La bioluminescenza: come sfruttare le qualità dei microrganismi per diventare gli Sherlock Holmes degli alimenti

Gamberetti fluorescenti, insalate che luccicano…ma cosa sta succedendo agli alimenti? In realtà niente di particolarmente inquietante, o meno affascinante del plancton luminescente che incanta in certi panorami. Si tratta semplicemente di bioluminescenza, un fenomeno che ci mette in guardia dalla presenza di microrganismi. La bioluminescenza è un fenomeno naturale che riguarda organismi e microrganismi marini (plancton, anellidi, cnidari) o terrestri (coleotteri), ma anche funghi e batteri. La luminescenza è dovuta al passaggio allo stato  eccitato di un elettrone, che poi torna allo stato fondamentale emettendo radiazione luminosa nello spettro del visibile. La luminescenza prevede l’eccitazione di un elettrone, con modalità varie ma non legate al passaggio di calore.

 

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Passaggio di un elettrone allo stato eccitato.

 

Si può quindi parlare di bioluminescenza se il fenomeno è dovuto a processi biochimici, chemiluminescenza se si tratta di energia generata da reazioni chimiche, elettroluminescenza se sono coinvolti fenomeni elettrici, radioluminescenza se invece si ha a che fare con radiazioni nucleari, triboluminescenza nel caso di energia prodotta da azioni meccaniche. Chi di noi non ha mai visto un telefilm poliziesco in cui si utilizza il luminol per trovare sangue o altri fluidi corporei? Bene, il luminol non è altro che un composto che si ossida in presenza di acqua ossigenata, dando luogo a una reazione di chemiluminescenza. Nel caso di meduse e microalghe, invece, la reazione di bioluminescenza è dovuta alla luciferasi. La luciferasi è un enzima che lavora in presenza di ATP, e catalizza la reazione di ossidoriduzione responsabile del salto energetico che porta al rilascio di radiazione luminosa. Questo enzima ha come substrato una molecola chiamata luciferina, che viene ossidata dalla luciferasi passando allo stato eccitato, e per tornare allo stato fondamentale produce luminescenza.

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Effetto della bioluminescenza del plancton.

Il fatto che alcune specie batteriche bioluminescenti crescano normalmente sulla cute e nell’intestino di animali marini è interessante e utile nell’immediato: perché non sfruttare questa qualità per valutare lo stato di conservazione dei prodotti ittici? Dopotutto una presenza massiccia di batteri, che si riconosce facilmente per la luminescenza, suggerisce una conservazione inadeguata o quantomeno troppo prolungata. Ma questi batteri possono rappresentare un rischio per i consumatori? In realtà sembra di no, dato che solo Photobacterium damselae subsp. damselae, patogeno per il tonno, possa causare intossicazione istaminica nell’uomo. È da tenere presente che, in caso di conservazione inadeguata o troppo prolungata, i fotobatteri possano essere accompagnati da altre e ben più pericolose specie.

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Chi di noi considera appetitoso un gambero luminoso?

Anche il trattamento dei prodotti ittici con radiazioni ionizzanti lascia tracce, nel senso che li rende luminescenti a causa della presenza di particolato. L’irraggiamento del particolato può essere rivelato con luminescenza otticamente stimolata, metodo che permette di scoprire eventuali prodotti irraggiati senza l’apposita indicazione in etichetta.

Oltretutto, il sistema luciferina-luciferasi è stato adottato per creare un kit adatto a veri e propri indagatori del cibo, o Sherlock Holmes alimentari se preferite. Questi kit si basano sul fatto che la crescita batterica in matrici complesse come gli alimenti può essere misurata in tempi brevi grazie all’utilizzo di ATP. I batteri in fase vitale, infatti, utilizzano e producono ATP al contrario di quelli metabolicamente fermi, che invece sono ricchi di AMP. Il sistema luciferina-luciferasi, viene “riprogrammato” per utilizzare l’ATP prodotto dai batteri, che si traduce in emissione di luce. Più il kit si illumina, più batteri sono presenti nel mezzo. Difficile sostituire la microbiologia classica con questi kit, che però possono essere un valido strumento di monitoraggio per le misure igieniche di locali e esercizi commerciali, dimostrando ancora una volta che le proprietà dei microrganismi possono rappresentare un valido aiuto in molte circostanze.

 

Priscilla Cocchi

 

 

Fonti bibliografiche e sitografiche:

          www.chimicaonline.it

          http://ricerca.gelocal.it/iltirreno/archivio/iltirreno/2008/11/25/LFEPO_LF203.html

          http://www.pubblicitaitalia.com/ilpesce/2011/2/10745.html

          Maria Concetta Campagna, Maria Teresa Di Schiavi, Grazia Falconi, Francesca Della Verità, Roberta Cavallina. Italian Journal of Food Safety 2014; volume 3:1653

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