OBIETTIVI GENERALI

L’obiettivo generale della macrolinea è il miglioramento della sicurezza d’uso dei prodotti agroalimentari con particolare riferimento a micotossine e altri contaminanti. Le attività di ricerca di questa macrolinea sono finalizzate allo sviluppo e ottimizzazione di metodi analitici tradizionali e innovativi per la determinazione di micotossine e fitofarmaci e relativi biomarker, al monitoraggio, controllo, prevenzione e riduzione della contaminazione da micotossine in pre- e post-raccolta e alla loro caratterizzazione tossicologica. Gli obiettivi specifici nell’ambito dello “Sviluppo e ottimizzazione di metodi di analisi tradizionali e innovativi” per la determinazione di micotossine e fitofarmaci in matrici di interesse agro-alimentare e relativi biomarker nei fluidi biologici sono:

• Sintesi di mediatori sintetici (molecularly-imprinted polymers) per micotossine e fitofarmaci e individuazione di mediatori biologici (anticorpi, enzimi) da integrare in tecnologie innovative (biosensori) basate su sistemi ottici ed elettrochimici per la rivelazione specifica di micotossine e fitofarmaci applicabili nelle diverse filiere agro-alimentari;
• Messa a punto di metodi analitici innovativi per la determinazione di micotossine e fitofarmaci mediante tecnica FPIA (fluorescence polarization immunoassay);
• Messa a punto di metodi di analisi mediante gascromatografia e HPLC con rivelatore a fluorescenza e/o spettrometria di massa/massa per la determinazione di micotossine (tricoteceni, aflatossine, ocratossine, zearalenone) e fitofarmaci in prodotti agroalimentari e relativi biomarker nei fluidi biologici.

Gli obiettivi specifici nell’ambito del “Monitoraggio, controllo, prevenzione e riduzione della contaminazione da micotossine in pre- e post-raccolta” sono:

• Monitoraggio di micotossine in prodotti agroalimentari
• Studi in pre- e post-raccolta per la produzione di frumento biologico e prodotti derivati resistenti alla colonizzazione da funghi tossigeni e all’accumulo di micotossine.
• Valutazione della capacità di fungicidi, antagonisti naturali e di composti ad attività antimicrobica e/o antiossidante di inibire l’accrescimento di funghi tossigeni e la produzione di micotossine.
• Studi di tossicocinetica delle micotossine, alternativi alla sperimentazione con animali e condotti con un modello gastrointestinale computerizzato (TIM).
• Verifica della capacità di adsorbenti inerti di sequestrare le micotossine per ridurne l’assorbimento gastrointestinale utilizzando il TIM.
• Studio dell’effetto dei diversi processi di produzione/trasformazione sull’abbattimento di micotossine in alimenti.

Gli obiettivi specifici nell’ambito della “Tossicità e valutazione del rischio” sono:

• Valutazione dell’effetto immunotossico ed estrogenico di micotossine (in forma singola o in miscela) e di xenoestrogeni su linee cellulari umane del sistema immunitario e della sfera riproduttiva.
• Prove in vivo su modelli trota iridea e uova embrionate per verificare rispettivamente la tossicità sub-acuta e cronica di micotossine.

Le attività riportate per questa macrolinea sono state sviluppate nell’ambito dell’attività ordinaria e dei seguenti progetti:

• progetto europeo QLK1-1999-00996: “Controllo della contaminazione delle micotossine di Fusarium nella catena alimentare umana e animale”;
• progetto europeo QLK1-1999-00986: “Riduzione della contaminazione fungina e di micotossine durante la catena di produzione di ortaggi biologici: modello carota-Alternaria”;
• progetto europeo QLK5-CT2000-01248: “Rete tematica europea per promuovere le conoscenze sulle micotossine”;).
• progetto strategico MIUR 2.5.2000: “Sistemi innovativi per la sicurezza delle produzioni tipiche lattiero-casearie (SISPROLAT)”;
• progetto MIPAF: “Prevenzione delle contaminazioni chimiche e da micotossine nei sistemi agro-zootecnici convenzionali e biologici per la produzione di latte”;
• progetto MIUR: “Modellizzazione di un sistema integrato per la gestione della sicurezza alimentare della filiera del frumento duro (SINSIAF)”;
• contratto Syngenta Crop Protection: “Tracciabilità di micotossine nel frumento duro e tenero e nei relativi prodotti di trasformazione e analisi di ocratossina A in campioni di uva e di mosto”;
• contratto Bayer Crop Science su “Tracciabilità di micotossine nel frumento”;
• contratto VICAM Ltd, USA: “Sviluppo e validazione di metodi di analisi di micotossine”.

