ABSTRACT

Per l’alto contenuto di acidi grassi ω-3, il latte proveniente da vacche alimentate ad erba sta diventando sempre più interessante per i consumatori. Di conseguenza, è importante identificare le origini di tali prodotti e misurarne il contenuto, almeno relativamente ad alcuni standard. Fino ad oggi, la cromatografia è stata la tecnica più ampiamente utilizzata. La preparazione ed il costo del campione, tuttavia, spesso riducono la sua ampia applicabilità. Qui, riportiamo l’efficacia della spettroscopia di fluorescenza per tale quantificazione misurando la quantità di metaboliti della clorofilla nel campione. Il loro contenuto è significativamente più alto per il latte proveniente da vacche allevate ad erba rispetto al latte proveniente da vacche allevate con cereali/ insilati. Il contenuto è di 0,11-0,13 μM nei campioni di latte delle vacche allevate ad erba, mentre nel latte delle vacche alimentate con razioni di cereali/insilati, la concentrazione risulta di 0,01-0,04 μM. In vari campioni di latte biologico, la concentrazione di metaboliti della clorofilla è compresa nell’intervallo 0,07-0,09 μM. Inoltre, abbiamo esplorato i meccanismi di fotodegradazione del latte. I metaboliti della riboflavina e della clorofilla agiscono come fotosensibilizzatori nel latte per le reazioni di tipo I e di tipo II, rispettivamente. È stato anche osservato che la presenza di alti livelli di metaboliti della clorofilla può sinergisticamente degradare la riboflavina, contribuendo alla degradazione della qualità del latte.

PAROLE CHIAVE: latte, vacche nutrite ad erba, spettroscopia di fluorescenza, riboflavina, clorofilla, fotodegradazione

INTRODUZIONE

Alcuni riportano che il latte ottenuto da vacche allevate ad erba sia più sano di quello ottenuto da vacche alimentate a cereali/insilati. In regioni dove il pesce non è un alimento base, il latte da vacche nutrite con erba è una fonte alternativa per gli acidi grassi ω-3, che sono benefici per la prevenzione delle malattie cardiovascolari e della iperlipidemia. Le concentrazioni di acidi linoleico ed eicosapentaenoico ed il rapporto di acido arachidonico/acido eicosapentaenoico è significativamente più alto nel latte ottenuto da vacche alimentate con foraggio verde fresco rispetto a quello di vacche alimentate con foraggio raccolto, conservato ed immagazzinato, come l’insilato di mais. Nonostante i benefici riportati per il latte da vacche alimentate ad erba, la ricerca sullo sviluppo di metodi analitici per confermare l’autenticità dei prodotti etichettati come ottenuti da latte da vacche nutrite ad erba è contenuta. Ad oggi, la tecnica di analisi principale è stata la cromatografia capillare gas−liquido, che quantifica gli esteri metilici degli acidi grassi. Nonostante l’accuratezza del processo, questo è estremamente scomodo o impossibile da attuare per i milioni di chili di latte prodotto ogni giorno.

La spettroscopia di fluorescenza, tuttavia, è un potente strumento di analisi, che è stato precedentemente sfruttato in una vasta gamma di applicazioni: rilevazione della contaminazione fecale e da ingesta nelle carcasse di manzo,  rilevazione del tessuto del sistema nervoso centrale,  e monitoraggio della presenza di encefalopatie spongiformi trasmissibili negli ovini e nelle vacche. La spettroscopia di fluorescenza è stata utilizzata anche per determinare le concentrazioni di feoforbide a e pirofeoforbide a (metaboliti della clorofilla), che agiscono come inibitori della pompa di efflusso nei batteri. Sia il lavoro sulla rilevazione di contaminazione fecale e da ingesta che lo studio degli inibitori della pompa di efflusso in particolare sfruttavano la fluorescenza dei metaboliti della clorofilla. In tutti questi metodi consolidati, la motivazione principale è stata sviluppare uno strumento per l’identificazione veloce e ad alto rendimento, dove l’esatta identità chimica del fluoroforo o la sua concentrazione molare assoluta è meno significativa, anche se in una scala relativa. Recentemente, Andersen e Mortensen hanno proposto l’uso della spettroscopia di fluorescenza come uno strumento per analizzare prodotti lattiero-caseari. Nello specifico è stato mostrato che la clorofilla o i suoi metaboliti sono presenti in quantità variabili in quasi tutti i prodotti lattiero-caseari, insieme con il fluoroforo predominante, la riboflavina. Qui, dimostriamo che la spettroscopia di fluorescenza può essere utilizzata come una misura quantitativa del contenuto relativo dei metaboliti della clorofilla nel latte delle vacche alimentate ad erba su una scala di calibrazione dell’intensità di fluorescenza in metanolo. Inoltre, dimostriamo che la fotodegradazione del latte dipende dalle concentrazioni relative dei metaboliti della riboflavina e della clorofilla.

 

 

 

USING FLUORESCENCE SPECTROSCOPY TO IDENTIFY MILK FROM GRASS-FED DAIRY COWS AND TO MONITOR ITS PHOTODEGRADATION

 

Ujjal Bhattacharjee,†,‡ Danielle Jarashow,† Thomas A. Casey,† Jacob W. Petrich,*,†,‡ and Mark A. Rasmussen*,§

†Department of Chemistry and §Leopold Center for Sustainable Agriculture, Iowa State University (ISU), Ames, Iowa 50011, United States

‡Ames Laboratory, United States Department of Energy, Ames, Iowa 50011, United States

JOURNAL OF AGRICULTURAL AND FOOD CHEMISTRY  2018 Mar 7; 66 (9): 2168-2173

DOI: 10.1021/acs.jafc.7b05287