CHE FINE HANNO FATTO I FATTORI NON IDENTIFICATI DI CRESCITA ( UGF)?

di GIANLUIGI MAZZOLARI 

Capita che la casualità ti faccia ritrovare una tua vecchia dispensa di zootecnica e non resisti dallo sfogliarla, arrivi ai Fattori non Identificati di Crescita (UGF - Unidentified Growth Factors) e si riaccende l’interesse che ti affascinava. Ti stimola collocare nelle caselle vuote di allora le conoscenze di oggi, chiudi la pagina ma non l’argomento e realizzi di augurare lunga vita agli UGF, considerato che, ritenerne superato il concetto in nome del sapere, oscurerebbe quella zona epistemologica di frontiera che alimenta la curiosità scientifica.

Gli UGF non rappresentano una categoria definita ma un indicatore dei limiti temporanei della conoscenza scientifica e utile strumento di comunicazione in attesa della definitiva loro identità biologica. Se ne ritrovano le prime tracce agli albori del XX secolo, quali “fattori alimentari accessori / accessory food factors”, successivamente identificati e denominati vitamine¹. È nella seconda metà del secolo, con lo sviluppo delle scienze nutrizionali, che si moltiplicano le citazioni degli effetti positivi di taluni componenti, con le pur prevedibili tentazioni di forzature a scopo commerciale, di volta in volta indicati come fattore uovo, fattore erba, fattore carne, fattore pesce e altri ancora² e, successivamente, sostanzialmente ricondotti agli apporti amminoacidico-vitaminico-enzimatico dell’alimentazione.

Il fattore fermentazione

Ma è altro ad aver attirato il maggior interesse ed è il “fattore fermentazione” che, ancora oggi, ben distante dalla sua definitiva omologazione, consacra lieviti e batteri, ancorché separati dalla nostra specie da alcuni miliardi di anni di evoluzione, come i nostri più strategici alleati. I processi fermentativi hanno accompagnato (in)consapevolmente la vita sul pianeta da sempre, come testimoniato, ad esempio, dall’etanolo che, sviluppandosi nei frutti fermentati, rende gli stessi particolarmente ricercati da molte specie che si sono evolute al suo utilizzo³ ed ancora, la produzione di pane lievitato che, sorprendentemente, sembra aver preceduto quella del pane azzimo per la semplice ragione insita nella definizione stessa di fermentazione il cui opposto è putrefazione⁴. Tutt’ora, sia in umana che in zootecnia, il ricorso alla fermentazione per la conservazione e il miglioramento degli alimenti è pratica diffusa, con limitate eccezioni quali ad esempio il disciplinare Parmigiano Reggiano che vieta, con motivazioni legate al contesto, l’impiego di foraggi insilati. Una nuova frontiera, al nome di “fermentazione di precisione”, che ha già permesso di produrre, fra altri, insulina e chimosina (caglio) evitandone l’estrazione da organi animali, prevede di replicare svariati alimenti, dal latte alle uova e non solo, inserendosi in un filone parallelo ai prodotti alimentari a base cellulare (ex carne coltivata). 

Sono progetti che vedono l’Italia assente, memore solo dei tempi in cui l’industria della fermentazione viveva anni migliori, coincidenti cronologicamente all’emergere degli UGF: acido citrico (da Aspergillus niger), lisina e acido glutammico (da Corynebacterium glutamicum), in produzione fino agli anni ‘80-90 del secolo scorso, residuavano importanti quantità di sottoprodotti (microrganismi esausti e brodi di fermentazione) valorizzati in alimentazione animale. 