U.T.: Bari

OBIETTIVI
L’attività di ricerca della macrolinea “Qualità dei prodotti agro-alimentari” affronta i diversi obiettivi con metodologie proprie delle biotecnologie vegetali, della proteomica e fisiologia nutrizionale tenendo conto, da un lato, della loro sostenibilità e applicabilità e, dall’altro, delle ricerche svolte, nel settore di riferimento, dalla comunità scientifica nazionale ed internazionale.

L’Obiettivo generale del miglioramento della “Qualità degli alimenti: caratterizzazione molecolare e funzionale di proteine animali e vegetali con approccio proteomico” è stato perseguito attraverso il raggiungimento dei seguenti obiettivi specifici:

• Miglioramento dei test diagnostici di allergia alimentare, la selezione di varietà vegetali naturali ipoallergeniche e la produzione tecnologica di alimenti anallergici;
• Messa a punto di un metodo oggettivo di valutazione basato sul confronto del quadro proteico totale degli OGM e dei corrispondenti alimenti non GM anche sotto il profilo della loro possibile allergenicità;
• Identificazione e valutazione della funzionalità biologica delle proteine associate alle membrane dei globuli di grasso del latte materno, bovino ed equino (cavalla e asina). Individuazione e caratterizzazione dei principali allergeni del latte bovino. Ricerca di una valida alternativa alimentare per quei bambini che non possono essere allattati al seno e/o non possono assumere latte bovino.

Obiettivo generale delle “Biotecnologie vegetali: miglioramento della qualità e della difesa di piante agronomicamente importanti” è stato il miglioramento della qualità degli alimenti di origine vegetale attraverso lo studio di geni ed enzimi coinvolti nel determinare le caratteristiche organolettiche, salutistiche e di resistenza a patogeni nelle specie vegetali di interesse (pomodoro, fragola, mandorlo e nocciolo). Tale obiettivo è stato perseguito attraverso il raggiungimento dei seguenti obiettivi specifici:

• Produzione di “alimenti funzionali” destinati alla prevenzione di patologie correlate all’alimentazione. In particolare, scopo di questa attività è l’induzione della sintesi di nuove molecole antiossidanti della famiglia degli stilbeni, in pomodoro, mediante interventi sul metabolismo dei flavonoidi;
• Caratterizzazione biochimica e molecolare di lipossigenasi vegetali ed altri enzimi della stessa via metabolica (idroperossido liasi) coinvolti nella produzione di molecole volatili che sono componenti aromatiche prodotte durante la maturazione di fragola, mandorlo e nocciolo;
• Produzione di lipossigenasi ed idroperossido liasi ricombinanti e la verifica della possibilità di produrre aromi naturali mediante l’utilizzo di tali enzimi ricombinanti;
• Identificazione di proteine differentemente espresse durante il processo di maturazione dei frutti (analisi proteomica);
• Definizione del ruolo svolto dalle ossilipine nella risposta della pianta a patogeni e la verifica della possibilità di incrementare i livelli di resistenza delle piante modificando i livelli di espressione di alcuni geni della via biosintetica delle lipossigenasi.
• Caratterizzazione molecolare del processo di maturazione in fragolina di bosco (Fragaria vesca L.) e fragola commerciale (Fragaria x ananassa Duch.) mediante analisi AFLP del cDNA ottenuto da frutti raccolti a diversi stadi di maturazione. Individuazione e caratterizzazione di target molecolari caratteristici degli stadi di maturazione e delle varietà analizzate

