipologie degli spazi verdi

VERDE DI ARREDO: rappresenta la parte più legata al tessuto urbano e alla vita cittadina, e svolge essenzialmente funzioni estetico – sanitarie. Appartengono alla categoria le alberature, i giardini e i parchi storici, gli spazi verdi di quartiere, giardini e giardinetti, aiole e parchi urbani.

VERDE FUNZIONALE: rappresenta tutte quelle sistemazioni a verde, strutturate  per assolvere a determinate e particolari funzioni. Esso comprende il verde sportivo (rappresenta tutte le aree verdi nelle quali è prevista la costruzione di un impianto o complesso sportivo), il verde scolastico (le scuole sono perlopiù dotate di un proprio spazio esterno che dovrebbe assolvere alla funzione ricreativa ma anche alla didattica), il verde sanitario (collegato alle strutture ospedaliere), e il verde residenziale (al fine di migliorare l’estetica della zona).

VERDE PRIVATO: si tratta ovviamente di tutto il verde collegato alla proprietà esclusiva di privati ove l’intervento pubblico può solo determinare indirizzi di comportamento attraverso l’emanazione di regolamenti specifici.

VERDE ESTENSIVO: rappresenta il verde esterno alla città, dove prevalgono funzioni igieniche, protettive, ricreative e produttive. Appartengono alla categoria i parchi (naturali, storici, zoologi, e ricreativi), la forestazione (ovvero il rimboschimento), e l’agricoltura.

 

 

 

 

• Fine articolo Tesina enzima

 

 

 

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