Proprietà funzionali degli idrolizzati proteici - Siteia

Proprietà funzionali degli idrolizzati 

proteici 

Prof. Marco Dalla Rosa, 

Docente di Formulazioni e innnovazione di 

prodotto 

Alma Mater Studiorum - Università di 

Bologna, Polo di Cesena 

CENTRO LERICI - BERTINORO 10.12.2009 

© MARCO DALLA ROSA, UNIBO, 

2009

Definizioni di proprietà 

funzionali 

PROPRIETA’ DI UN COMPONENTE “FUNZIONALE” 

1. APPROCCIO TECNOLOGICO (CLASSICO DELLA T.A.) 

Proprietà di svolgere una specifica 

funzione che influenza gli aspetti 

fisici, strutturali, (sensoriali nel caso 

di una formulazione alimentare) e di 

stabilità 

Legato principalmente a parametri reologicostrutturali 

e di stabilità chimico-fisica (a w ) 


© MARCO DALLA ROSA, UNIBO, 2009

Definizioni di proprietà 

funzionali 

2. APPROCCIO NUTRACEUTICO 

- INTRODOTTO DA NUTRIZIONISTI NEL RAPPORTO TRA 

ALIMENTI E SALUTE. 

- RECENTE NELLA FORMULAZIONE DI NUOVI ALIMENTI 

PROTETTIVI - APPROCCIO NUTRIZIONISTICO/MEDICO)) 

Food or food ingredient that has been shown to affect 

specific functions or systems in the body. Functional foods 

play an important role in disease prevention 

Functional foods (properties) are designed to provide a 

specific and beneficial physiological effect on health, 

performance and/or well-being extending beyond the 

provision of simple nutrients. The effect should be 

documented scientifically 



•capacità di legare e 

adsorbire acqua, 

solubilità 

•capacità emulsionante, 

•capacità addensante, 

•capacità adesiva, 

•capacità dispersiva, 

•capacità 

solubilizzante, 

•capacità gelificante, 

•capacità schiumogena, 

•capacità di legare 

aromi 

Elenco proprietà funzionali 


tecnologiche 

•capacità di rilasciare 

aromi, 

•capacità edulcorante, 

•capacità acidificante, 

•capacità 

aromatizzante, 

•capacità di abbassare 

l’attività dell’acqua, 

•capacità di innalzare la 

temperatura di 

transizione vetrosa 

•proprietà antiossidante 

•proprietà antimicrobica 


Proprietà funzionali “protettive o 

nutraceutiche” (bioattività) 

• Effetto antiossidante antiradicalico (oxygen 

scavenger) 

• Promozione dello sviluppo della flora 

intestinale (prebiotico) 

• Bilanciamento nutrizionale (aa essenziali) 

• Riduzione colesterolo, prevenzione tumori 

intestinali, malattie cardiovascolari, diabete 



Dalle proprietà funzionali alla funzione degli 

ingredienti in formulazione 

Ruguo, 1999 


Evolution: 

-texture & microstructure, desired 

mouthfeel 

-sound properties 

-- stability or safety properties 

-- water activity 

-- Tg / freezable water 

-- protective functional properties 

-Antioxidants 

-- nutritional fibers 

-- pre/probiotics 

-- compound bioactivity 


Recupero, isolamento e 

purificazione 

delle proteine su scala 

di laboratorio 

Valutazione 

proprietà 

funzionali su 

sistemi modello 

si/no 

Sperimentazione 

del processo 

ottimizzato su scala pilota 

Valutazione 

proprietà 

funzionali in 

formulazione 

Feed-back / 

ottimizzaz. 

Condizioni 

operative 

Feed-back / ottimizzaz. Condizioni operative 

si/no 


Messa a punto di un 

componente funzionale 

proteico 

Modificazioni 

delle proprietà 

funzionali con 

mezzi fisici 

e/o chimici 

e/o enzimatici 

ALL’USO 

INDUSTRIALE 

Studio fondamentale 

relazioni tra 

caratteristiche 

chimico-strutturali 

delle proteine 

e proprietà funzionali 


Fattori che influenzano la 

funzionalità 

FATTORI INTRINSECI 

• - composizione amminoacidica 

• - sequenza amminoacidica 

• - struttura secondaria e terziaria 

• - forze di stabilizzazione intramolecolari (interazioni 

ioniche e idrofobiche 

• - carica netta superficiale, idrofobicità effettiva 

• - struttura quaternaria 

• - interazioni secondarie (intra e inter-peptide) 

