Artisanal food productions of animal origin: exploring food safety in the age of Whole Genome Sequencing

The artisanal food chain is enriched by a wide diversity of local food productions with delightful organoleptic characteristics and valuable nutritional properties. Despite their increasing worldwide popularity and appeal, several food safety challenges are addressed in artisanal facilities context suffering from less standardized processing conditions. In such scenario, recent advances in molecular typing and genomic surveillance (e.g., Whole Genome Sequencing [WGS]) represent an unprecedent solution capable of inferring sources of contamination as well as contributing to food safety along the artisanal food continuum. The overall objective of this PhD thesis was to explore potential microbial hazards among different artisanal food productions of animal origins (dairy and meat-derived) typical of the food culture and heritage landscape belonging to Mediterranean countries. Three different studies were then carried out, specifically focussing on: 1) compare the seasonal variability of microbiological quality and potential occurrence of microbial hazards in two batches of Italian artisanal fermented dairy and meat productions; 2) Investigate genetic relationships as well as virulome and resistome of foodborne pathogens isolated within dairy and meat-derived productions located in Italy, Spain, Portugal and Morocco; 3) investigate the population structure, virulome, resistome and mobilome of Klebsiella spp. isolates collected from study 1, including an extended range of public sequences.

Role of organic acids and phytonutrients as natural alternatives to antibiotics in supporting intestinal functionality

The gastrointestinal tract (GIT) represents the major portion of the body that interfaces with the external environment, with the double function of food processing and line of defense of the body. Numerous components support and regulate the barrier function of the GIT, such as tight junctions (TJs), cytokines, commensal and pathogenic microorganisms, and other systems of the organism, as the endocannabinoid system (ECS). The ECS can control several gastrointestinal functions, as well as the regulation of intestinal inflammation. Failure of the intestinal barrier function triggers an increase of the concentration of pro-inflammatory cytokines and leads to a reduction in intestinal functionality. This thesis aimed to explore the potential of natural compounds as a new alternative approach to antibiotics not only as antimicrobial, but also supporting intestinal maturation and integrity, and as immune-boosting agents. Different experiments were performed to evaluate the potential of nature-identical compounds (NICs), organic acids (OAs), and essential oils (EOs) to support and fight various stressful stimuli. In vitro, a well characterized blend of NICs and OAs were able to improve TJs and transepithelial electrical resistance (TEER) in an intestinal cell line, exerting an anti-inflammatory potential. EOs enhanced TEER and TJs mRNA levels, with a reduction of paracellular permeability, showing antioxidant and antimicrobial properties. In vivo, thymol modulates the gene expression of ECS and gut chemosensing in the GIT of piglets, where the precise localization of the cannabinoid receptors was immunohistochemically confirmed, suggesting an anti-inflammatory potential. In conclusion, natural alternative molecules represent an effective alternative to support or replace the classical pharmacological prophylaxis. These alternative molecules act not only as antimicrobial agents, but also exerted a crucial role in supporting the intestinal barrier function, preventing oxidative stress, and reducing inflammation. Moreover, thymol seems able to modulate the ECS, representing a novel frontier to support animal health and productivity.

Sostenibilità degli allevamenti di bovini da latte: valutazione degli impatti ambientali di un'azienda emiliana.

Il surriscaldamento globale è un fenomeno preoccupante ed è accertato che le attività umane sono responsabili di questa crisi climatica causata dall’aumento dei gas serra immessi nell’atmosfera. L’agricoltura contribuisce per il 23% delle emissioni planetarie di gas serra, che derivano per quasi l’80% dalla gestione degli allevamenti. L’allevamento è responsabile di diversi impatti ambientali, quali le emissioni enteriche delle bovine, le emissioni dalla fase di gestione delle deiezioni, e quelle che avvengono nella fase di coltivazione dei terreni aziendali, quali le emissioni di protossido di azoto dovute alle fertilizzazioni azotate e le emissioni derivanti dall’uso dei combustibili per le macchine agricole utilizzate per la gestione del bestiame, il consumo idrico, il consumo di energia per la climatizzazione estiva dell’allevamento e la produzione e lo smaltimento dei rifiuti plastici. Il rapporto però tra produzione di bestiame e cambiamento climatico è bilaterale. Infatti, i cambiamenti climatici influiscono negativamente sulla produzione zootecnica, con effetti diretti sulla salute animale e sull'efficienza riproduttiva, ma anche effetti indiretti derivanti dai cambiamenti nella qualità e quantità dei mangimi, disponibilità di acqua, alterazioni dell'ecosistema che portano a cambiamenti nella distribuzione di agenti patogeni e malattie. Proprio alla relazione, biunivoca, tra allevamento del bestiame ed impatto ambientale è dedicata la presente tesi. È stato infatti condotto uno studio con l'obiettivo di valutare gli impatti ambientali degli allevamenti di bovini da latte, sulla base di un modello di valutazione del ciclo di vita (Life Cycle Assessment) per un allevamento campione di un’azienda emiliana. I risultati emersi mostrano la possibilità di identificare gli impatti più rilevanti nell'allevamento bovino nei mangimi, negli imballaggi in plastica, nel consumo di energia e carburante.

