QUALITÀ DELLE PIANTE OFFICINALI IN FUNZIONE DEGLI AMBIENTI CLIMATICI

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1 QUALITÀ DELLE PIANTE OFFICINALI IN FUNZIONE DEGLI AMBIENTI Dottore forestale S.G. Sandrini CLIMATICI DAAPV-UNIPD Associazione HerbaneCamune

2 DEFINIZIONE I vegetali che contengono, in uno o più dei suoi organi, sostanze che possono essere utilizzate a fini terapeutici sono definiti piante officinali (OMS).

3 INTRODUZIONE SETTORI COMUNI DI IMPIEGO coloranti (indaco); aromi (vanillina, senape); profumi (rosa, lavanda); stimolanti (caffeina, nicotina, efedrina);

4 INTRODUZIONE SETTORI COMUNI DI IMPIEGO allucinogeni (morfina, cocaina, mescalina); insetticidi (nicotina, pietrina, thujone); veleni (stricnine, aconitine); agenti terapeutici (atropine, chinine, codeina).

5 INTRODUZIONE MERCATO EUROPEO (numerose specie) 20 % Raccolta spontanea 80 % Prodotto coltivato Sul mercato italiano principalmente si trova prodotto estero.

6 PRODOTTO RICHIESTO Sicuro; Omogeneo; Standardizzato. INTRODUZIONE QUALITÀ

7 INTRODUZIONE VISTI I SETTORI D IMPIEGO... Prodotto salutare; Prodotto erboristico; Farmaco; Cosmetico; Alimento.

8 INTRODUZIONE La qualità che cos è? Grossista/Consumatore = Qualità visiva Farmacista = Farmacopea Industria chimica = Differenti molecole

9 SCOPO QUALITÀ DELLE PIANTE OFFICINALI IN FUNZIONE DEGLI AMBIENTI CLIMATICI Produrre quanto richiesto dal mercato

10 AMBIENTI CLIMATICI MODIFICATI DALLA TECNICA COLTURALE

11 CLIMA (radiazione solare, precipitazione, temperatura dell aria, umidità, vento ed evapotraspirazione) IL TERRENO AMBIENTE DI COLTIVAZIONE

12 CICLO COLTURALE; CARATTERISTICHE MORFOGENETICHE E ORGANOLETTICHE; RESA IN q/ha, OE E % DI COMPONENTI; CONTENUTO % DI METABOLITI SECONDARI. SPECIE ADATTE

13 CLIMA-TERRENO-AMBIENTE ELEMENTI DEL CLIMA: - RADIAZIONE SOLARE; - PRECIPITAZIONI; - TEMPERATURA DELL ARIA; - UMIDITÀ; - VENTO.

14 CLIMA-TERRENO-AMBIENTE ELEMENTI DEL CLIMA: - Per ogni fascia climatica solo un certo numero di specie si adatta agevolmente a determinate situazioni climatiche, fornendo risultati ottimali (Morelli, 1981); - Varia la composizione dell o.e. in piante con differenti origini geografiche (Juteau et al., 2003; Baser et al. 2002; Fleisher et al., 2002), in alcuni casi, tanto da portare alla scomparsa di componenti come il thujone in Assenzio (Mucciarelli et al., 1995).

15 CLIMA-TERRENO-AMBIENTE ELEMENTI DEL CLIMA: - Due individui della stessa specie possono sembrare del tutto uguali, ma dal punto di vista della loro composizione chimica, e di conseguenza i loro effetti terapeutici, potrebbero essere invece molto diversi, il chemiotipo, prodotto dell adattamento a varie condizioni ambientali definisce questa diversità intraspecifica, soggetta a variazioni legate a differenti località di coltivazione (Quinlan et al. 2001; Marin et al., 2004.).