Ma l’apogeo è stato la produzione di antibiotici. L’Italia, grazie alla presenza di grandi industrie farmaceutiche, è stata uno dei principali produttori europei di antibiotici da fermentazione quali Tetracicline, Penicilline, Eritromicina, Streptomicina, ecc. Una quota importante di queste produzioni era impiegata nel settore zootecnico, non solo a scopo terapeutico ma anche come promotore di crescita e profilassi di massa (esempio classico rimane ossitetraciclina e clortetraciclina nei mangimi medicati). A valle della produzione principale residuavano i miceli della fermentazione, ricchi di proteine che, da rifiuto, hanno trovato nuova vita anche se, in questo caso, grazie più alla presenza di piccole quantità residue di antibiotico e suoi epimeri che nel nome degli UGF. 

La presa di coscienza dell’antibiotico-resistenza che ha portato alle prime limitazioni d’uso alla fine degli anni ’90 e alla definitiva proibizione nell’utilizzo alimentare animale nel 2006⁵, complici il cambiamento del modello industriale da fermentatori multi-prodotto a produzioni biotecnologicamente avanzate e le problematiche ambientali, hanno gradualmente portato al declino della produzione antibiotica in Italia e in Europa, con la delocalizzazione in Asia.

Da Antibiotico a Probiotico

Il reset dell’antibiotico-(ab)uso e la sua collocazione negli archivi dell’archeologia nutrizionale hanno comportato lo sviluppo di strategie alternative che vedono la loro sintesi nella modifica del paradigma biotico, da “anti” a “pro”. Nuovi criteri scaturiscono dai princìpi che l’etimologia “Eubiotica” racchiude e che sta a indicare l’insieme di regole utili a vivere in maniera sana e all’interno delle quali i microrganismi svolgono una funzione non esaustiva ma predominante⁶. Si affermano, tra le tante incerte proposte via via lanciate, quattro nuove terminologie identificative delle rispettive funzionalità, composte dalla matrice comune “biotico” preceduto da “Pre-Pro-Sim-Post”. Fra queste la più citata è indubitabilmente “Probiotico”, nella peculiarità di essere caratterizzato da microrganismi vivi (PUBMED riporta 60.000 pubblicazioni negli ultimi 25 anni di cui la metà negli ultimi 5), le cui tante sfaccettature funzionali generano dibattito nella contrapposizione fra percezione comune, estremamente positiva, e attestazione scientifica non unanime⁷. Con l’intento di porre basi solide di conoscenza nascono quattro “consensus document” della comunità scientifica sulle definizioni e ambiti applicativi di ciascuna delle categorie di “Probiotico, Prebiotico, Simbiotico e Postbiotico” ⁸ ed è in particolare quest’ultimo che sembra riallacciare un filo nostalgico con gli UGF.

Le divergenze scientifiche su “Probiotico” si sono riflesse, in umana, nell’assenza di regolamentazione UE, inceppata sull’asticella di separazione fra nutrizione e salute, con la conseguenza che il termine “Probiotico” è ammesso, con escamotage interpretativi e regole alla comunicazione, in un numero limitato di paesi, fra cui l’Italia⁹. Per tale ragione in zootecnia, pur essendo i microrganismi vivi saldamente regolamentati a livello UE¹⁰ ma in assenza di alcuna citazione del termine “Probiotico”, evocare tale termine quale identitario della funzione (ad es. probiotici in alimentazione zootecnica), al di là della sua ricercata referenzialità, solleva dubbi di correttezza regolatoria.