• - gruppi sostituenti (fosforico e glucidico) 

• - legame e/o gruppo prostetico (ferro, calcio, lipidi) 

• - gruppi disolfuro o tiolici 



Fattori che influenzano la 

funzionalità 

FATTORI ESTRINSECI 

• Grado di degrassatura 

• Rapporto proteine/ proteasi 

• Tipo e condizioni di utilizzo di proteasi 

• Trattamenti tecnologici di separazione 

• Trattamenti termici 

• Acidità / pH 

• Forza ionica 

• Reazione di Maillard in stoccaggio 



VALUTAZIONE DELLE 

PROPRIETA’ FUNZIONALI 

-Analisi su sitemi modello 

• Ogni singola proprietà considerata 

singolarmente 

• Forte semplificazione del sistema 

• Carenza informazioni su relazioni tra 

prop. Funzionali 

• Difficoltà di trasferimento al sistema 

reale 

• Necessità di standards di riferimento 



METODI DI VALUTAZIONE 

DELLE PROPRIETA’ 

FUNZIONALI 

-Analisi su sistemi reali 

• Maggiore affinità con lʼapplicabilità 

pratica 

• Scarsa ripetibilità 

• Non considera alcune variabili 

tecnologiche industriali 

• Scarsa riproducibilità di scala 

• Necessità di ricorrere a parametri 

reologici fondamentali 

• Necessità di evolvere dalla scala di 

laboratorio a quella pilota 



METODI DI VALUTAZIONE 

DELLE PROPRIETA’ 

FUNZIONALI 

Studio e ricerca a livello molecolare 

• Approccio interdisciplinare 

• Analisi fine dei principi molecolari alla base 

della proprietà funzionali, con mezzi 

analitici chimici e fisici (NMR, NIR, ecc.) 

• Valutazione oggettiva con parametri 

fondamentali delle modificazioni chimiche, 

fisiche e enzimatiche 



Dal componente funzionale alla formulazione: 

Food / Feed (pet-food) design 

Necessaria l’impostazione di un piano 

sperimentale adeguato 

•CRITERI: 

Identificare ogni limite dei componenti della formulazione 

al fine di specificare la regione sperimentale 

•Identificare le variabili - risposta da misurare 

• Impostare un modello appropriato per prevedere i risultati 

in funzione dei componenti della miscela 

•Selezionare un piano sperimentale appropriato (DOE) 



Proprietà reologiche legate 

alla funzionalità dei 

componenti proteici 

PROPRIETA’ CHIMICHE O STRUTTURALI PROPRIETA’ FUNZIONALI 

Fattori Fattori Processi Di superficie o Idrodinamiche Bioattività 

intrinseci estrinseci 

di interfaccia 

Composizione pH 

Riscaldamento Solubilità Viscosità Enzimi 

ammnoacidica 

Struttura 

1°,2°,3°,4° 

Strutture 

coniugate 

Subunità 

Pot redox 

Temperatura 

Sali, altri ioni 

Solvente 

Altri costituenti 

maggioritari o 

minoritari 

Raffreddamento, 

congelamento 

Essiccamento 

Concentrazione 

Stoccaggio 

Sforzo di taglio 

Pressione 

Modificazioni 

chimiche o 

enzimatiche 

Umettamento 

Disperdibilità 

Schiumosità 

Emulsificazione 

Cap. di legare i 

grassi 

Cap. di legare 

aromi 


Addensante 

Gelificante 

Coagulante 

Cap. di formare 

film 

Ormoni 

Antimicrobica 

Anti-ipertensiva 

Immunomodulatore 

Antiossidante 

Oppioide 

Li Chan in Proteins in food processing, CRC press, 

2004 


Proteine delle carni e 

componenti funzionali 

Proteina Fonte Funzione / applicazione 

Proteine in situ 

Miofibrillari 

Sarcoplasmatiche 

Collagene 

Ingredienti proteici 

Prot. Miofibrillari 

Collagene 

Gelatina 

Surimi 

Proteine del plasma 

Tessuto muscolare magro 

Tessuto muscolare magro 

Tessuto connettivo 

Ritagli macellazione; sottoprodotti 

animali 

Pelli di suino, tacchino, pollame e 

pesce 

Collagene idrolizzato da pelli 

animali, cartilagini, pellame, pelli di 

suino trattato termicamente e 

pollame 

Pesci; carne meccanicamente 

separata e lavata; sottoprodotti 

carnei 

Plasma bovino 

Adesione carni; legame acqua; 