16 CLIMA-TERRENO-AMBIENTE ELEMENTI DEL CLIMA: Per ogni fascia ambientale e climatica esiste solo un certo numero di specie vegetali che si adattano In climi freddi le piante producono oli contenenti residui di acidi grassi insaturi (es. acido linoleico ed altri) Il Cardo mariano (Silybum marianum Gaerth.): a sud: ricco di acido oleico a nord: ricco di acido linoleico (insaturo)

17 CLIMA-TERRENO-AMBIENTE ELEMENTI DEL CLIMA: Nelle zone calde tropicali il grado di saturazione aumenta: Burro derivato dal Cacao in cui la presenza di acido stearico è prevalente (Morelli, 1981) La Menta (Mentha X piperita L.) coltivata in località meridionali è più ricca in olio essenziale che non quella proveniente dal nord (Catizone et al., 1986)

18 CLIMA-TERRENO-AMBIENTE ELEMENTI DEL CLIMA - PIOVOSITÀ: Alta piovosità nei periodi di raccolta PORTA AD UNA diminuizione delle rese in p.a. di piante che forniscono oli essenziali (es. Lavanda - Catizone et al., 1986); Temperature piuttosto basse in primavera diminuiscono l accumulo di oli essenziali nella Lavanda ed aumentano la quantità di bisabololossido nella Camomilla comune (Matricaria chamomilla L.)

19 CLIMA-TERRENO-AMBIENTE ELEMENTI DEL CLIMA TEMPERATURA E ILLUMINAZIONE: - Genziana (Gentiana lutea L.) coltivata a m produce biomassa ricca in p.a. amari (Bezzi et al., 1988; Bezzi et al., 1996); - Lavanda, Assenzio, Timo, Menta: >altitudine < contenuti di p.a. e >valore qualitativo; - Assenzio romano: il p.a. (cisepossicimene, interessante per l industria liquoristica) > a quote maggiori e contemporaneamente un p.a. dannoso per il SNC (il -tujone) decresce.

20 CLIMA-TERRENO-AMBIENTE AMBIENTE - LATITUDINE; - DISTANZA DAL MARE O DA BACINI; - ALTITUDINE; - CORRENTI MARINE; - ESPOSIZIONE; - VENTI DOMINANTI; LUNA???

21 CLIMA-TERRENO-AMBIENTE ELEMENTI DEL CLIMA ALTITUDINE: - Aconito (Aconitus napellus L.): in clima montano si ha una diminuzione del 15-20% di alcaloidi (Morelli, 1981) - Ginepro etiopico (Juniperus procera Hochst): a quote tra m >contenuto in cedrolo rispetto a piante site fra i 2000 e i 2500 m (Rovesti, 1979)

22 CLIMA-TERRENO-AMBIENTE AMBIENTE ALTITUDINE: categoria / pianta specie da olii essenziali: issopo menta tanaceto specie da mucillagini: viola selvatica tasso barbasso antennaria altitudine ottimale (rese sost.secca) 700 m 700 m 700 m 700 m 700 m m altitudine ottimale (rese p.a.) 700 m 700 m m 900 m * 500 m * 500 m * specie da cardiotonici: digitale lanata 700 m (1 anno) 900 m specie da alcaloidi: belladonna m m (Maraocke R., 1987) hanno studiato il comportamento a diverse altitudini (500 m;700 m ; 900 m; 1100 m; monti Vosgi).

23 CLIMA-TERRENO-AMBIENTE AMBIENTE ALTITUDINE: - Achillea herba-rota: le piante raccolte ad un altezza di 2300 m danno un olio essenziale composto quasi totalmente da acetato di geranile, mentre le essenze ottenute a quote inferiori (1600 m) ne contengono solo tracce (Sacco et al., 1973).

24 CLIMA-TERRENO-AMBIENTE AMBIENTE ALTITUDINE: - L esposizione e intensità luminosa, sulle piante coltivate, possono determinare la qualità dei principi attivi; - In generale, la luce ha una azione indiretta influenzando il metabolismo delle piante che accumulano principi attivi anche nelle zone non colpite dalla luce come le radici o i tessuti profondi; - Lavandula: il fattore luce favorisce la produzione di esteri molto aromatici.

25 CLIMA-TERRENO-AMBIENTE TERRENO: - ph; - TESSITURA; - ROCCIA MADRE;

26 TERRENO ph CLIMA-TERRENO-AMBIENTE - Può essere un fattore limitante per il contenuto in principi attivi delle piante; - in genere esiste per ogni specie un intervallo di ph caratteristico per il suo sviluppo (Morelli, 1981).

27 CLIMA-TERRENO-AMBIENTE TERRENO tessitura e ph - Altea ha più mucillagini se coltivata in terreni sabbiosi; - Camomilla romana e Lavanda sopportano ph alto e terreni salsi; - Liquirizia sopporta terreni salsi e falda freatica alta.