Da Probiotico a Postbiotico

È recente in letteratura, ma datata nella pratica, la contrapposizione in termini di efficacia fra impiego di microrganismi vivi e morti in alimentazione animale. In realtà, a deciderne l’utilizzo su larga scala, è sempre stata più la convenienza della convinzione, vedi ad esempio i residui lattiero-caseari, della birra, di distilleria, degli zuccherifici, ecc., utilizzati in forma umida (microrganismi vivi) oppure essiccati (microrganismi morti) secondo disponibilità stagionale o logistica. La storia degli UGF depone per testimonianze di efficacia a prescindere se vivi o morti, e a tutt’oggi raramente si entra nel dettaglio fra cellule morte e inattive, entrambi sinonimi usati in contrapposizione a cellule vive, ma nella condizione che l’inattivazione, non garantendo la morte, offre presumibili risvolti positivi in termini di biodisponibilit๹. Inoltre, un aspetto sistematicamente trascurato, è la presenza inevitabile di cellule morte e/o danneggiate in ogni coltura cellulare con relativa loro influenza sulle performances attribuite alle cellule vive¹². Mentre il concetto degli effetti benefici degli alimenti fermentati esiste da tempo (UGF-fattore fermentazione), la loro ricerca come attributo specifico dei microrganismi morti è recente, degli ultimi due decenni, ed è sfociata nella definizione di “Postbiotico”. La quale definizione nasce dalle constatazioni che un microrganismo morto può esercitare molte delle funzioni attribuite allo stesso microrganismo vivo e si è evoluta nell’attribuire, in un primo tempo, le prerogative postbiotiche ai microrganismi già riconosciuti probiotici, per poi confluire nel concetto che non necessariamente un postbiotico deve essere un ex probiotico.

Se il decisore legislativo necessita, come necessita, di definizioni e concetti scientificamente supportati per operare, al momento parrebbe disporne. In attesa, le attribuzioni comunicative possono solo commisurarsi alla rispondenza scientifica, e già non è poco, o essere espressione di vanto autoreferenziale, in modo non molto dissimile da quanto già accadeva, perché no, agli UGF!

Note e riferimenti

1. (…) Nel 1912 Hopkins pubblicò il lavoro per il quale è meglio conosciuto, dimostrando in una serie di esperimenti di alimentazione animale che le diete costituite da proteine pure, carboidrati, grassi, minerali e acqua non riescono a sostenere la crescita animale. Questo lo ha portato a suggerire l'esistenza in diete normali di piccole quantità di sostanze ancora non identificate che sono essenziali per la crescita e la sopravvivenza degli animali. Queste sostanze ipotetiche che ha chiamato "fattori alimentari accessori", in seguito sono state ribattezzate vitamine. È stato questo lavoro che ha portato (insieme a Christiaan Eijkman) al premio Nobel per la fisiologia e la medicina del 1929.

          Hopkins FG. Feeding experiments illustrating the importance of accessory factors in normal                        dietaries. J Physiol.

          1912 Jul 15;44(5-6):425-60.

        https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC1512834/?page=2#supplementary-material1

2. (…) Occorre far presente, anche se la considerazione è intuitiva, che trattandosi di fattori ignoti o non identificati, non soltanto non vi è conoscenza certa sulle loro, caratteristiche costitutive, ma nemmeno si è in grado di valutare la portata pratica. Si tratta cioè di fattori dei quali si postula l’esistenza per spiegare la particolare efficacia di taluni componenti grezzi delle comuni miscele per il bestiame, efficacia non spiegabile in base soltanto al loro contenuto in principi nutritivi noti.

L’argomento dovrebbe essere di rigorosa pertinenza degli sperimentatori qualificati e restare nell’ambito dei laboratori di indagine finché non ne sia chiarita essenza, origine e composizione. Purtroppo, anche in questo come in altri casi analoghi, lo sfruttamento commerciale non ha creduto di attendere una più chiara realizzazione scientifica, preferendo trarre immediato vantaggio dall’interesse e dalla novità di questi problemi, naturalmente a tutto danno sia del consumatore che della stessa indagine scientifica.

Piccioni M. (1968). Dizionario degli alimenti per il bestiame, 3. ed., Edizioni agricole, 170-172.