Ecologia, attivismo e traduzione: proposta di traduzione del saggio “Violence linguistique” di Marie-Claude Marsolier

L’obiettivo del presente elaborato è quello di proporre la traduzione dal francese all’italiano del saggio “Violence linguistique” di Marie-Claude Marsolier, tratto dal libro La pensée végane. 50 regards sur la condition animale, a cura di Renan Larue. Il primo capitolo dell’elaborato presenta l’analisi dell’opera nonché la relazione tra l’attività di traduzione e gli ambiti dell'ecologia e dell'attivismo, in particolar modo in riferimento al tema della condizione animale, argomento centrale nel saggio tradotto. Il contributo analizza infatti il ruolo del nostro linguaggio nel contribuire a rafforzare la distinzione tra animali ed esseri umani, ponendo questi ultimi in una posizione di superiorità rispetto ai primi. Segue, nel secondo capitolo, la proposta di traduzione del saggio, accompagnata da una nota prefativa che introduce la presenza di adattamenti rispetto al testo originale. Il terzo capitolo, infine, illustra le principali strategie traduttive adottate, ovvero le strategie che si sono rivelate più efficaci nella traduzione del testo in relazione ai temi trattati.

Valutazione degli aspetti critici nell'accettazione della carne coltivata

L’innovazione tecnologica nell’ambito alimentare ha portato alla realizzazione di nuovi prodotti al fine di far fronte all’incremento demografico e ai numerosi problemi che ne conseguono, come ad esempio quello della sostenibilità ambientale. Tra questi prodotti troviamo sia alternative che si basano su proteine già esistenti in natura, come ad esempio prodotti a base di insetti, sia nuove fonti di proteine prodotte in laboratorio: questo è il caso della carne coltivata in vitro, tessuto muscolare ricavato a partire da colture cellulari in grado di ridurre drasticamente il numero di animali allevati e macellati. In questo elaborato vengono discusse le principali tecnologie produttive per la realizzazione della carne in vitro e si analizzano gli aspetti critici legati all’accettazione di questo tipo di prodotti da parte dei consumatori. Per valutare l’opinione dei consumatori è stato somministrato un sondaggio che includeva 12 brevi domande a 343 potenziali consumatori di carne coltivata . Dall’analisi dei dati raccolti, emerge una generale “neofobia” nei confronti della carne coltivata, che può essere causata da motivi legati alla scarsa informazione e alla conseguente mancanza di fiducia riguardo alle tecnologie produttive innovative. Un importante aspetto emerso nel corso dello studio è rappresentato dalla differenza delle opinioni di consumatori appartenenti a diverse categorie, come ad esempio i consumatori abituali di prodotti a base di carne e, dall’altra parte, le persone che hanno eliminato dalla loro dieta abituale i prodotti di origine animale. È essenziale comprendere le radici della neofobia che le diverse categorie di consumatori possono manifestare nei confronti di alimenti innovativi come la carne coltivata, per realizzare un’efficace strategia comunicativa che faccia leva sulle maggiori barriere psicologiche delle persone, sostituendole con informazioni riguardo ai benefici che una transizione verso questo tipo di prodotti potrebbe apportare.

Analisi e utilizzo di tecniche di stimolazione epidurale per il ripristino dell’attività locomotoria in soggetti con lesioni spinali