28 TECNICA COLTURALE DENSITÀ D IMPIANTO - La densità di impianto/semina può determinare variazioni nel contenuto in p.a. di alcune specie; - Calendula, Cardo mariano e in coltivazioni molto fitte danno rese minori; - L Aneto coltivato ad alta densità fornisce un olio scadente con scarsa quantità di fellandrene, pinene e limonene, mentre la quantità di carvone aumenta.

29 TECNICA COLTURALE DENSITÀ D IMPIANTO - Menta piperita accumula più rapidamente olio essenziale in coltivazioni a maggiore densità; - Maggiorana ha rese > in coltivazioni più fitte con densità ottimali di 60 x 20 cm (Leto, 1996); - Malva: aumentando o diminuendo la densità di coltivazione si possono ottenere rispettivamente foglie o fiori di qualità superiore (Catizone et al.,1986).

30 TECNICA COLTURALE CONSOCIAZIONE - l Achillea può aumentare l aroma di molte piante essenziere vicine; - Lo Stramonio coltivato vicino al Lupinus albus concentra maggiormente gli alcaloidi, coltivato vicino alla Menta li diminuisce (Morelli, 1981); - Liquirizia-Orzo: diminuzione delle rese in radici per la eccessiva competizione (Marzi, 1996).

31 ALLELOPATIA TECNICA COLTURALE Interferenza sullo sviluppo di metaboliti di diverse piante Artemisia Lupino Menta =>Belladonna = + alcaloidi =>Stramonio = + alcaloidi =>Stramonio = - alcaloidi

32 SPERIMENTAZIONE I PROVA TRIENNALE IN 6 LOCALITÀ II PROVA BIENNALE IN 2 LOCALITÀ VALLE CAMONICA (BS) PADOVA-VILLIAGO (BL)

33 I PROVA Triennio di sperimentazione ( ) Artemisia absinthium Achillea millefolium Melissa officinalis 6 Località TECNICA COLTURALE Superficie Totale 6000 mq

34 1100 m s.l.m. 650 m s.l.m m s.l.m. 400 m s.l.m m s.l.m. 240 m s.l.m.

35 FASE DI CAMPO Resa; Sviluppo; Mortalità; Altezza. + FASE DI LABORATORIO Andamento dei Parametri Resa in olio essenziale; Concentrazione PA; Resa in estratto metanolico; Concentrazione fenolica; Determinazione dei componenti dall estratto etanolico

36 FASE DI CAMPO Resa; Sviluppo; Mortalità; Altezza. Andamento dei Parametri RISPOSTE + DELLA COLTURA ALLE VARIAZIONI NELLA TECNICA COLTURALE E CLIMATICHE FASE DI LABORATORIO Resa in olio essenziale; Concentrazione PA; Resa in estratto metanolico; Concentrazione fenolica; Determinazione dei componenti dall estratto etanolico

37 Esperimento Fattoriale 3 x 2 x 6 0 Suolo Tal Quale AMBIENTE DI COLTIVAZIONE PACCIAMATURA 6 Località CONCIMAZIONE 0 Non Concimato 1 Concimato 1 Maipex 2 Polietilene

38 olio essenziale (% peso/ peso secco) % oleoresina biomassa secca g/m 2 RISULTATI ACHILLEA anno BIOMASSA (PS) 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 OE (% SU PS) darfo malegno sonico borno monno saviore località 2,30 2,20 2,10 2,00 1,90 1,80 1,70 OLEORESINA (%) non conc concimazione conc

39 % camazulene % a-pinene+b-pinene %canfora % g ua io l RISULTATI ACHILLEA 1,6 4,50 4,00 1,2 3,50 3,00 0,8 2,50 2,00 0,4 1,50 1,00 0 0,50 darfo malegno sonico borno monno saviore località 0,00 darf o malegno sonico borno monno saviore loc alità CANFORA (%) GUAIOLO (%) darfo malegno sonico borno località monno saviore darfo malegno sonico borno monno saviore località CAMAZULENE (%) a e b-pinene (%)