3 (…) la predilezione per l’alcol è un adattamento evolutivo, l’odore della frutta in fase di fermentazione ha permesso ai primi antenati delle scimmie e agli esseri umani di trovare fonti di frutta nascoste sugli alberi. Gli enzimi che permettono alle scimmie e agli esseri umani di elaborare l’alcol in modo più efficiente si sono probabilmente evoluti quando i nostri antenati cominciarono a passare più tempo a terra, dove di frutta surmatura e fermentata se ne trovava con maggior prevalenza.

https://www.georgofili.info/contenuti/perch-beviamo-vino-e-la-teoria-della-scimmia-ubriaca/18004

4 (…) a) Un alimento dei neonati e degli infanti ancora privi di dentatura, integrativo dell’allattamento, era, come lo è tuttora presso le popolazioni primitive di tutti i continenti, il biascicaticcio di cereali, cioè grani masticati e rigurgitati. (…) b) Ma i neonati raramente mangiano tutta la pappa e poiché le civiltà preistoriche come quelle attuali del terzo mondo differivano dalle attuali civiltà dei consumi, la pappa che non era mangiata subito, veniva conservata. Bisogna tener presente che la ptialina (l’enzima contenuto nella saliva) scinde l’amido, polisaccaride insolubile dei cereali, in zuccheri semplici, solubili, fermentescibili e poiché l’ambiente, in particolare il pulviscolo atmosferico e la superficie di frutti e spighe, sono pervasi da saccaromiceti, batteri lattici ed altri agenti della fermentazione, la pappa conservata in breve tempo, nel clima subtropicale del Mediterraneo, rapidamente iniziava appunto a fermentare. Cioè la pappa «lievitava», in quanto si formavano nell’impasto bolle di biossido di carbonio. Processo questo di ieri, ma che frequentemente si ripete ancor oggi. (…) c) Per bloccare la fermentazione e impedire la degradazione della pappa, cioè dell’impasto, il mezzo più istintivo ed immediato era la cottura. Questa poteva aver luogo anche prima che venissero inventati i recipienti ceramici, perché anche negli otri in pelle o di vescica d’animale in uso dal Paleolitico si poteva cuocere, inserendo nella pappa pietre roventi. Più semplicemente, secondo un uso tuttora praticato dai Beduini, si poneva della pappa densa o della pasta, in ogni caso fermentate, direttamente sulle braci semispente o sulle pietre roventi. Ecco quindi che le pappe fermentate (che minacciavano di imputridire), lievitate, cotte, costituirono il primo pane. Non è vero quindi che il pane azimo ha preceduto il pane lievitato, ma è vero l’opposto, in quanto il primo esigeva particolari accorgimenti (la cottura immediata della pappa ad impasto appena fatto). Il pane azimo, la galletta hanno preceduto il lievitato solo se si considera pane, almeno in nuce, la spiga immatura abbrustolita

Forni, G., Marcone, A. (2001). Storia dell’agricoltura italiana. L’età antica. 1) Preistoria. Accademia dei Georgofili, 50–56

https://www.storiaagricoltura.it/contenuti/let-antica-preistoria/1927

5 REGOLAMENTO (CE) N. 1831/2003 DEL PARLAMENTO EUROPEO E DEL CONSIGLIO del 22 settembre 2003 sugli additivi destinati all'alimentazione animale

         Articolo 11 comma 2:

In deroga al disposto dell'articolo 10 e fatto salvo l'articolo 13, gli antibiotici, diversi dai coccidiostatici e dagli istomonostatici, possono essere immessi sul mercato e utilizzati come additivi per mangimi solo fino al 31 dicembre 2005; a partire dal 1o gennaio 2006 le sostanze in questione sono cancellate dal registro.

https://eur-lex.europa.eu/legal-content/IT/TXT/PDF/?uri=CELEX:32003R1831

6 Categorie di Eubiotici:

         Prebiotici: Inulina, FOS, MOS, GOS

Probiotici: Lactobacillus, Bifidobacterium, Bacillus, Streptococco

Acidi Organici: Acido acetico, Acido Lattico, Acido fumarico, Acido Formico, Acido propionico.