La lesione del midollo spinale (LM) è una complessa condizione fisica che racchiude in sé sfide di carattere biomedico nonché etico-giuridico. La complessità della LM nonché la diversificazione delle esperienze dei singoli soggetti affetti da LM rendono questo un topic di grande interesse per la ricerca biomedicale, in relazione a nuovi metodi di cura e di riabilitazione dei soggetti. In particolare, la sinergia tra i saperi medico, informatici e ingegneristici ha permesso di sviluppare nuove tecnologie di comunicazione e di controllo neurologico e motorio che, capaci di sopperire a deficit cerebrali e/o motori causati da LM, consentono ai pazienti di avere una qualità di vita sensibilmente migliore, anche in termini di autonomia. Tra queste nuove tecnologie assistive primeggiano per efficacia e frequenza di utilizzo le Brain Computer Interfaces (BCI), strumenti ingegneristici che, attraverso la misurazione e l’analisi di segnali provenienti dall’attività cerebrale, traducono il segnale registrato in specifici comandi, rappresentando per l’utente con LM un canale di comunicazione con l’ambiente esterno, alternativo alle normali vie neurali. In questo elaborato l’analisi di due sperimentazioni, una su scimmia l’altra su uomo, entrambi affetti da LM, con differenti sistemi di monitoraggio dell’attività neurale, ha permesso di evidenziare un limite della ricerca sul topic: nonostante i promettenti risultati ottenuti su primati non umani, il carattere invasivo del sistema BCI–EES rende difficile traslare la sperimentazione su uomo. La sperimentazione su LM pone delle sfide anche dal punto di vista etico: sebbene siano auspicati lo sviluppo e l’applicazione di metodi alternativi alla sperimentazione animale, l’impiego di primati non umani appare ancora una scelta obbligata nel campo della ricerca di soluzioni terapeutiche finalizzate al ripristino della funzione locomotoria, per via della stretta affinità in termini di conformazione fisica, genetica e anatomica.

Utilizzi innovativi dei sottoprodotti dell'industria agrumaria

In Italia ogni anno vengono consumati circa 3 milioni di tonnellate di agrumi, dei quali circa il 30% viene destinato all’industria di trasformazione, generando scarti, principalmente bucce e semi, che tuttavia possono essere considerati a tutti gli effetti una fonte potenziale di composti nutritivi e bioattivi. In questo contesto, il presente elaborato di tesi si è occupato di descrivere le principali caratteristiche e i processi di trasformazione tradizionali degli agrumi, successivamente sono state descritte caratteristiche e proprietà degli scarti che derivano dalla lavorazione primaria e infine i possibili riutilizzi dei sottoprodotti dell’industria agrumaria. Lo smaltimento tradizionale degli scarti e dei sottoprodotti dell’industria agrumaria comporta alte emissioni di CO2 che contribuiscono all’inquinamento ambientale; pertanto, focalizzarsi sul riutilizzo degli scarti porta non solo ad una diminuzione degli stessi ma anche ad una notevole diminuzione dell’inquinamento ambientale, entrambi punti cardine della ricerca attuale e dei decenni a venire. Dall’analisi svolta in questo elaborato è risultato evidente come, oltre alle tradizionali applicazioni degli scarti agrumari nell’alimentazione animale o per la produzione di ammendate, si stanno affiancando applicazioni più innovative, basate sulle biotecnologie, che includono la produzione di acido polilattico, biomateriali sempre più utilizzati in sostituzione alle classiche materie prime, cellulosa batterica, utilizzata per la produzione di packaging alimentari, ed enzimi utilizzabili in svariati processi industriali come l’industria alimentare e della cellulosa.

La sicurezza alimentare nel latte crudo: la problematica Bacillus cereus

La crescente richiesta di sicurezza negli alimenti di origine animale, inclusa la filiera lattiero casearia ha spinto gli operatori del settore a porre maggiore attenzione ad un sempre più elevato numero di batteri patogeni. Negli ultimi si è posta l’attenzione, in modo crescente, sul monitoraggio del Bacillus cereus, per il quale lo stesso Reg. 2073/2005 ha definito criteri igienici di processo nel latte in polvere. Il presente studio si è pertanto focalizzato sul monitoraggio delle caratteristiche igienico sanitarie di diverse tipologie di latte crudo (BIO, BIO Fieno, Tracciato, Alta Qualità e Alta Qualità NO OGM), includendo il controllo del Bacillus cereus. In particolare oltre alla detection ed identificazione del Bacillus cereus si sono valutati diversi parametri quali pH, cellule somatiche, Conta Batterica Totale (CBT), Enterobacteriaceae, E. coli, Staphylococchi coagulasi positivi, Salmonella e Listeria monocytogenes. I risultati ottenuti hanno confermato ottimali condizioni igieniche in tutte le tipologie di latte con una media geometrica della Carica batterica totale pari a 13553 ufc/ml valore nettamente inferiore rispetto al limite stabilito dal Reg. 853/2004). L’assenza di Salmonella in tutti i campioni testati ed una positività solo alla detection per Listeria moncytogenes in 2/46 campioni testati dimostrano ottimali garanzie di sicurezza alimentare. Relativamente alla positività per Bacillus cereus il 23.9% dei campioni analizzati sono risultati positivi (dopo conferma in PCR). In conclusione si può affermare che l’azienda fornitrice dei campioni di latte alimentare applichi buone pratiche di igiene e di processo nelle fasi antecedenti la trasformazione del latte, nel rispetto delle normative di riferimento sia in ambito igienico che di sicurezza alimentare.