Gruppo di lavoro Annamaria Ranieri, Antonella Castagna, Cristina Sgherri, Claudia Scattino

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1 Pisa, Composti nutraceutici e strategie sostenibili di produzione e conservazione di prodotti vegetali Gruppo di lavoro Annamaria Ranieri, Antonella Castagna, Cristina Sgherri, Claudia Scattino Dipartimento di Scienze Agrarie, Alimentari e Agro- Ambientali

2 SUD NORD CIBO Ippocrate nel cibo l origine e la cura della malattia Carenze nutrizionali Malattie infettive Mortalità infantile Malattie croniche Malattie degenerative Disturbi del comportamento alimentare

3 Colesterolo : 4 milioni sono le morti premature * Ipertensione arteriosa : 7 milioni sono le morti premature * * (a livello mondiale OMS 2002) Patologie cardiovascolari: l 80% di queste morti premature possono essere evitate con dieta salutare, esercizio fisico, astensione dal fumo Circa 22 milioni di bambini sotto i 5 anni sono obesi. Obesità: Stati Uniti: aumento negli ultimi 30 anni dal 15 al 32% dei bambini obesi (5-14 anni). Nel mondo ci sono circa 1 miliardo di adulti obesi In Europa 27-35% di adulti sovrappeso e 7-12% obesi WHO

4 UN PAESE CHE STA INVECCHIANDO

5 Invecchiamento della popolazione ultra65enni ultra80enni

6 INDICE DI VECCHIAIA Rapporto tra la popolazione ultra-65enne e la popolazione fino a 14 anni di età, per Nel decennio la spesa sanitaria è raddoppiata

7 L'elisir di lunga vita La dieta ha una relazione con la longevità e piccole modifiche nel pattern dietetico possono determinare una riduzione della mortalità totale che arriva fino al 14%. Niente male no?

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9 Nutraceutici

10 Un alimento non è più valutato soltanto in base alla sua capacità di fornire energia connessa al contenuto in glucidi, lipidi e proteine ma viene attribuita un importanza sempre maggiore all apporto di nutrienti minori quali sali e vitamine e di altre sostanze non classificabili a rigore fra i nutrienti, i cosiddetti fitochimici o nutraceutici, ma che possono avere benefici effetti sulla salute per la loro azione antiossidante.

11 COMPOSTI NUTRACEUTICI NUTRIENTI + FARMACEUTICI 1989 Stephen DeFelice Foundation for Innovation in Medicine, Cranford, NJ acidi fenolici carotenoidi pirimidine flavonoidi alcaloidi acidi nucleici terpenoidi purine glucosinolati

12 antitumorale, antiinfiammatoria antitumorale, protezione apparato cardiovascolare analgesica, antiinfiammatoria antitumorale, antiossidante antitumorale, antiinfiammatoria antitumorale antiossidante antitumorale fitoestrogeno antitumorale antitumorale, protezione apparato cardiovascolare

13 COMPOSTI NUTRACEUTICI colore fiori/frutti/foglie protezione vs UV-B antiossidanti antimicrobici antivirali antifungini inibizione spore patogeni protezione vs insetti ed erbivori allelopatia antiossidanti antibatterici antitrombotici antitumorali fitoestrogeni vasodilatatrici anti-infiammatoriinfiammatori immunostimolante ipocolesterolemizzanti cardiopatie, ictus, cancro, affezioni del sistema immunitario, cataratta, osteoporosi

14 EFFETTO PROTETTIVO Sinergia tra diversi nutraceutici POLYMEALS ARE BETTER THAN POLYPILLS

15 COMPOSTI NUTRACEUTICI PERCHÉ È UTILE AUMENTARE I COMPOSTI NUTRACEUTICI NEI PRODOTTI VEGETALI? Genotipo Modalità di conservazione e preparazione Tecniche colturali Controllo Per ridurre gli input di prodotti chimici Stadio fenologico E POSSIBILE MODIFICARE IL CONTENUTO DI COMPOSTI Caratteristiche Area geografica pedoclimatiche NUTRACEUTICI UTILIZZANDO perdita produzione durante MODALITA DI COLTIVAZIONE O DI CONSERVAZIONE DIVERSE ED ECOCOMPATIBILI? Per lo scarso apporto, con la dieta, di frutta e verdura soprattutto da parte dei più giovani Per contrastare l inevitabile conservazione dei prodotti Per aumentare le difese contro e contro stress abiotici -UV-B Per migliorare le conoscenze scientifiche di base la patogeni o insetti

16 LA RADIAZIONE UV-B E CAPACE DI INDURRE MODIFICAZIONI NEL CONTENUTO DI NUTRACEUTICI DURANTE LO SVILUPPO E LA MATURAZIONE DEL FRUTTO DI POMODORO 1 ESPERIMENTO

17 Frutti maturati in planta in presenza di spettro luminoso completo o con schermatura UV-B C -UVB Controllo -UVB UVB

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19 La schermatura UV-B durante la maturazione in planta induce nei frutti di pomodoro (cv Money maker): mg 100 g -1 pf MG TU RR buccia licopene MG TU RR polpa C -UVB Minore concentrazione di licopene a RR in entrambi i tessuti Minore concentrazione di flavonoidi a RR nella buccia mg 100 g -1 pf buccia C -UVB 0 naringenina calcone quercitina rutina 3-quercetin pentosyl rutinoside