L’obiettivo generale della “Bio-fabbrica: produzione di molecole di origine vegetale di interesse agro-industriale, nutrizionale e farmacologico” si è concentrata in particolare modo sulle biomolecole antiossidanti utili nell’alimentazione ed è stata perseguito attraverso il raggiungimento dei seguenti obiettivi specifici:

• messa a punto di un processo innovativo per la produzione di licopene da pomodoro che utilizza un gas inerte (anidride carbonica allo stato supercritico) in sostituzione di solventi organici che risultano essere tossici per l’organismo umano;
• selezione da cultivar italiane di mandorlo con elevato contenuto in tocoferoli allo scopo di acquisire conoscenze utili per la produzione di olio di mandorla contenente tocoferolo;
• ottimizzazione di un sistema di produzione in vitro di alfa-tocoferolo (vitamina E) da colture cellulari in sospensione di girasole (Helianthus annuus L.);
• studio dei passaggi chiave della via biosintetica dei tocoferoli attraverso analisi molecolari nelle cellule di girasole in attiva sintesi;
• messa a punto di un sistema di produzione in vitro di antocianine da calli e colture cellulari di ciliegio acido. Individuazione dei diversi fattori (nutrienti, fitoregolatori, luce) che inducono la biosintesi di antocianine in vitro in calli e colture cellulari di ciliegio acido.

L’Obiettivo generale del miglioramento della “Qualità di alimenti destinati agli animali e dei prodotti derivati” è stato perseguito attraverso il raggiungimento dei seguenti obiettivi specifici:

• Individuazione di specie foraggere e di modalità di conservazione che consentano il reperimento in azienda di proteine ad elevato valore nutrizionale, da utilizzarsi nell’alimentazione dei ruminanti, in alternativa a fonti proteiche di origine animale;
• Caratterizzazione della composizione in acidi grassi dei prato-pascoli delle vallate alpine e degli omologhi insilati in rotoballe fasciate; caratterizzazione della frazione lipidica e dei componenti dell’aroma del latte e dei formaggi alpini; l’individuazione di eventuali “marker geografici tipici” (acidi grassi ramificati, monoterpeni e sesquiterpeni) in grado di certificare la provenienza geografica dei prodotti caseari DOP. Applicazione della tecnica NIRS per la caratterizzazione della componente lipidica di formaggi prodotti in inverno e in estate in ambiente alpino;
• Valutazione del possibile impiego di sottoprodotti dell’industria agroalimentare nell’alimentazione dei cavalli;
• Valutazione della composizione chimica di sorgenti di nutrienti per un potenziale uso nelle formulazioni per pesci di interesse commerciale;Confronto dell’efficacia di diete a base di materie prime vegetali per pesci di acque dolci, fredde e calde, e per pesci di mare.

Le ricerche sono state svolte nell’ambito delle attività ordinaria e dei seguenti progetti:

• Food Allergy Risk Evaluation based on improved Diagnosis, Allergens and test methods” (contratto CE QLK4 2001-00301, FAREDAT);
• Messa a punto di un modello metodologico per la produzione e la valutazione di prodotti alimentari ipoallergenici (MIUR – Progetto Strategico legge 449/97);
• Valutazione dell’ipoallergenicità e del valore nutrizionale di alimenti a base di latte equino (Convenzione con la Fondazione per le Biotecnologie di Torino);
• Sviluppo di metodi per la caratterizzazione della frazione proteica in vegetali di interesse alimentare (Convenzione biennale con l’Università di Parma);
• Amine bioattive nei vini (progetto COFIN Università di Torino, Dip. di Biologia Animale e dell’Uomo);
• Caratterizzazione strutturale di alcuni componenti della famiglia delle Lipocaline (progetto COFIN Università di Torino, Dip. di Biologia Animale e dell’Uomo);
• Il deterioramento aerobico degli insilati con particolare riferimento al silomais. Indagine sulla situazione aziendale territoriale, comprendente gli effetti sulla qualità degli insilati, del latte e dei prodotti caseari e le modalità di prevenzione (Progetto della Regione Piemonte);
• Realizzazione del fieno-silo per valorizzare le risorse prative alpine: utilizzo nella produzione di latte biologico e nella caseificazione di formaggi DOP e di qualità in montagna (progetto della Regione Piemonte);
• Valutazione biologica e produttiva nell’ottimizzazione della redditività dell’allevamento di storioni (Progetto MiPAF);
• Effetto di fonti lipidiche vegetali sulle prestazioni produttive, caratteristiche corporee, qualità della parte edule in acipenseridi e salmonidi. (Progetto MiPAF);
• Sviluppo di tecnologie innovativee di processi biotecnologici in condizioni controllate nel settore delle colture vegetali “-( Cluster 5 -MURST) ;
• Establishing a universal system for detection of Kunitz-type proteinase inhibitor genes in potato (Fondi Nato-Russia collaborative linkage grants JSTC.RCLG.980102);
• Studio di geni di interesse biomedico e agroalimentare” – (Cluster MURST);
• Valorizzazione di ecotipi italiani di fragolina di bosco ( Fragaria vesca L. ) mediante analisi genetica e molecolare dell’aroma (Programma”SCRIGNO” fondo FISR);
• Produzione di Licopene con sistemi innovativi” (fondi MIUR).

U.T.: Bari

U.T.: Bari

OBIETTIVI GENERALI
Le ricerche svolte in questa macrolinea sono organizzate in due principali linee di ricerca, Micologia agro-alimentare e Bioprodotti microbici per un’agricoltura a basso impatto ambientale
L’obiettivo generale della linea di ricerca “Micologia agro-alimentare” consiste nella identificazione, prevenzione e controllo dei funghi tossigeni (produttori di micotossine) nelle diverse filiere agro-alimentari di maggiore interesse per l’Italia meridionale (cerealicola, viti-vinicola e ortofrutticola) e viene perseguito attraverso i seguenti obiettivi specifici:

• Valutazione del rischio tossicologico nelle principali matrici alimentari. Tale obiettivo è perseguito monitorando la presenza di funghi tossigeni sulle principali colture cerealicole (mais, grano, riso) ed altre di interesse agro-alimentare al fine di individuare la potenzialità di contaminazioni da micotossine nei rispettivi prodotti alimentari. Sviluppo di metodi diagnostici specifici e semplici per la diagnosi precoce degli agenti infettivi e tossigeni delle colture agrarie e delle derrate alimentari.
• Caratterizzazione molecolare di specie tossigene mediante applicazione di tecniche di sequenziamento di regioni variabili del DNA ribosomiale, e l’analisi dei polimorfismi di restrizione e amplificazione randomizzata del DNA totale.
• Isolamento e caratterizzazione di sequenze di DNA specifiche di funghi tossigeni per la caratterizzazione e il riconoscimento di isolati di Fusarium , Penicillium e Aspergillus produttori e non di metaboliti tossici;
• Messa a punto di un sensore ottico a DNA e la costruzione di DNA array per la rilevazione di funghi tossigeni lungo la filiera del frumento duro.
• Sviluppo di diversi saggi di PCR per la diagnosi precoce in matrice alimentare di funghi tossigeni e uso di sonde TaqMan per la realizzazione di esperimenti di real time PCR su matrice alimentare quali: grano, mais, caffé, bacche d’uva, mosto.
• Ampliamento della collezione fungina ITEM e sviluppo di una banca dati. La disponibilità di una collezione di micromiceti produttori di metaboliti bioattivi, oltre a costituire un’importante riserva di biodiversità microbica, offre la possibilità di numerose potenziali applicazioni biotecnologiche. Tale obiettivo è perseguito attraverso l’isolamento di ceppi fungini dalle piante di interesse agrario e dai prodotti alimentari e deposito nella collezione ITEM di ceppi rappresentativi dello popolazioni isolate recanti caratteristiche tossigene e biologiche più interessanti.