40 g/m 2 Concentrazione oleoresina % w/w s.s. RISULTATI MELISSA darfo malegno sonico borno monno saviore località 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 DARFO MALEGNO SONICO BORNO MONNO SAVIORE Località BIOMASSA (PS) OLEORESINA (%)

41 % cariofillene ossido % geraniale % geranil acetato RISULTATI MELISSA 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 darfo malegno sonico borno monno saviore località GERANIL ACETATO (%) darfo malegno sonico borno monno saviore località 0 darfo malegno sonico borno monno saviore località CARIOFILLENE OSSIDO (%) GERANIALE (%)

42 % pinene olio essenziale (% peso/peso) RISULTATI ASSENZIO ,7 biomassa secca g/m c bc bc b a d 0,6 0,5 0,4 0,3 0, , darfo malegno sonico borno monno saviore località BIOMASSA (PS) 0 darfo OE (%/PS) malegno sonico borno località monno saviore % thujoni + nell'olio essenziale 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 darfo malegno sonico borno monno saviore località Α e β TUIONE (%) PINENE (%) 4 non conc 3,5 conc 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 darfo malegno sonico borno monno saviore località

43 % himacalene %terpineolo RISULTATI ASSENZIO 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 darfo malegno sonico borno monno saviore località HIMACALENE (%) TERPINEOLO (%) 0,50 0,45 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 darfo malegno sonico borno monno saviore località

44 II PROVA Momento dello sfalcio Precoce (20%) Intermedio (50%) Tardivo (80%) Produzione in foglie Resa in olio essenziale Produzione in biomassa totale e in fusti QUALITÀ Estrazione acquosa Fenoli totali Attività antiossidante Olio essenziale di menta e lippia Composizione quanti-qualitativa

45 DURATA BIENNALE; SPECIE COLTIVATE SU PACCIAMATURA; DUE LOCALITÀ: Villiago (P; T) Legnaro (P; PT; T) È possibile coltivare in ambienti così diversi? Con quali accorgimenti pratici? ANOVA medie separate con il test di Tukey

46 Melissa officinalis; Mentha spicata; Lippia citriodora; Monarda citriodora.

47 Foglie (t*ha -1 s.s.) Foglie (t*ha -1 s.s.) RISULTATI MELISSA A A B 12 LEGNARO P PT T Gestione degli sfalci VILLIAGO A B 8 C 7 D P T Gestione degli sfalci

48 Foglie (t*ha -1 s.s.) Foglie (t*ha -1 s.s.) RISULTATI MENTA B A A LEGNARO P PT T Gestione degli sfalci A 10 VILLIAGO 8 6 B P T Gestione degli sfalci

49 Foglie (t*ha -1 s.s.) Foglie (t*ha -1 s.s.) RISULTATI LIPPIA LEGNARO B A 0 P Gestione degli sfalci T 8 7 B A 6 VILLIAGO P T Gestione degli sfalci

50 RISULTATI MONARDA LEGNARO VILLIAGO

51 RISULTATI LIPPIA Lippia - Legnaro Fenoli totali Attività antiossidante

52 Lippia - Fenoli totali RISULTATI LIPPIA LEGNARO VILLIAGO

53 Olio essenziale (L*ha -1 ) Olio essenziale (L*ha -1 ) RISULTATI MENTA Menta 2008 OE LEGNARO P PT T P PT T P PT VILLIAGO P T P 1 2

54 RISULTATI LIPPIA LIPPIA 25 GERANIALE 20 LIMONENE Legnaro 15 NERALE Villiago % 10 -PINENE TIMOLO 5 Legnaro >Limonene Villiago > Geraniale Cromatogrammi spostati Molecola= odore 0 Retention time (min.)

55 RISULTATI - Esiste una forte relazione tra l ambiente di coltivazione (clima-terreno-ambiente) e la produzione delle piante officinali (resa, sviluppo, concentrazione di p.a.); - In alcuni casi è stata razionalizzata (scelta della pianta adatta all ambiente); - In altri è stata modificata (tecnica colturale);

56 RISULTATI - Dai risultati delle sperimentazioni emerge una variabilità nella risposta della pianta al fattore, difficilmente interpretabile; - È difficile ottenere un prodotto di qualità, per la difficoltà di definire il concetto; - una volta individuata, gli sforzi per produrla sono compensati dagli introiti?????

57 GRAZIE PER L ATTENZIONE