20 Trattamento UV-B 6 cicli/giorno UV = 735 mol m-2 per passaggio Importanza della scelta delle coperture di serre e tunnel e della tipologia invarianza clorofille e di illuminazione carotenoidi frutto all interno piantine compatte e robuste marcato aumento ridotta superficie fogliare incremento clorofille e carotenoidi foglie flavonoidi incremento carotenoidi frutto

21 IL TRATTAMENTO UV-B IN POST- HARVEST E EFFICACE NEL CONTRASTARE LA PERDITA DI POTENZIALE NUTRACEUTICO DELLE BACCHE DI POMODORO DURANTE LA LORO CONSERVAZIONE

22 Trattamento in post raccolta (1h g - 1, 6.08 kj m - 2 g - 1 ) + UVB - UVB Spettro UV-Vis (+UVB o UVB). Il rettangolo colorato indica la regione UV-B Castagna et al. Food Chemistry 2012

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24 L irraggiamento con UV-B di frutti di pomodoro (cv Money maker) in post-harvest induce: buccia polpa MG C TU C MG +UVB TU +UVB mg 100 g -1 pf MG licopene TU MG TU TU -carotene Maggiore accumulo di licopene e -carotene polpa buccia Maggiore accumulo di composti fenolici mg 100 g -1 pf MG TU MG TU MG TU fenoli flavonoidi flavonoli

25 UV-B APPLICAZIONI Sintesi composti UV-assorbenti La radiazione UV-B (10 giorni, 5 min g -1, 5.5 W m -2, 0.26 kj m -2 h -1 ) determina un accumulo di antocianine Park et al. (2007) Plant Cell Rep 26:

26 Controllo di parassiti UV-B (0,15 Wh m -2 ) APPLICAZIONI aumento glucosinolati alifatici ma non degli indolici Perdita di peso delle larve di Pieris brassicae (parassita specializzato delle brassicacee) Riduzione crescita della popolazione di Myzus persicae

27 APPLICAZIONI Prodotti di IV gamma APPLICAZIONI Irraggiamenti UV-B (141.4 mj/cm 2 ) di 5 diverse tipologie di carote di IV gamma inducono aumento nei livelli di fenoli solubili totali e acido 5-O-caffeoil-chinico e nella capacità antiossidante, indipendentemente dal tipo di taglio. In alcune tipologie di prodotto anche PAL era indotta dagli UV-B Du et al (2012) Food Chemistry

28 Trattamenti UV-B (modesta intensità-durata) Minore perdita di composti bioprotettivi durante la maturazione fuori pianta Tecnologia promettente per preservare (e incrementare) le proprietà nutraceutiche di altri prodotti ortofrutticoli Trattamento UV-B negli scaffali e nei banchi frigo dei supermercati (già dotati di impianto di illuminazione e di controllo della temperatura) Ma anche nei distributori automatici di frutta e verdura

29 2 ESPERIMENTO TRATTAMENTI GASSOSI (ETILENE, CO 2 ) IN POST-HARVEST UVA E VINO

30 Studi epidemiologici hanno dimostrato che l'aggiunta di due bicchieri di vino rosso al giorno alla dieta nord-americana aumenta il contenuto di flavonoidi del 40% nel sangue.

31 PRINCIPALI FUNZIONI % inibizione ossidazione LDL In studi in vitro con costituenti fenolici del vino rosso è stato trovato che essi inibivano l ossidazione catalizzata dal rame delle LDL

32 Stilbeni Piceide (resveratrolo 3β-glucoside) Flavanoli Epicatechina Antocianine Oenina (Malvidin-3-glucoside) Flavonoli Miricetina

33 E POSSIBILE MODIFICARE IL CONTENUTO DI COMPOSTI NUTRACEUTICI DELL UVA MEDIANTE TRATTAMENTI IN POST RACCOLTA?

34 Trattamento con etilene in post raccolta su uva rossa Sangiovese C 2 H ppm 36 h

35 Trattamento con etilene in post raccolta su uva rossa Sangiovese

36 e nel vino ottenuto con le uve trattate con etilene Più Più antiossidanti! colore! aroma!

37 COLLABORAZIONI COST-Action FA0906 ( ): Chiara Tonelli UV-B radiation: a specific Dipartimento regulator of di plant Scienze growth and Biomolecolari food quality in a e Katia Petroni Biotecnologie. changing climate Università (UV4Growth) degli Studi di Milano Gianni Galaverna Progetto di Ricerca Dipartimento finanziato dalla Fondazione di Scienze Cassa di degli Risparmio Alimenti. di Pisa Chiara Dall Asta Sviluppo ed applicazione Università di tecnologie degli innovative Studi di Parma ed environmental-friendly per il controllo e l ottimizzazione del processo di appassimento condizionato delle uve da vino Gaetano Zipoli CNR-IBIMET. Firenze Progetto di Ricerca finanziato dalla Fondazione Cassa di Risparmio di Pisa Trattamenti in vivaio con luce ultravioletta quale tecnica innovativa a basso impatto ambientale per Biological la produzione Research di giovani Centre, Eva Hideg piante di Hungarian specie ortive Academy di alta of Sciences, qualita Szeged, Hungary PRIN Influenza di condizioni ambientali sulle proprietà Leibniz-Institute of Vegetable and Ornamental Monika Schreinerantiossidanti di genotipi di pomodoro Crops, Grossbeeren, Germany PRIN Effetti dell'intensità-qualità della luce sulla produzione di composti nutraceutici in frutti di pomodoro Department of Plant Sciences, Univesity of Carlos Crisosto Davis, CA, USA

38 GRAZIE per l ATTENZIONE Jansen et al Plant Science 175:449