Oli essenziali

Enzimi Esogeni: Amilasi, Proteasi, Fitasi, Xilanasi, ß- glucanasi

https://.gminsights.com/industry-analysis/eubiotics-market?gclid=CjwKCAjwwr6wBhBcEiwAfMEQs2Wl1NZjPcEgtkKKm1dQmu5_ARuAn3eVRZAyp7SESJ8Fao3ygWds2BoCvQ0QAvD_BwE

7 (…) I microrganismi possiedono un ampio arsenale di fattori ostili, in grado di sopprimere o distruggere i meccanismi vitali dell'ospite eucariote a loro vantaggio. I probiotici sono parte integrante del regno dei procarioti con sistemi evolutivi, che si sono conservati, di auto-sopravvivenza in ambienti ex vivo e in vivo, soprattutto nella nicchia ecologica sovrappopolata, estremamente competitiva, dura e aspra dell’intestino. L’ingestione di batteri probiotici crea una lotta di sopravvivenza tra il microbiota nativo e i nuovi probiotici al fine di sopravvivere.

Lerner A, Shoenfeld Y, Matthias T.(2019). Probiotics: If It Does Not Help It Does Not Do Any Harm. Really? Microorganisms. 7(4),104. https://doi.org/10.3390/microorganisms7040104

(ndr) Non tutti i probiotici sono procarioti: pur essendo i più studiati e maggiormente utilizzati sia in umana che negli animali (Bifidobacterium e Lactobacillus oltre a Streptococcus, Bacillus, Enterococcus, ecc) vi rientrano anche i lieviti, quindi eucarioti (Saccharomyces e Kluyveromyces).

8 (…) Definizione di Probiotico: “microrganismi vivi che, quando somministrati in quantità adeguate, conferiscono un beneficio per la salute all’ospite”.

ISAPP consensus statement, 2014

Hill C, Guarner F, Reid G, Gibson GR, Merenstein DJ, Pot B, Morelli L, Canani RB, Flint HJ, Salminen S, Calder PC, Sanders ME. Expert consensus document. The International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics consensus statement on the scope and appropriate use of the term probiotic. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2014 Aug;11(8):506-14. doi: 10.1038/nrgastro.2014.66

(…) Definizione di Prebiotico: “un substrato che viene selettivamente utilizzato dai microrganismi ospiti che conferiscono un beneficio per la salute”. Questa definizione espande il concetto di prebiotici per includere eventualmente sostanze non carboidrati, applicazioni a siti del corpo diversi dal tratto gastrointestinale e diverse categorie diverse dal cibo.

ISAPP consensus statement, 2017

Gibson GR, Hutkins R, Sanders ME, Prescott SL, Reimer RA, Salminen SJ, Scott K, Stanton C, Swanson KS, Cani PD, Verbeke K, Reid G. Expert consensus document: The International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics (ISAPP) consensus statement on the definition and scope of prebiotics. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2017 Aug;14(8):491-502. doi: 10.1038/nrgastro.2017.75 .

(…) Definizione di simbiotico: “una miscela comprendente microrganismi vivi e substrato selettivamente utilizzato dai microrganismi ospiti che conferisce un beneficio per la salute all’ospite”.

(…) Definizione di simbiotico sinergico: “è un sinbiotico per il quale il substrato è progettato per essere utilizzato selettivamente dai microrganismi co-somministrati”

ISAPP consensus statement, 2020

Swanson, K.S., Gibson, G.R., Hutkins, R. et al. The International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics (ISAPP) consensus statement on the definition and scope of synbiotics. Nat Rev Gastroenterol Hepatol 17, 687–701 (2020). https://doi.org/10.1038/s41575-020-0344-2

(…) Definizione di postbiotico: “preparazione di microrganismi inanimati e/o dei loro componenti che conferisce un beneficio per la salute all’ospite”. I postbiotici efficaci devono contenere cellule microbiche inattivate o componenti cellulari, con o senza metaboliti, che contribuiscono a benefici per la salute osservati.

