Whey proteins: involvement in ricotta production and possible source of bioactive peptides

Questo lavoro di dottorato è stato improntato allo studio della componente proteica presente all’interno del siero vaccino. Il progetto è stato diviso principalmente in due parti: nella prima è stato valutato il possibile coinvolgimento delle proteine nella produzione di ricotta; nella seconda parte, invece, il siero bovino è stato studiato come una possibile fonte di peptidi bioattivi. Il siero è il liquido che rimane in seguito alla produzione del formaggio e quindi non contiene le caseine che sono invece coinvolte nel processo di coagulazione e caseificazione; il siero viene utilizzato nei caseifici per produrre la ricotta. I lotti di siero, oggetto di questo studio, provengono direttamente da un’industria alimentare locale leader nella produzione di ricotta. Nella prima parte del lavoro sono riportate le analisi condotte ai fini di una generale e preliminare caratterizzazione qualitativa e quantitativa delle proteine presenti nei campioni di siero; in particolare tali analisi hanno permesso di individuare la proteina maggioritaria del siero, la β-lattoglobulina, di cui, tramite l’utilizzo di un software specifico e di un test ELISA quantitativo, è stato in seguito possibile ottenere una stima della concentrazione nei diversi lotti di siero in esame. In base a questa prima caratterizzazione si è proposta l’ipotesi di una correlazione diretta tra concentrazione di β-lattoglobulina nel siero e resa di produzione di ricotta, che rappresenta un aspetto di evidente ed immediato interesse applicativo per l’azienda. La seconda parte, invece, ha avuto come obbiettivo lo studio del siero bovino come possibile fonte di proteine e peptidi con caratteristiche nutrizionali e biologiche. Le proteine principali del siero, β-lattoglobulina, α-lattalbumina, sieroalbumina e immunoglobuline, sono già ampiamente studiate e si conoscono i loro effetti benefici sulla salute umana; per questo motivo la nostra attenzione si è focalizzata sulla frazione proteica minoritaria. I peptidi, ottenuti da idrolisi enzimatica, sono stati utilizzati per degli esperimenti in vivo per testare la loro possibile attività biologica. I risultati ottenuti hanno messo in evidenza che alcuni dei peptidi testati su diverse linee cellulari tumorali, sono in grado di inibire la crescita di tali cellule.

This doctoral thesis is focused on the protein composition of bovine whey. The study is divided mainly on two parts, since two different aspects were considered. Whey is the liquid remaining following the precipitation and removal of milk casein after cheesemaking. Whey is used in the dairy industry to produce Ricotta cheese. The whey samples, used in this work, were provided by an industry that produces daily Ricotta. In the first part, we reported the preliminary analysis of whey samples (total proteins quantification, major proteins identification) and then we focused on the main whey protein: β-lactoglobulin. We tried to estimate the amount of this protein in each sample using a specific software and an ELISA assay and to correlate its concentration to the yield production. In the second part, we studied the bovine whey as a possible source of proteins or peptides with nutritional and biological effects. There are a lot of information on the major whey proteins, β-lactoglobulin, α-lactalbumin, serum albumin and immunoglobulins, and their benefits to human health; for this reason we turned attention to the minor proteins. Some peptides, obtained by an enzymatic hydrolysis, were next used for some in vivo experiments in order to assess their hypothetical biological activity. The results showed that some of the peptides tested on different cancer cell lines may inhibit cell proliferation.