L’obiettivo generale della linea di ricerca “Bioprodotti microbici per un’agricoltura a basso impatto ambientale” è sviluppare conoscenze scientifiche, materiali e tecnologie relative all’impiego di microrganismi utili per il miglioramento della sanità e della qualità delle produzioni agroindustriali, per l’ottenimento di prodotti ad altro valore aggiunto quali quelli da agricoltura biologica, e per la riduzione dell’impatto ambientale delle attività agricole e del rischio ad esso connesso e viene perseguito attraverso i seguenti obiettivi: Sviluppo di biofitofarmaci (antagonisti, micoerbicidi, bioinsetticidi) e biofertilizzanti per un’agricoltura a basso impatto ambientale. L’obiettivo viene perseguito attraverso vari obiettivi specifici quali:

• isolamento e caratterizzazione di funghi e batteri potenzialmente utili per la lotta biologica e integrata contro agenti biotici di avversità delle piante agrarie e di prodotti agricoli in pre- e post raccolta o come biofertilizzanti;
• la messa a punto di metodi per la loro formulazione e applicazione;
• l’impiego di sostanze naturali di origine microbica nella lotta contro agenti fitopatogeni e micotossigeni in pre- e post-raccolta e contro le erbe infestanti.

Studio dei meccanismi d’azione dei microrganismi utili come biofitofarmaci e/o biofertilizzanti e dei loro determinanti molecolari (metaboliti secondari e primari e loro geni). L’obiettivo viene perseguito attraverso vari obiettivi specifici quali:

• Identificazione, caratterizzazione e studio dell’espressione di geni coinvolti nella sintesi di metaboliti microbici primari o secondari aventi un ruolo nel meccanismo d’azione dei biofitofarmaci e dei biofertilizzanti
• studio delle interazioni fisiologiche e molecolari pianta-microrganismo utile-patogeno: analisi dell’espressione di geni e della produzione di enzimi da parte della pianta in risposta ai bioinoculanti; c) valutazione della IGR indotta da batteri produttori di fitormoni (auxine e citochinine) anche in combinazione con microrganismi usati come agenti di controllo biologico per valutare eventuali effetti sinergici.
• Valutazione del rischio nel rilascio nell’ambiente di funghi e batteri utili come biofitofarmaci e/o biofertilizzanti.

Le ricerche sono state svolte nell’ambito dell’attività ordinaria e dei seguenti progetti:

• Progetto su “Funghi antagonisti e loro metaboliti utili per il controllo biologico di funghi fitopatogeni” (MIUR – Piano MAIA Cluster 6+7, Prog.1.1, Workpackage 1, 2, 3, 4).
• Progetto su “Studio dei meccanismi molecolari in diversi sistemi pianta-patogeno” (Progetto MURST – Piano LAG).
• Progetto su “Modelizzazione di un sistema integrato per la gestione della sicurezza alimentare della filiera del frumento duro” (SINSIAF) (MIUR – Progetto PON)” Attività 3.1/3.2
• Progetto su “Fusarium tossigeni e controllo biologico” (Progetto bilaterale CNR/SAV, Slovacchia)
• Progetto su “Diagnosi precoce di specie tossigene di Fusarium e di funghi ocratossigeni in prodotti vegetali” (Progetto UE: Quality of Life-QLK1-1999-01380).
• Progetto su “Valutazione del rischio e gestione integrata dell’ocratossina A (OTA) nell’uva e nel vino” (Progetto UE QLK1-CT-2001-01761).
• Progetto su “Sostenibilità, sicurezza dei prodotti e qualità nei cereali: sviluppo di nuovi modelli quantitativi per l’individuazione del rischio per le specie micotossigene dei Fusarium” (Progetto UE: QLk5-CT-2000-01517)
• Progetto su “Determinazione del rischio nell’impiego di microrganismi fungini in lotta biologica” (EU QLK1-CT2001-01391).

U.T.: Bari