ISAPP consensus statement, 2021

Salminen, S., Collado, M.C., Endo, A. et al. The International Scientific Association of Probiotics and Prebiotics (ISAPP) consensus statement on the definition and scope of postbiotics. Nat Rev Gastroenterol Hepatol 18, 649–667 (2021). https://doi.org/10.1038/s41575-021-00440-6

9 (…) L’EFSA, nella valutazione dei claims da autorizzare ai sensi del Regolamento (CE) 1924/2006, sostiene che “incrementare il numero di un qualsiasi gruppo di batteri” come “aumentare i livelli di microflora benefica” non siano in sé effetti benefici sulla salute. (…) Ribadendo la validità e la proporzionalità dell’approccio italiano ai probiotici per il riconoscimento della loro “efficacia” in senso fisiologico, si prende comunque atto che l’indicazione di un probiotico per il riequilibrio della flora intestinale, alle condizioni delle presenti linee guida, non risulta essere un claim sulla salute autorizzabile ai sensi dell’articolo 13.5 del Regolamento (CE) 1924/2006.

https://www.salute.gov.it/new/sites/default/files/imported/C_17_pubblicazioni_1016_allegato.pdf

10 REGOLAMENTO (CE) N. 1831/2003 DEL PARLAMENTO EUROPEO E DEL CONSIGLIO del 22 settembre 2003 sugli additivi destinati all'alimentazione animale.

         ALLEGATO I - GRUPPI DI ADDITIVI –

4. Della categoria «additivi zootecnici» fanno parte i seguenti gruppi funzionali:

a) promotori della digestione: sostanze che, se somministrate agli animali, aumentano la digeribilità della loro dieta

agendo su determinate materie prime per mangimi;

b) stabilizzatori della flora intestinale: micro-organismi o altre sostanze chimicamente definite che, se somministrati agli animali, esercitano un effetto positivo sulla flora intestinale

https://eur-lex.europa.eu/legal-content/IT/TXT/PDF/?uri=CELEX:32003R1831&from=EN

11 (…) L’inattivazione non garantisce necessariamente la loro morte: le cellule potrebbero essere vive, ma non attive. In altre parole, la cellula potrebbe trovarsi in VBNC (Viable But Non Culturable), ossia stato metabolicamente attivo ma incapace di riprodursi, in cui si trova in risposta a situazioni di stress determinate da condizioni ambientali, come la mancanza di nutrienti o l’aumento della temperatura, alle quali reagisce con una serie di cambiamenti morfologici e fisiologici finalizzati a sopravvivere a tali condizioni avverse.

Bovo R. Caratteristiche microbiologiche dei Probiotici e ruolo sulla salute umana. Corso di laurea in Scienze e Tecnologie alimentari. Anno accademico 2021-2022, p. 16.

https://thesis.unipd.it/retrieve/d9a4d9c0-00f4-4422-b77f-6c30efff595a/Bovo_Rachele.pdf

12 (…) I produttori di prodotti probiotici sono legalmente tenuti a indicare sull'etichetta solo il numero minimo di microrganismi vitali al termine della durata di conservazione espressa come unità formanti colonia (CFU). Le specifiche dell'etichetta, tuttavia, descrivono solo una frazione del contenuto microbiologico effettivo di una formulazione probiotica. Questo documento descrive i componenti microbiologici di un prodotto probiotico che non sono menzionati sull'etichetta, come il numero effettivo di CFU, la presenza di cellule vitali che non possono generare colonie su piastre di agar e l'abbondanza di cellule morte. Queste frazioni microbiche “nascoste” nei prodotti probiotici, la cui abbondanza può cambiare durante la durata di conservazione, possono promuovere risposte biologiche nell’ospite.

Fiore, W., Arioli, S., Guglielmetti S. (2020). The Neglected Microbial Components of Commercial Probiotic Formulations. Microorganisms, 8, 1177.

https://doi.org/10.3390/microorganisms8081177

GIANLUIGI MAZZOLARI

Agronomo, laureato in Scienze Agrarie presso l'UCSC di Piacenza. Ha percorso la propria carriera professionale presso aziende multinazionali nel settore alimentare. Ora esercita attività di consulenza agro-alimentare.