emulsione lipidi; texture prodotti 

carnei 

Legame acqua; emulsione lipidi; 

colore 

Texture prodotti carnei 


emulsione lipidi 

Legame acqua, succosità, resa 

ponderale 


stabilizzazione di emulsioni 

Analoghi di crostacei e frutti di mare; 


emulsione lipidi 


inibitori di proteasi nel surimi 

Xiong Y.L., in Proteins in food processing, CRC 

press, 2004 

CENTRO LERICI - BERTINORO 10.12.2009 Yada, Proteins in food processing, CRC press, 2004 


Categoria Proprietà Modo di azione Esempi di alimenti 

Ideazione Capacità di legare e 

trattenere e assorbire 

acqua 

Solubilità 

Rigonfiamento 

Struttura / texture Gelificazione 

Coesione / adesione 

/legami 

Capacità di legare 

acqua con legami 

idrogeno; acqua 

trattenuta nella matrice 

miofibrillare 

Interazione proteinaacqua 

con legani 

idrogeno; repulsione di 

carica per la presenza 

di ioni Na ++ e Cl - e 

fosfato 

Penetrazione di acqua 

nella matrice 

miofibrillare 

Formazione di matrice 

ordinata per estrazione 

di proteine 

miofibrillari, 

interazione proteine – 

collagene 

Gel di proteine sali / 

solubili come agenti 

leganti; interazione 

proteine-proteine nel 

surimi; gelificazione di 

proteine del collagene 

Superficie Emulsicazione Assorbimento di 

proteine su 

componenti lipidici; 

formazione membrane 

proteiche rigide in 

emulsione grassa 

Carne fresca, carni 

salamoiate per 

iniezione, marinate e 

salate 

Carni salate; carni 

salamoiate e 

massaggiate 

carni salamoiate per 

iniezione, marinate e 

salate 

Carni ristrutturate / 

ricombinate; emulsioni 

carnee (luncheon 

meats); gel proteici 

alimentari 

Carni ristrutturate / 

ricombinate; emulsioni 

carnee; analoghi di 

pesce, crostacei e 

molluschi; alimenti 

gellificati a base 

proteica 

Insaccati, emulsificati 

di carne, prodotti tipo 

wurstel o mortadelle 

Yada, Proteins in food processing, CRC press, 2004 


Proprietà 

funzionali delle 

proteine carnee e 

modo di azione 


Solubilità Molto buona 

Dispersione Molto buona 

Capacità di legare acqua Buona 

Viscosità Buona 

Stabilità al calore Debole 

Capacità schiumogene Buona 

Stailità della schiuma Buona 

Capacità emulsionante Buona 

Stabilità dell'emulsione Molto buona 

Attitudine alla gelificazione Molto buona 

Proprietà funzionali delle 

proteine allo stato nativo 


il trattamento 

tecnologico di 

produzione può 

modificare la 

struttura delle 

proteine e di 

conseguenza le 

proprietà funzionali 


Solubilità 

• E’ un'importante proprietà funzionale che 

influenza sia la formazione di schiuma che la 

formazione di emulsioni. Una bassa 

concentrazione di sali (0.1 m NaCl) è essenziale 

tra pH 4.0-5.0 per la solubilità di alcuni 

componenti proteici 

• All'interno dell'intervallo isoelettrico e in 

soluzioni a bassa concentrazione di sali le proteine 

non hanno una buona solubilità; questa migliora 

con l'aggiunta di sali o con un aumento di pH (pH 



Proprietà di idratazione 

• dipendente dalla concentrazione proteica, dal 

contenuto di sali, dal trattamento termico (che 

denatura le proteine), da interventi di idrolisi e 

dalle dimensioni delle particelle delle polveri. 

