La macro-area di indagine, del gruppo di ricerca coordinato dal
Prof. Giovanni Dinelli, riguarda lo studio della fisiologia,
biologia ed ecologia di specie coltivate e spontanee. Il tema di
ricerca principale riguarda lo studio della fisiologia di
espressione di composti nutraceutici (prevalentemente flavonoidi)
prodotti da diverse specie coltivate (prevalentemente legumi e
cereali), allo scopo di migliorare le conoscenze relative al ruolo
della produzione primaria per il settore degli alimenti funzionali.
In particolare, gli studi sono incentrati a determinare e definire
le relazioni tra tecnica agronomica, fattori ambientali (con
particolare riferimento ai principali fattori di stress abiotici) e
l'espressione dei composti funzionali (o prodotti del metabolismo
secondario) in piante di interesse agrario. Tale tema di ricerca è
completato da diverse collaborazioni con ricercatori
dell'Università di Bologna e di altri atenei (nazionali ed
internazionali) al fine di valutare l'effetto delle tecniche di
trasformazione (con particolare riferimento al pane e alla pasta)
sul contenuto in composti funzionali nell'alimento finito, nonché
la valutazione dell'influenza del microbiota intestinale
(probiotici) e di prebiotici (prevalentemente fibre di origine
vegetali) nel determinare l'effettivo assorbimento dei composti
funzionali nell'organismo umano.
Le prove sperimentali vengono condotte in pieno campo, in
semi-campo ed in ambiente controllato. Le determinazioni
sperimentali comportano analisi chimiche (HPLC, GC e elettroforesi
capillare accoppiate con diversi sistemi di rilevamento) e
molecolari basate sulla reazione della PCR (PCR real-time). Inoltre
per l'ottenimento di particolari informazioni fisiologiche viene
fatto uso di sostanze radiomarcate, rilevate nei materiali vegetali
tramite scintillatore, nonché tramite sistema di rilevamento
P-Imager.
Per il settore
della fisiologia di specie coltivate, attualmente sono attive
cinque linee di ricerca.
La prima tematica di ricerca
riguarda lo studio della fisiologia di espressione di composti
funzionali in frumento come possibile fonte di composti
bioattivi per l'industria nutraceutica e farmaceutica. La
componente funzionale meglio conosciuta del frumento è data dalla
fibra (solubile ed insolubile), presente in notevoli quantità nella
farina integrale, ma molti altri composti della cariosside, quali
lignani, polifenoli, flavonoidi, carotenoidi, tocoferoli e
tocotrienoli, sono noti per possedere un ampio spettro di attività
biologiche. Le ricerche sono imperniate su varietà attuali e
antiche di frumento tenero e loro caratterizzazione dal punto di
vista chimico-analitico per quanto riguarda la presenza di lignani
nella granella integrale. Ulteriori studi sono in corso allo scopo
di arricchire l'identificazione del profilo fitochimico (acido
ferulico, fibre, amido resistente, carotenoidi, tocotrienoli,
tocoferoli) non solo di genotipi di frumento tenero, ma anche di
varietà attuali ed antiche di frumento duro.
La seconda tematica di
ricerca è condotta su diverse accessioni di fagiolo comune
(Phaseolus vulgaris L.) e di erba medica (Medicago sativa L.),
quali fonti di isoflavoni (fitoestrogeni) e melatonina. Lo
studio comporta la determinazione chimico-analitica dei livelli di
fitoestrogeni e melatonina nei germogli e l'eventuale incremento di
tali composti a seguito di input innovativi e sostenibili, quali
stress controllati di tipo abiotico (UV-B, campi elettromagnetici a
bassa intensità e metilgiasmonato) e biotico (insetti e miceti).
Inoltre vengono effettuate analisi molecolari sull'espressione di
enzimi chiave nella biosintesi di fitoestrogeni e melatonina. I
dati ottenuti verranno integrati allo scopo di definire un
protocollo operativo o disciplinare produttivo finalizzato alla
produzione di germogli per il consumo diretto e per l'ottenimento
di integratori e preparati nutraceutici che contengano il complesso
fitoestrogeni/melatonina.
La terza tematica di ricerca
riguarda una valutazione delle proprietà funzionali e
nutraceutiche di cavolo e fragola, allevati in regime
convenzionale e biologico. Lo scopo delle prove sperimentali è di
riuscire a determinare l'effetto di diverse tecniche agronomiche
(regime biologico e regime convenzionale) sul contenuto di composti
bioattivi. Per tale indagine, vengono effettuati test per la
valutazione del potere antiossidante nonché determinazioni
quantitative di composti funzionali quali glucosinoalti nel cavolo
e polifenoli nella fragola.
La quarta tematica di ricerca
riguarda lo studio dei meccanismi biochimici e fisiologici che
presiedono alla sintesi di metaboliti secondari, dotati di
proprietà funzionali, in specie di interesse agrario (in
particolare leguminose quali soia, fagiolo comune e trifoglio). Le
indagini hanno lo scopo di valutare gli effetti di diversi sistemi
di elicitazione (composti altamente diluiti e campi magnetici di
bassa intensità) sull'accumulo di polifenoli a livello dei tessuti
fogliari e della granella. Lo studio comporta la determinazione
chimico-analitica dei livelli di polifenoli, nonché analisi
molecolari, tramite PCR real time, sull'espressione di enzimi
chiave nella biosintesi di questa classe di composti nutraceutici.
Le prove sperimentali sono svolte in ambiente controllato (camera
di crescita) ed in pieno campo.
La quinta tematica di ricerca
riguarda l'ottimizzazione delle tecniche di coltivazione di
specie erbacee in accordo alla coltivazione in regime
biologico. Le indagini hanno lo scopo di definire protocolli di
coltivazione ecocompatibili ed in grado di assicurare
all'agricoltore un'accettabile redditività. Gli studi sono anche
incentrati sulla valutazione complessiva della qualità del prodotto
agricolo in funzione dell'approccio produttivo (convenzionale,
integrato, biologico). Le prove sono condotte su diverse specie di
interesse agrario (frumento, leguminose da granella, fragola,
cavolfiore ed altre brassicace) e le analisi sui prodotti sono
focalizzate su diversi parametri qualitativi, con particolare
riferimento alle proprietà nutrizionali e funzionali. Le prove
sperimentali sono svolte in pieno campo.