• Sieroproteine allo stato nativo e denaturato 

riescono a legare rispettivamente 0.5 e 1.2 g di 

acqua per grammo di sostanza secca 

• valore molto basso in confronto alle proteine di 

soia e ai caseinati di sodio. Il cloruro di calcio (in 

concentrazione di 0.03mol/l) migliora le capacità 



M (gH2O/100 g s.s.) 

80 

70 

60 

50 

40 

K= dM/dt 

30 

20 

10 

0 

Cinetiche idratazione 

0 5 10 15 20 

Tempo (giorni) 

0,14 0,44 0,76 0,88 0,94 0,98 

Giavedoni P., Bressa F. e Dalla Rosa M.: Proprietà funzionali di concentrati di 

siero ottenuti per ultrafiltrazione. 2: Capacità di idratazione. Il Latte, 1, 71-74, 

1995 


M finale 


M (gH2O/100 g s.s.) 

Isoterma di adsorbimento 

100 

90 

80 

70 

60 

50 

40 

30 

20 

10 

0 

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 

Attività dell'acqua 

UF 1 UF 2 

Giavedoni P., Bressa F. e Dalla Rosa M.: Proprietà funzionali di concentrati di 

siero ottenuti per ultrafiltrazione. 2: Capacità di idratazione. Il Latte, 1, 71-74, 

1995 



Capacità gelificante 

• Gel proteico riferito ad una entità visoelastica costituita di 

catene cross-linked in una struttura reticolare continua capace di 

immobilizzare una elevata quantità d’acqua 

Tracciato reometrico di proteine 

miofibrillari di fibre muscolari 

di pollo 

Yada, Proteins in food processing, CRC press, 2004 


Favorita da denaturazione 

termica e idrolisi per 

produrre polipeptidi in 

strutture lineari in grado di 

inglobare l’acqua 


Effetto idrolisi enzimatica 

• Miglioramento delle proprietà funzionali 

• Miglioramento della digeribilità 

• Maggiore possibilità di utilizzo dietetico 

• Utilizzo in formulazioni nutrizionali con 

arricchimento di amminoacidi essenziali 

• Maggiore possibilità di utilizzo di sottoprodotti 

della macellazione 

• Ingredienti per alimenti a basso costo (risk of 

poverty) 



Ricerca EU 

• KBBE.2010.2.3-03 Health-value-added food 

products for population groups at risk of poverty 

• ….. The health-value-added food products should be 

developed considering lower production costs, high 

accessibility, convenience, sensory quality, nutritional 

quality, shelf-life, and safety. 



Es: proteasi fungina su 

sottoprodotto della 

macellazione ovina 

Idrolisi enzimatica 



Criticità nell’utilizzo di 

componenti / ingredienti 

funzionali proteici 

• Aspetti normativi / autorizzazioni 

• Possibile presenza di aspetti sensoriali sgraditi 

• Disomogeità / incostanza delle materie prime 

• Componenti non proteiche 

– Dalla materia prima 

– Dal processo biochimico 

• Tendenze di mercato 

– Riduzione numero di ingredienti 

– Assenza di ingredienti semi-lavorati non disponibili al 

consumatore 



Dove operiamo: 

Campus Universitario Scienze degli Alimenti 

Corsi di Laurea in Scienze e 

Tecnologie Alimentari 

Presidente 

Prof. Marco Dalla Rosa 





BIBLIOGRAFIA : 

Giavedoni P., Bressa F. e Dalla Rosa M. 1995. Proprietà 

funzionali di concentrati di siero ottenuti per 

ultrafiltrazione. 2: Capacità di idratazione. Il Latte, 1, 

71-74. 

Bhaskar N., Modi V.K., Govindaraju K., Radha C., 

Lalitha R.G. 2007. Utilization of meat industry by 

products: Protein hydrolysate from sheep visceral mass. 

Bioresource Technology 98, 388–394. 

Ruguo Hu. 1999. Food Product Design. A computeraided 

statistical approach. Technomic Publ. Co. 

Lancaster, Penn. USA. 

Li Chan E.C.Y. 2004. in Proteins in food processing, 

Yada R.Y., ed. CRC press. 

Xiong Y.L. 2004. in Proteins in food processing, Yada 

R.Y., ed. CRC press

Proprietà funzionali degli idrolizzati proteici - Siteia

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